《尋找有效的數(shù)據(jù)》教學(xué)案例

江海濤

● 設(shè)計(jì)思路

新一輪課程改革背景下的信息技術(shù)課程以學(xué)生信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度素養(yǎng)的提升為核心。信息技術(shù)教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)時(shí)刻以體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)。本案例試圖體現(xiàn)如下幾個(gè)方面的學(xué)科核心素養(yǎng)：①根據(jù)給定的問題進(jìn)行需求分析，主動(dòng)獲取與處理信息，分析信息中所承載的信息;②能提取問題的基本特征，進(jìn)行抽象處理，合理組織數(shù)據(jù)，利用合適的計(jì)算方案解決問題;③通過計(jì)算機(jī)可以處理的方式，用形式化的方法表述問題。

● 教學(xué)內(nèi)容分析

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》必修模塊1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》中的內(nèi)容要求之一是，“在運(yùn)用數(shù)字化工具的學(xué)習(xí)活動(dòng)中，理解數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)的相互關(guān)系，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊??！北竟?jié)課通過開放性自選教材內(nèi)容，圍繞“大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用”主題，采用了核心期刊論文為理論教學(xué)材料，同時(shí)以最新的、具有一定影響力的信息采集發(fā)布平臺(tái)（微信）數(shù)據(jù)為教學(xué)活動(dòng)依據(jù)。本節(jié)課試圖通過項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的方式，幫助學(xué)生在具體感知數(shù)據(jù)與信息的基礎(chǔ)上，理解大數(shù)據(jù)定義、特征;通過將大數(shù)據(jù)“簡(jiǎn)單化”，在利用Excel電子表格等工具處理數(shù)據(jù)的過程中，理解數(shù)據(jù)、信息與知識(shí)的相互關(guān)系，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?鼓勵(lì)學(xué)生多角度、多維度地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，尋找合適的論據(jù)支撐自己的論點(diǎn)，并用合適的方式表述出來(lái)。

● 學(xué)情分析

高二年級(jí)學(xué)生相對(duì)成熟，課堂氛圍活躍，接受能力較強(qiáng)，通過高一年級(jí)的信息技術(shù)學(xué)習(xí)，已經(jīng)具備基本的信息技術(shù)素養(yǎng)。學(xué)生對(duì)信息的含義、數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系、數(shù)據(jù)處理分析等有一定程度的基礎(chǔ)，掌握了基本的數(shù)據(jù)處理方法和技巧。學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能、微信等信息技術(shù)接觸較多，對(duì)大數(shù)據(jù)概念有所了解。學(xué)生對(duì)Excel表格的數(shù)據(jù)計(jì)算、篩選與排序以及圖表等基本操作技能已經(jīng)熟練掌握，但是通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和挖掘獲取有效信息的能力還有待提升。學(xué)生缺乏大數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗(yàn)以及創(chuàng)造性運(yùn)用數(shù)據(jù)的能力，普遍缺乏項(xiàng)目式學(xué)習(xí)習(xí)慣。本課題的另外一個(gè)困難是目前尚未有新課程配套教材，學(xué)生也沒有專題學(xué)習(xí)過大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)。為了提高教學(xué)的針對(duì)性和有效性，教師提前準(zhǔn)備了兩篇專業(yè)論文給學(xué)生課前閱讀。

● 教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：理解大數(shù)據(jù)的概念和特征;通過數(shù)據(jù)的分析和整理，理解數(shù)據(jù)挖掘的思維方式;鞏固Excel操作技能。

過程與方法目標(biāo)：通過一個(gè)完整的項(xiàng)目活動(dòng)，以小組協(xié)作、討論、闡述的方式，培養(yǎng)快速選擇性獲取信息、表達(dá)信息的能力（大數(shù)據(jù)分析）;培養(yǎng)和提升學(xué)生利用圖表發(fā)現(xiàn)、挖掘和多維度分析數(shù)據(jù)的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過現(xiàn)實(shí)案例，感受數(shù)據(jù)和信息的重要作用和價(jià)值，培養(yǎng)信息意識(shí)及科學(xué)研究論證習(xí)慣;培養(yǎng)學(xué)生交流溝通、表達(dá)闡述的能力;體會(huì)在大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中選擇有效數(shù)據(jù)以及通過數(shù)據(jù)計(jì)算支撐論證時(shí)的價(jià)值取向。

● 教學(xué)重難點(diǎn)

通過大數(shù)據(jù)分析活動(dòng)理解大數(shù)據(jù)的概念和特征;通過數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘理解大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中有效數(shù)據(jù)的獲取;用數(shù)據(jù)進(jìn)行論證;學(xué)生活動(dòng)協(xié)調(diào)及開放性學(xué)習(xí)程度干預(yù)。

● 教學(xué)設(shè)計(jì)

1.情境設(shè)置——引入

教師展開話題，利用最近發(fā)酵的互聯(lián)網(wǎng)熱門話題“國(guó)慶微信‘百步青年”激發(fā)學(xué)生興趣。

師：國(guó)慶七天長(zhǎng)假大家都做了什么？宅在家里還是出去旅行亦或者是探親了？要說國(guó)慶大家做了什么事，可能大數(shù)據(jù)比我們自己都了解得多。長(zhǎng)假期間，全國(guó)共有2100萬(wàn)位微信用戶的日運(yùn)動(dòng)量少于100步，其中，80后、90后兩個(gè)群體占比達(dá)總?cè)藬?shù)的56%，共有1200萬(wàn)人成為當(dāng)之無(wú)愧的“百步青年”。

教師展示微信網(wǎng)頁(yè)（http：//www.sohu.com/a/259023412_394047）的內(nèi)容。

師：微信通過采集海量的用戶數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、統(tǒng)計(jì)分析、挖掘，從而獲得了這些分析結(jié)果，這就是大數(shù)據(jù)處理的四個(gè)環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理——數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計(jì)和分析、數(shù)據(jù)挖掘——價(jià)值挖掘。那么什么是大數(shù)據(jù)呢？大數(shù)據(jù)有些什么特征呢？請(qǐng)同學(xué)們拿出我課前要求大家閱讀的兩篇論文，我們一起來(lái)劃出大數(shù)據(jù)的基本概念和特征。

教師在課前預(yù)習(xí)的兩篇論文里指出大數(shù)據(jù)的定義、特征，并進(jìn)行簡(jiǎn)單概括和講解。

大數(shù)據(jù)的3+xV特征：規(guī)模性、多樣性、高速性;價(jià)值密度低、真實(shí)性、易變性、粘性、鄰近性、模糊性……

思維擴(kuò)散：大數(shù)據(jù)不僅是海量的數(shù)據(jù)，而且垃圾信息、錯(cuò)誤信息很多，這恰恰是我們真實(shí)世界的體現(xiàn)，因?yàn)槲覀兯幍恼鎸?shí)世界確實(shí)是充斥著垃圾信息和錯(cuò)誤信息。大數(shù)據(jù)的挖掘蘊(yùn)含著巨大的價(jià)值。

設(shè)計(jì)意圖：利用微信發(fā)布的國(guó)慶大數(shù)據(jù)例子，讓學(xué)生直觀感受大數(shù)據(jù)以及大數(shù)據(jù)挖掘。熱門話題能引起學(xué)生的興趣，可以讓學(xué)生更積極地觀察和思考;利用專業(yè)論文進(jìn)行預(yù)習(xí)和講解，既可以加深概念理解，又能夠培養(yǎng)專業(yè)的科學(xué)精神，讓學(xué)生了解到定義、概念和特征并不是絕對(duì)的，重點(diǎn)是理解其內(nèi)涵，這有利于學(xué)生批判性思考;思維擴(kuò)散部分教師僅點(diǎn)到即止，目的是讓學(xué)生能夠更理性地看待真實(shí)世界;學(xué)生通過觀察和思考為后面的體驗(yàn)活動(dòng)環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備。

2.學(xué)生活動(dòng)——體驗(yàn)

活動(dòng)1：發(fā)現(xiàn)可以利用的“商機(jī)”。按照4個(gè)人1小組，觀察微信大數(shù)據(jù)分析（如圖1），討論并選擇本小組覺得國(guó)慶期間比較有商機(jī)的工作，并陳述理由。

教師提示：“商機(jī)”可以從吃、穿、住、行、玩等幾方面考慮，陳述理由可以從數(shù)量、排名等角度考慮。

活動(dòng)2：觀察數(shù)據(jù)表。將圖1中內(nèi)含的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生直觀地“看到大數(shù)據(jù)”，引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)據(jù)表并思考：如何使用數(shù)據(jù)完成預(yù)設(shè)任務(wù)？

學(xué)生需要在數(shù)據(jù)表中尋找支持自己觀點(diǎn)（活動(dòng)1中本小組認(rèn)為比較有商機(jī)的工作）的有效數(shù)據(jù)，并標(biāo)注出來(lái)。此階段學(xué)生可能會(huì)沒有頭緒，或者標(biāo)錯(cuò)，不必糾正，可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行開放性的嘗試。