《初識數(shù)據(jù)與計算》教學(xué)案例

昌榮

● 教材分析

本課是高中信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計算》第1單元的內(nèi)容，教材對這部分內(nèi)容的要求為“在具體感知數(shù)據(jù)與信息的基礎(chǔ)上，描述數(shù)據(jù)與信息的特征;在運用數(shù)字化工具的學(xué)習(xí)活動中，理解數(shù)據(jù)、信息與知識的相互關(guān)系，認(rèn)識數(shù)據(jù)對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?，感受利用?shù)字化工具的優(yōu)勢”。通過本節(jié)課的教學(xué)活動，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)數(shù)據(jù)時代，做合格的數(shù)字公民。

● 學(xué)情分析

學(xué)生在初中時已學(xué)習(xí)和了解 了信息的概念、特征及應(yīng)用，但數(shù)據(jù)、信息、知識之間的關(guān)系，數(shù)字化工具在日常學(xué)習(xí)工作中的優(yōu)勢等理解得還不到位，還存在誤區(qū)甚至盲區(qū)。例如，有的學(xué)生把數(shù)據(jù)和信息當(dāng)作同義詞來用;有的學(xué)生認(rèn)為大數(shù)據(jù)是很專業(yè)的技術(shù)，是專家研究的，跟普通人沒多大關(guān)系;還有的學(xué)生在生活中囿于紙筆的手工計算，一提及計算機(jī)處理數(shù)據(jù)就有畏難情緒等。因此，教師需要引導(dǎo)學(xué)生從日常的情境中觀察和體驗，并通過具體的案例剖析走出誤區(qū)，掃除盲區(qū)。

● 教學(xué)目標(biāo)

①通過具體事例的觀察、體驗，能夠描述生活中的各種數(shù)據(jù)和信息，能夠舉例說明兩者的區(qū)別和聯(lián)系。②通過觀看視頻和小組討論，能夠闡述數(shù)據(jù)、信息和知識的關(guān)系，辯證地看待知識共享的利好，擔(dān)負(fù)起信息社會責(zé)任。③通過具體案例的三種計算方式的分析對比，能夠了解計算的基本方式和發(fā)展歷程，能根據(jù)問題需求選用恰當(dāng)?shù)挠嬎惴绞剑惺苡嬎銠C(jī)在處理數(shù)據(jù)時的優(yōu)勢。

● 教學(xué)重難點

重點：理解數(shù)據(jù)、信息與知識的相互關(guān)系。

難點：能夠比較總結(jié)出不同計算方式的特點。

● 教學(xué)過程

1.情境導(dǎo)入，引出課題

師：（出示學(xué)校公眾號上新冠疫情期間展示的學(xué)生在家學(xué)習(xí)生活的圖片、文字等）漫長的冬日總算過去，沐浴著春日溫暖的陽光，我們終于開學(xué)了。這些圖片記錄了同學(xué)們這個特殊的寒假生活，除了圖片，相信同學(xué)們也用其他形式記錄了這個超長的假期。你能說說看嗎？

學(xué)生回答記錄的表現(xiàn)形式。

數(shù)字、符號、文字、圖形圖像、聲音、視頻等都可以用來做記錄，它們幫我們記錄客觀事物的原始狀態(tài)，這些原始的狀態(tài)正是我們所說的“數(shù)據(jù)”。在大數(shù)據(jù)時代，我們每一個人都是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者，不管是手機(jī)下單訂外賣、掃碼騎單車出行，還是習(xí)慣性地敲擊鍵盤打字，都 在產(chǎn)生數(shù)據(jù);同時，我們又是數(shù)據(jù)的消費者，通過數(shù)據(jù)的收集、整理、計算、分析得到有價值的信息并用于輔助決策、優(yōu)化選擇、改善生活等方方面面。今天這兩節(jié)課我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是感受數(shù)據(jù)與計算。

2.感受數(shù)據(jù)與信息

（1）從數(shù)據(jù)到信息

人類是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和消費者，自結(jié)繩記事起，數(shù)據(jù)就已慢慢產(chǎn)生。隨著計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，人類產(chǎn)生創(chuàng)造的數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長。據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測，2020年全球數(shù)據(jù)總量將超過40個ZB，這究竟是多大的數(shù)據(jù)量呢？我們以電影的部數(shù)來計算，假設(shè)一部電影為1個GB，這就意味著，如果要想看完40個ZB的電影，需要全國近14億人口每人每天不停地觀看7年的時間。

問題1：為什么說“數(shù)據(jù)爆炸了，信息卻很貧乏”？你能結(jié)合自己的經(jīng)驗，說說數(shù)據(jù)和信息有什么區(qū)別或聯(lián)系嗎？

①數(shù)據(jù)是顯示世界客觀事物的符號記錄，是信息的載體，是計算機(jī)加工的對象。②數(shù)據(jù)本身沒有意義，它只有對實體行為產(chǎn)生影響時才成為信息。③信息是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后的結(jié)果，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。

（2）信息的特征

問題2：在這個超長的寒假里，為什么信息的及時獲取顯得尤為重要？（如60后勸90后不要熬夜，90后勸60后戴口罩，原因是什么——90后獲取信息的及時，體現(xiàn)了信息的時效性），出示其他幾張圖片，與學(xué)生互動提出共享性、載體依附性、價值型等特征。

①信息的表示、傳播和存儲需要依附于某種載體，用來反映其內(nèi)容和含義。②信息的傳遞和共享體現(xiàn)了信息的意義。③信息的產(chǎn)生和利用都具有時效性。④信息的價值和效用因人而異，取決于對信息理解、認(rèn)識和利用的能力。

結(jié)論：在信息社會里，信息的有效獲取和利用已成為人們的一種重要素養(yǎng)。

3.討論數(shù)據(jù)、信息與知識的關(guān)系

問題3：信息有價值，信息可以共享，那么信息就是我們學(xué)到的知識嗎？觀看視頻，思考并討論數(shù)據(jù)、信息與知識的關(guān)系。你同意視頻中辯手的觀點嗎？能說說你的理由嗎？

①數(shù)據(jù)是事物狀態(tài)的一種原始記錄，經(jīng)過處理并被賦予某種意義后，才會轉(zhuǎn)化為信息。②知識是人們對信息進(jìn)行提煉和歸納后，獲得實踐中解決問題的觀點、經(jīng)驗和技能。③智慧是人們?yōu)榱诉_(dá)到預(yù)定目標(biāo)而綜合運用知識和技能解決問題的創(chuàng)新思維能力。

結(jié)論：數(shù)據(jù)、信息、知識與智慧之間是逐漸遞進(jìn)的，前者是后者的基礎(chǔ)和前提，后者是前者的抽象與升華。

問題4：如果說3.14是個普通的數(shù)據(jù)，你能聯(lián)想到什么信息、知識與智慧？

4.體驗數(shù)據(jù)計算的三種方式

數(shù)據(jù)是冷冰冰的，而數(shù)據(jù)背后的信息是有溫度的，在海量信息中我們必須學(xué)會判別真假。因此，我們每一個人都應(yīng)該具備基本的數(shù)據(jù)處理能力，其中包括簡單的數(shù)據(jù)計算與數(shù)據(jù)分析。今天我們先來體驗數(shù)據(jù)的計算。在人類發(fā)展的歷史中，計算多依靠人工來完成。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)據(jù)抽象和自動化處理為代表的計算方式改變著我們的行為方式和心理認(rèn)知。同學(xué)們目前主要采用什么方式進(jìn)行數(shù)據(jù)計算呢？下面我們通過一個有趣的問題來體驗一下這幾種常見的計算方式。

在數(shù)學(xué)領(lǐng)域有一個冰雹猜想問題：任給一個自然數(shù)，若為偶數(shù)則除以2，若為奇數(shù)則乘以3再加1，若干次迭代后得到的結(jié)果必然是最小的自然數(shù)為1。由于在一般情況下，演算時數(shù)值時大時小，這恰如天降冰雹時尺寸忽大忽小，所以得名。

請同學(xué)們思考并選擇合適的計算方式，看看誰能以最快的速度求出自然數(shù)24的迭代次數(shù)。78呢？27呢？

分別用電子表格軟件和Python編程演示計算過程，思考、討論并回答（如上頁表）。

①要根據(jù)問題的需求來選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎惴绞?，因為合適的才是最好的。②不要小看計算機(jī)工具軟件，它不是阿拉丁神燈，但很實用。③編程計算不神秘，因為學(xué)編程和學(xué)寫作是一樣的。

5.課堂小結(jié)（如上頁圖）

點評

昌老師的這節(jié)課是高中信息技術(shù)的第一課，第一課就像兩人初次見面，印象很關(guān)鍵。這節(jié)課會給學(xué)生留下高中信息技術(shù)課程的感覺是：知識是比較“密實”的，4個問題后面跟上了13個需要“帶走”的知識;課堂上的思考是靜水流深的，沒有浮在面上的討論，但是一節(jié)課下來要思考的問題很多;學(xué)習(xí)是充滿挑戰(zhàn)的，冰雹猜想對于高一學(xué)生來說還是要仔細(xì)斟酌才行。這就是我們要的感覺。

這個案例還體現(xiàn)了江蘇省錫山高級中學(xué)課堂改革的4個點：一是教學(xué)目標(biāo)撰寫規(guī)范。昌老師用可觀察可測量的行為動詞描述了經(jīng)過課堂學(xué)習(xí)學(xué)生需要發(fā)生的變化。例如，“通過觀看視頻和小組討論，學(xué)生能夠闡述數(shù)據(jù)、信息和知識的關(guān)系”交代了怎么學(xué)的“觀察”“討論”，學(xué)到什么程度“能夠闡述”。還有就是“能夠舉例說明兩者的區(qū)別和聯(lián)系”，學(xué)生能夠舉例，那就是學(xué)習(xí)的程度。有了清晰的目標(biāo)，學(xué)生就知道學(xué)完這節(jié)課要到哪里去。二是設(shè)計了促進(jìn)學(xué)習(xí)的課堂評價。一個個的問題就是一次次的評價，學(xué)生回答有沒有在點子上，就知道教的效果如何，冰雹猜想的表格有沒有填寫，填寫得準(zhǔn)確與否，也是課堂評價的證據(jù)。如果案例中有依據(jù)評價證據(jù)，現(xiàn)場挑戰(zhàn)教學(xué)策略的內(nèi)容就更好了。三是有思維強(qiáng)度。這就是前面所說的思維“密實”，這樣才是深度的學(xué)習(xí)。四是密切聯(lián)系生活實際。從學(xué)校公眾號及新冠疫情入手來談，能夠把學(xué)生吸引在課堂上。

（點評人：江蘇省錫山高級中學(xué)? 胡曉軍）