《數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)》教學(xué)案例

劉學(xué)忠 令莉

● 案例題旨

數(shù)據(jù)可視化旨在借助于圖形化手段，清晰有效地傳達(dá)與溝通信息，其能夠直觀、清晰、明了地表達(dá)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，決定著它廣泛的應(yīng)用。在“大數(shù)據(jù)時代”，對數(shù)據(jù)可視化的充分理解和合理運(yùn)用，顯得更加重要。本案例研究的主要內(nèi)容有：①讓學(xué)生感受數(shù)據(jù)可視化在數(shù)據(jù)表達(dá)時的優(yōu)勢;②能夠合理地選擇和使用數(shù)據(jù)可視化的工具;③怎樣運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化方法、分析數(shù)據(jù)解決實(shí)際問題;④如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析。

● 案例背景

本節(jié)課是一節(jié)區(qū)級優(yōu)質(zhì)課比賽的公開課，面對的是全區(qū)的信息技術(shù)教師和信息技術(shù)領(lǐng)域的專家。

高中信息技術(shù)課程新的結(jié)構(gòu)中將數(shù)據(jù)和計(jì)算列為必修模塊一，可見數(shù)據(jù)及其內(nèi)容的基礎(chǔ)性和重要性。該模塊的第二部分?jǐn)?shù)據(jù)處理及應(yīng)用對應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)包括兩個方面，粵教版必修1第三章第二節(jié)第四部分《利用圖表呈現(xiàn)分析結(jié)果》蘊(yùn)含了這兩個方面的大部分內(nèi)容。

承辦比賽的學(xué)校的高一學(xué)生在初中信息技術(shù)課上學(xué)習(xí)了圖表的相關(guān)操作，在數(shù)學(xué)課上學(xué)習(xí)了利用統(tǒng)計(jì)圖分析數(shù)據(jù)，但是缺乏對數(shù)據(jù)深度挖掘、分析的意識和能力;他們了解大數(shù)據(jù)時代衍生的更多的數(shù)據(jù)可視化工具，并能做出合理的選擇。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生情況，本節(jié)課的總目標(biāo)設(shè)定為使用數(shù)據(jù)可視化表達(dá)方法解決實(shí)際問題，這也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的過程。完成這個總目標(biāo)需要兩個分目標(biāo)支持：能夠選擇合適的工具、合適的圖表類型表達(dá)數(shù)據(jù)，深度挖掘、分析數(shù)據(jù)。這兩個分目標(biāo)可以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。讓學(xué)生知道大數(shù)據(jù)時代團(tuán)隊(duì)合作和信息共享在解決問題時的重要性，也是對學(xué)生信息意識的培養(yǎng)。本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容是這兩個分目標(biāo)，第二個分目標(biāo)也是難點(diǎn)。

要實(shí)現(xiàn)教學(xué)總目標(biāo)一定會用到問題探究法，而對什么問題進(jìn)行探究是關(guān)鍵，筆者認(rèn)為，要找一個學(xué)生關(guān)注的也是對學(xué)生有實(shí)際意義的問題才行。結(jié)合對銀川市多所高中學(xué)校的學(xué)生“最關(guān)注話題”的抽樣調(diào)查，筆者得到了“健康”這個主題。高中階段學(xué)習(xí)任務(wù)重、壓力大，很多學(xué)生為了保證學(xué)習(xí)強(qiáng)度，挑燈熬夜學(xué)習(xí)，為了節(jié)省時間不吃或者吃簡易早餐……這些都給他們埋下了健康的隱患。如果能在這節(jié)課帶領(lǐng)學(xué)生用小組合作的學(xué)習(xí)方式，借助信息技術(shù)手段，分析總結(jié)出在保證學(xué)習(xí)強(qiáng)度的前提下中學(xué)生健康管理的方法，在指導(dǎo)自己日常健康的管理的同時也分享給別人，將會讓課程更有意義。

● 案例實(shí)錄

1.課題導(dǎo)入

展示“最關(guān)注話題”問卷調(diào)查的結(jié)果，引出“健康”主題;分析健康大數(shù)據(jù)標(biāo)簽云（突出問題：疾病年輕化），讓學(xué)生意識到應(yīng)該從當(dāng)下管理健康;對學(xué)生的訪談發(fā)現(xiàn)大家并沒有一個能在保證學(xué)習(xí)強(qiáng)度的前提下系統(tǒng)、合理地管理健康的方法。說明本節(jié)課要探討的問題：中學(xué)生如何管理健康？

2.探索方法

對比幾種不同的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式，讓學(xué)生直觀感受數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的優(yōu)勢，探索出解決本節(jié)課問題的方法：通過數(shù)據(jù)可視化表達(dá)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出一個有標(biāo)題、有圖表展示、數(shù)據(jù)分析和方案呈現(xiàn)的分析報(bào)告。完成這樣的報(bào)告需要借助工具，可學(xué)生之前只知道Excel、Word，教師明確，如果通過搜索引擎尋找數(shù)據(jù)可視化工具和平臺，會有眾多選擇，本節(jié)課介紹其中的代表——圖表秀。學(xué)生分兩步掌握圖表秀的用法，第一步借助平臺提供的幫助文檔自學(xué)“制作圖冊”和“制作圖表”這兩個主要操作的方法;第二步聽取教師對圖冊布局、圖表類型的選擇等細(xì)節(jié)的補(bǔ)充。

3.任務(wù)探究

將學(xué)生分成五個小組展開任務(wù)探究，并明確：每個小組四位學(xué)生，兩位學(xué)生一起使用Excel和Word完成任務(wù)，兩位學(xué)生一起使用圖表秀完成任務(wù)，其中一位學(xué)生作為組長負(fù)責(zé)小組分工和小組展示人員評選等，保證小組合作的有效性。前四個小組分別對與中學(xué)生健康相關(guān)的四個方面（久坐、焦慮、早餐、睡眠）的已有數(shù)據(jù)源進(jìn)行可視化和分析，第五小組的任務(wù)則是學(xué)生參照教師下發(fā)的任務(wù)流程完成任務(wù)，任務(wù)流程包括：①小組共同研究數(shù)據(jù)源，討論用什么類型的圖表合適;②小組內(nèi)分別選用不同的工具，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖表;③小組共同討論分析數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的信息，結(jié)合討論形成報(bào)告，按照展示思路準(zhǔn)備展示。展示思路為：你們選用了什么圖表類型，為什么？從圖中能夠看出什么信息（建議使用“大多數(shù)情況、總的來說”這樣的詞簡述結(jié)論）？為了改善這種行為對健康的不良影響，我們可以怎么做？

4.成果分享

前四個小組分別派代表展示小組的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，筆者將學(xué)生展示的結(jié)果用思維導(dǎo)圖的方式總結(jié)在黑板上。第五小組最后展示，他們小組的兩組數(shù)據(jù)源內(nèi)容相同，僅互換了兩列的位置，就產(chǎn)生了不同的圖表效果，他們展示的主要內(nèi)容是：能從這樣兩個圖表中挖掘出什么不同的信息？學(xué)生之前缺乏對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析的意識與能力，因此這個問題比較有難度，所以筆者結(jié)合小組的展示，對這個問題進(jìn)行了補(bǔ)充。同時，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)應(yīng)該從多角度、不同側(cè)面、不同目標(biāo)對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，往往不能輕易看出來的信息才是最有價(jià)值的信息。學(xué)生結(jié)合自主探究和教師分析，對本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)有了比較好的理解和掌握。

5.拓展提升

筆者首先讓學(xué)生結(jié)合實(shí)際操作說出Excel和圖表秀的優(yōu)缺點(diǎn)，因?yàn)閷W(xué)生對圖表秀有新鮮感，所以說出了圖表秀的很多優(yōu)點(diǎn)，但筆者提出了圖表秀的缺點(diǎn)，并讓他們明確要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的工具。同時，筆者結(jié)合思維導(dǎo)圖，提示學(xué)生這就是對健康進(jìn)行管理的思路，希望學(xué)生課下能將這些思路豐富匯總，形成一個完整圖冊分享給身邊的人。這張思維導(dǎo)圖在有限時間內(nèi)集合了全班學(xué)生的智慧，是大數(shù)據(jù)時代團(tuán)隊(duì)合作和信息共享讓信息更有價(jià)值的體現(xiàn)。

6.小結(jié)評價(jià)

筆者結(jié)合板書對本節(jié)課進(jìn)行了小結(jié)，同時讓學(xué)生填寫課堂學(xué)習(xí)情況問卷調(diào)查，學(xué)生在填寫過程中自我反思，筆者也對學(xué)生本節(jié)課的整體掌握情況進(jìn)行了反饋。

● 案例分析

（1）本節(jié)課針對對學(xué)生有實(shí)際意義的一個話題，借助信息技術(shù)手段，采用小組合作、整班合作的探究方式，得到了一個較好的解決方案，體現(xiàn)了新課程的教學(xué)理念。

（2）學(xué)生的主體地位突出，學(xué)生能在討論、探索問題中利用已有的知識經(jīng)驗(yàn)，也獲得了新的知識技能。

（3）提出的問題源自學(xué)生所關(guān)注的又對他們有實(shí)際意義的內(nèi)容，因此在問題探究的過程中，學(xué)生積極參與，課堂氛圍良好。

（4）給學(xué)生推送新的數(shù)據(jù)可視化工具——圖表秀，該工具有以下優(yōu)點(diǎn)：①圖表秀是一個網(wǎng)頁平臺，不需要下載安裝;②支持第三方賬號登錄，操作界面與PPT很相似，容易上手;③提供了豐富的圖表類型;④可以將Excel數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入生成圖表，最后形成動態(tài)的圖文分析報(bào)告，可以將報(bào)告保存為適合電腦端或移動端觀看的圖片，也可以通過微信、微博、QQ等方式分享。在數(shù)據(jù)可視化方面，圖表秀這一類的工具平臺的確有很大的優(yōu)勢。這樣的推送拓展了學(xué)生的視野，也讓他們初步感受到在數(shù)字化時代，遇到問題先通過各種渠道找到一個可以事半功倍的工具，借助視頻、幫助等方式學(xué)會使用這個工具，是“數(shù)字公民”必備的技能。

（5）通過小組合作解決分問題，再將整班的分析結(jié)論用清晰明了的思維導(dǎo)圖匯總在一起得到一個系統(tǒng)的解決方案，讓學(xué)生感受團(tuán)隊(duì)合作和信息共享在解決問題時使信息價(jià)值最大化的重要作用。

（6）在問題解決過程中，結(jié)合實(shí)際情況突出深度挖掘和分析數(shù)據(jù)的價(jià)值和重要性，并給學(xué)生介紹通過什么方式來深度挖掘數(shù)據(jù)，有效培養(yǎng)了他們在深度挖掘數(shù)據(jù)方面的意識。

（7）在整個過程中注重對學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，并能有效幫助學(xué)生達(dá)成相關(guān)的學(xué)業(yè)要求。

● 案例反思

一節(jié)課無論準(zhǔn)備得多么充分，在正式上課時總會有遺憾的地方，也正是有這樣的遺憾，才能督促教師更好地進(jìn)步。

筆者在本次公開課實(shí)施過程中遇到了棘手的問題：教師機(jī)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障。網(wǎng)絡(luò)故障的直接影響是圖表秀的一些演示無法實(shí)現(xiàn)，不得已臨時采取了口述的方法，幸而圖表秀操作比較簡單，而且在學(xué)生機(jī)上操作沒有問題。問題的出現(xiàn)充分暴露了在課前準(zhǔn)備時還是有考慮不周的地方，沒有想到?jīng)]有網(wǎng)絡(luò)的情況下課堂教學(xué)應(yīng)該如何開展?，F(xiàn)在再回想這個問題，筆者覺得可以有以下兩個解決方案：一是提前準(zhǔn)備線下的說明文檔和微視頻，讓學(xué)生有更多的途徑學(xué)習(xí)圖表秀的使用方法;二是尋找一些線下的數(shù)據(jù)可視化工具做保證，如果沒有網(wǎng)絡(luò)也可以使用，還能拓展學(xué)生對工具的了解。

學(xué)生課上制作的數(shù)據(jù)分析報(bào)告大多不夠完整，這是意料之中的，本節(jié)課最主要的還是教會學(xué)生制作的方法。但應(yīng)該在學(xué)生報(bào)告出現(xiàn)“標(biāo)題未更改”“報(bào)告布局不夠合理”等問題時及時、明確說明，以便學(xué)生在課下完善時避免出現(xiàn)這些問題。