新課程環(huán)境下關(guān)于數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué)的教學(xué)策略

摘要：《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》從提升全民信息素養(yǎng)的高度重新界定了普通高中信息技術(shù)課程的目標(biāo)和性質(zhì)。高中信息技術(shù)課堂教學(xué)要落實(shí)信息技術(shù)核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)科大概念理念，采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注信息技術(shù)對人類社會(huì)的影響，提高學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任感。作者參與了人民教育出版社教材和教師用書的編寫工作，在此結(jié)合人教社的教材特點(diǎn)闡述了新課標(biāo)中數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)學(xué)科的教學(xué)感想。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);數(shù)據(jù)科學(xué);數(shù)據(jù);核心素養(yǎng);策略

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）21-0052-03

信息素養(yǎng)的核心是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)已成為信息社會(huì)的重要資源，成為支撐科學(xué)研究、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的不可或缺的基礎(chǔ)?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）先從數(shù)據(jù)科學(xué)的基本概念入手，讓學(xué)生明白什么是數(shù)據(jù)、什么是大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)怎么管理與分析才具有更高的價(jià)值、數(shù)據(jù)處理的基本過程是什么。明白上述問題后，教師再帶領(lǐng)學(xué)生開始后面章節(jié)的學(xué)習(xí)，以達(dá)到水到渠成的效果。

數(shù)據(jù)科學(xué)的核心概念

數(shù)據(jù)科學(xué)的主要作用是數(shù)據(jù)分析。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可以按照數(shù)據(jù)分析的基本過程，形成以下的教學(xué)設(shè)計(jì)主線：數(shù)據(jù)→信息管理→數(shù)據(jù)分析過程（數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)整理→數(shù)據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)→數(shù)據(jù)建?！鷶?shù)據(jù)拓展可視化）。在這條主線中主導(dǎo)和貫穿下引導(dǎo)學(xué)生理解什么是數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)科學(xué)的相關(guān)理論知識，通過大量的案例分析，為學(xué)生設(shè)計(jì)一些圍繞問題解決的任務(wù)（或情境），讓學(xué)生自主理解數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué)的核心概念。

1.學(xué)生角度的核心概念

在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)據(jù)科學(xué)的角度提煉出核心概念圖（如下圖），幫助學(xué)生把知識點(diǎn)有機(jī)關(guān)聯(lián)起來，并對自己的學(xué)習(xí)情況做一個(gè)簡要的總結(jié)與評價(jià)，從而提高知識掌握的效率。

2.教師授課角度的核心概念

學(xué)生需要掌握各個(gè)核心概念之間的聯(lián)系，教師則不僅需要知道概念之間的聯(lián)系，還需要知道概念的大背景和大環(huán)境（如下表）。

數(shù)據(jù)科學(xué)在教材中的地位與價(jià)值

數(shù)據(jù)科學(xué)是整個(gè)《信息技術(shù)》教材內(nèi)容的基礎(chǔ)?！皵?shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué)”這個(gè)模塊包括“數(shù)據(jù)需求分析”“數(shù)據(jù)管理”“數(shù)據(jù)分析”三部分內(nèi)容。通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解數(shù)據(jù)管理與分析技術(shù)，能根據(jù)需求分析形成解決方案;能選擇一種數(shù)據(jù)庫工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，從給定數(shù)據(jù)中提取有用信息并應(yīng)用于實(shí)際問題解決;在活動(dòng)過程中形成對數(shù)據(jù)特征、數(shù)據(jù)價(jià)值、數(shù)據(jù)管理思想與分析方法的認(rèn)識。

另外，“數(shù)據(jù)”在信息社會(huì)里被賦予非常重要的內(nèi)涵，“數(shù)據(jù)管理與分析”也是本模塊需要解決的核心問題。通過學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生意識到數(shù)據(jù)就在我們身邊，數(shù)據(jù)的處理具有普遍性，并從數(shù)據(jù)科學(xué)的角度看待數(shù)據(jù)，然后由此逐步上升到信息社會(huì)數(shù)據(jù)管理與分析的重要性。在《課標(biāo)》中數(shù)據(jù)科學(xué)的地位也有承上啟下的作用。

本模塊符合《課標(biāo)》中內(nèi)容要求里的“3.1 結(jié)合生活實(shí)際，認(rèn)識到數(shù)據(jù)是一種重要的資源，通過科學(xué)管理與分析數(shù)據(jù)，可以使數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有價(jià)值”，同時(shí)與后面章節(jié)有機(jī)結(jié)合，共同達(dá)到3.2的要求;與《課標(biāo)》內(nèi)容要求的“感受數(shù)據(jù)管理與分析技術(shù)的重要性”基本吻合;還符合“3.2 結(jié)合具體案例，初步了解分析業(yè)務(wù)需求、建立數(shù)據(jù)管理與分析問題整體解決方案的基本過程;嘗試對既定方案進(jìn)行分析、評價(jià)，發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化方案”。

“基于數(shù)據(jù)科學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的科學(xué)決策”屬于《課標(biāo)》內(nèi)容要求之外的內(nèi)容，設(shè)計(jì)該模塊內(nèi)容應(yīng)基于以下幾點(diǎn)考慮：①數(shù)據(jù)科學(xué)的最終目標(biāo)是數(shù)據(jù)分析的核心，可以讓學(xué)生對實(shí)際案例有一定的認(rèn)識;②在實(shí)際生活中，學(xué)生會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從開發(fā)的角度適當(dāng)了解隱藏在數(shù)據(jù)分析背后的工作，可以加深他們對數(shù)據(jù)科學(xué)的認(rèn)識，意識到人、社會(huì)、數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的重要意義;③學(xué)生以后在使用數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)用數(shù)據(jù)的眼光、數(shù)據(jù)管理與分析的眼光進(jìn)行思考，并嘗試解決問題，數(shù)據(jù)的意識也會(huì)隨之增強(qiáng)。

數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué)的理論概念有很高的應(yīng)用價(jià)值。從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的多種基本形式，提出數(shù)據(jù)分析的基本過程。從手工數(shù)據(jù)的管理到大數(shù)據(jù)的管理，引出數(shù)據(jù)管理與分析的基本過程，并明確和體驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的優(yōu)勢與局限性，為科學(xué)決策發(fā)揮重要作用。引導(dǎo)學(xué)生積極結(jié)合實(shí)際的數(shù)據(jù)分析案例解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)習(xí)與發(fā)展，潛在培養(yǎng)其數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的能力。

數(shù)據(jù)科學(xué)教學(xué)策略

1.突出本章核心的內(nèi)容

教師首先對各節(jié)內(nèi)容進(jìn)行總體性的整理，然后明確本節(jié)的重點(diǎn)，讓學(xué)生建立基本概念，在經(jīng)過學(xué)習(xí)后對本章有一個(gè)概括性的認(rèn)識，這樣能更好地進(jìn)行后面章節(jié)的學(xué)習(xí)。

2.引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)據(jù)的視角沉浸到學(xué)習(xí)的情境中

教材中的“體驗(yàn)與探索”“閱讀拓展”板塊，其案例都來源于實(shí)際生活，建議引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)據(jù)管理與分析的視角進(jìn)入案例，然后讓學(xué)生在小組討論中表達(dá)自己的想法，在經(jīng)過比較深入的討論和思考后，讓學(xué)生帶著疑問開始后面的學(xué)習(xí)。另外，教師應(yīng)通過教材中設(shè)置的情境盡可能地引導(dǎo)學(xué)生沉浸其中，想象自己在情境中可能獲得的感受。

3.適當(dāng)滲透一些數(shù)據(jù)科學(xué)的觀點(diǎn)

關(guān)于“數(shù)據(jù)科學(xué)”這個(gè)概念的教學(xué)，建議教師在備課時(shí)參閱數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的書籍，借鑒其中的一些理論，以及關(guān)于系統(tǒng)的模式圖。另外，建議適當(dāng)提示學(xué)生使用數(shù)據(jù)的眼光看待各類事件的發(fā)生，如要整體性地分析問題、要以發(fā)展的眼觀看待事物等，這些都為后面的實(shí)踐操作打下基礎(chǔ)。

4.從“數(shù)據(jù)管理”入手，逐漸引入“數(shù)據(jù)分析的基本過程”

因?yàn)閷W(xué)生接觸的范圍有限，接觸到的往往只是數(shù)據(jù)本身，所以他們對數(shù)據(jù)背后的要素的分析不全面或意識不夠，而且呈現(xiàn)的手段比較單一。在教學(xué)中，教師要通過案例分析并結(jié)合學(xué)生的使用經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)他們了解數(shù)據(jù)背后的信息與智慧。另外，教師要通過講解的形式，解讀教材中數(shù)據(jù)處理的基本過程，從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)可視化，明確“數(shù)據(jù)獲取”和“數(shù)據(jù)分析”是數(shù)據(jù)處理的基本過程。而數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計(jì)和建模是數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)備過程，這部分與后面的章節(jié)有呼應(yīng)關(guān)系，要讓學(xué)生通過這個(gè)結(jié)構(gòu)圖把教材前后章節(jié)內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來。

5.通過“閱讀拓展+實(shí)踐活動(dòng)”提升和拓展學(xué)生的認(rèn)識面

數(shù)據(jù)科學(xué)中涉及大數(shù)據(jù)的概念，教師可以借助互聯(lián)網(wǎng)查找數(shù)據(jù)案例，模仿設(shè)計(jì)一份數(shù)據(jù)分析計(jì)劃，然后歸納總結(jié)可能用到的數(shù)據(jù)管理方法和數(shù)據(jù)分析工具。教師還可以把其中的Python和數(shù)據(jù)庫放在課堂上進(jìn)行講解和呈現(xiàn)，建議以小組合作的方式來開展。

6.充分發(fā)揮教材各個(gè)欄目的作用

人教社教材設(shè)計(jì)的各個(gè)項(xiàng)目都比較符合內(nèi)容要求，也更貼近學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活實(shí)際，建議教師盡量發(fā)揮這些項(xiàng)目的作用。如果操作起來有困難，可以根據(jù)情況重新設(shè)計(jì)或適當(dāng)修改。在設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，要根據(jù)《課標(biāo)》的理念和教材以及學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)有針對性、可探究、真實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生能夠真正參與到課堂教學(xué)中，全面提升學(xué)生的信息意識。另外，教師可以為學(xué)生多提供一些參考書目或相關(guān)的學(xué)習(xí)網(wǎng)站，為其提供自學(xué)信息系統(tǒng)的相關(guān)資源。

數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)科學(xué)的教學(xué)落實(shí)主要是圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)——信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任來展開，它們互相支持、互相滲透，共同促進(jìn)學(xué)生整體信息素養(yǎng)的提升。在教學(xué)過程中，應(yīng)有意識地引導(dǎo)和提升學(xué)生的核心素養(yǎng)能力，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，從而使學(xué)生樹立正確的信息社會(huì)價(jià)值觀和責(zé)任感。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝智庭，樊磊.數(shù)據(jù)與計(jì)算[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

作者簡介：錢華斌，男（1975.11—），浙江衢州人，浙江杭州師范大學(xué)附屬中學(xué)教師，中學(xué)高級教師，研究方向?yàn)楦咧行畔⒓夹g(shù)教學(xué)。