挖掘數據，尋找合理配料單

張妍

教學背景

教育部印發(fā)《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》，明確了義務教育階段培養(yǎng)目標，在初中信息科技課標中強調了“注重信息科技綜合學習，加強跨學科課程實施”的要求。信息科技作為學生生活與學習的常用手段，其學科教學內容不能只是簡單的單學科知識傳授與技能操練，還需要通過跨學科整合的方式實現多學科的融合，將信息科技與創(chuàng)新教育理念落實到學習活動和動手實踐中。

本節(jié)課內容為信息科技課程中“互聯網應用與創(chuàng)新”模塊中的第一部分“互聯網及其影響”?；ヂ摼W信息多以數據為載體，所以本節(jié)課通過讓學生經歷從互聯網搜索數據并對數據進行采集、處理和可視化呈現的過程，發(fā)現數據價值，引導學生更多關注互聯網信息對社會發(fā)展的影響。網絡數據尤其是大數據的價值對各個領域有著重要的影響和意義，所以信息科技學科可以此作為出發(fā)點，將其延伸到其他學科的學習中，實現跨學科融合。

教學目標

1.了解數據挖掘的相關技術以及工作原理；2.根據“尋找合理配料單”任務需求，對互聯網信息進行搜索，獲得配料數據；3.借助教學視頻自主探究，了解和體驗采集配料數據的爬蟲技術；4.利用“文字云”平臺對配料數據進行處理和可視化呈現，并通過信息篩選尋找到合理配料單；5.通過問題引導和任務驅動，歷經數據挖掘的過程，找到菜品的合理配料單；6.通過小組交流和討論，逐步發(fā)現數據挖掘的意義和作用，感受互聯網信息對社會各個領域的重要意義和影響。

教學重點與難點

教學重點：歷經挖掘菜品配料數據的過程，尋找菜品的合理配料單。

教學難點：能夠根據任務需求，運用數據挖掘的相關技術解決日常生活中的問題。

教學過程

一、溫故知新，引入新課

1.回顧上節(jié)課內容

教師帶領學生回顧上節(jié)課所學的“大數據特征中的價值性”來明確本節(jié)課的教學方向。

2.挖掘數據，發(fā)現數據價值

教師布置任務“購物籃里的秘密”（如圖1），介紹購物籃里的商品數據并提出問題：通過對8位顧客購物籃里商品數據的觀察與分析，能否發(fā)現一些有價值的信息，對制訂超市營銷策略起到指導性作用呢？

學生對8個購物籃里的商品數據進行分析，發(fā)現數據之間的關聯，基于此對超市提出營銷策略，并通過小組討論匯總信息。學生交流結果：購買了尿不濕的顧客絕大多數還會購買啤酒。啤酒和尿不濕數據的關聯性已經足夠用來輔助商家調整營銷策略，例如將二者擺放在相近的售賣位置，將二者進行捆綁促銷來提高銷售量等。

二、創(chuàng)設情境，布置任務

教師布置任務一：尋找合理的配料單，虛擬場景如下。

曉峰計劃在媽媽生日的時候為媽媽做幾道菜，并利用周末時間去超市采購所需食材，那他需要購買哪些配料呢？網上提供的菜譜中需要的配料各不相同，如何從眾多的配料單中選擇合理的配料單呢？

學生分組交流，并各自進行操作。首先每組從教師提供的菜品中（如圖2）選擇一道自己喜歡的菜，然后訪問“美食天下”網站，利用搜索功能獲取菜品的配料數據（如圖3），最后思考如何從眾多的配料單中幫助曉峰找到菜品的合理配料單。

三、問題引領，建構新知，實踐探究

教師講授數據挖掘的過程、技術以及原理，并引導學生利用提供的資源，運用相關技術逐步挖掘數據，發(fā)現數據價值，找到合理配料單。教師介紹數據挖掘的過程：采集—預處理—處理與分析—結果呈現，學生完成情境任務。

1.采集配料數據

教師引導學生思考：如何將獲取的大量配料數據從網上采集到電腦本地呢？同時演示人工獲取數據過程，讓學生體會人工采集數據可能出現的問題。接下來，教師通過微視頻教學，講解網絡爬蟲技術以及它的工作原理。網絡爬蟲是按照一定規(guī)則，自動地提取并保存網頁中信息的程序，我們可以自己設計爬蟲程序，也可以借助一些軟件進行網絡數據爬取，實現數據采集。

學生小組基于教師的講授，了解采集網絡數據的相關技術和工作原理，并利用“八爪魚采集器”教學視頻進行自學探究，掌握爬取數據的方法，運用爬蟲技術從“美食天下”網站中采集大量的菜品配料數據到電腦本地，完成任務一。在此過程中，教師不斷巡視，參與各個小組的自學探究過程，及時介入，為學生提供支持與幫助。

2.預處理技術

教師引導學生發(fā)現配料數據采集中存在的問題，即出現了很多沒有意義的數據，思考這些無意義的數據會對處理結果產生怎樣的影響。然后介紹預處理技術——對所收集數據進行審核、篩選、清理、排序等必要的處理，提高數據的總體質量。

教師布置任務二：利用Excel對配料數據進行處理，刪除無意義信息。

小組探究如何利用Excel基礎操作批量刪除數據，討論得出，利用“替換和查找”功能刪除配料數據中“原料”等無意義內容，實現對數據的預處理。操作能力強的學生上臺給其他同學演示預處理過程。

3.處理與分析

教師基于預處理好的數據引導學生思考，如何快速地從眾多配料中篩選出合理的配料，從而引出“出現頻次最高的配料數據”這一關鍵點。然后繼續(xù)讓學生思考如何尋找出現頻次比較高的配料數據，引出詞頻分析處理技術。

教師布置任務三：利用“文字云”平臺（如圖4）對配料數據進行詞頻統(tǒng)計，基于統(tǒng)計結果找到合理配料數據。

詞頻分析處理技術：對文本數據中重要詞匯出現的次數進行統(tǒng)計與分析，是文本挖掘的重要手段。它的基本原理是通過詞匯出現的頻次變化，來確定熱點及其變化趨勢。

學生運用平臺對配料數據進行詞頻分析，并展示小組的處理結果，基于結果對配料數據進行初步篩選，找出菜品的最佳配料單，感受詞頻分析技術在數據處理上的優(yōu)勢。

4.呈現結果

教師布置任務四：利用“文字云”平臺對處理的結果進行可視化呈現，制作配料數據詞云圖（如圖5），并基于詞云圖找出合理的配料單。

詞云：對文本中出現頻次較高的“關鍵詞”予以視覺上的突出，從而過濾掉大量的文本信息。

四、展示交流，分享配料單

教師挑選幾組配料單詞云圖進行展示，學生基于詞云圖確定小組所選菜品的合理配料單，交流數據挖掘過程的體會和感受，為下一步利用配料單制作菜品進行規(guī)劃。

教學特色與反思

首先，教師在把握本學科課程標準的同時，了解其他學科相關教學內容，深入研究本課內容與其他學科的相通之處，以此為出發(fā)點設計教學內容。

“互聯網應用與創(chuàng)新”是信息科技課程第四學段（7～9年級）的起始學習模塊，本節(jié)課教學為該模塊中“互聯網及其影響”這一部分內容?！读x務教育勞動課程標準（2022年版）》的課程內容中設計了“烹飪與營養(yǎng)”任務群，本節(jié)課結合勞動課程第四學段（7～9年級）的課程要求、素質表現和活動建議，設計了“幫助曉峰尋找合理配料單”這個任務情境。

其次，注重培養(yǎng)學生在真實情境中解決實際問題的能力。學生在任務情境中，根據任務需求應用信息技術對互聯網信息進行搜索、獲取、處理和篩選，通過挖掘數據，逐步發(fā)現數據價值，找到合理配料單，完成任務，在掌握知識與技術的同時提高勞動意識和烹飪技能。課程的實施提高了學生應用跨學科知識解決真實情境問題的能力，發(fā)展了學生的數字素養(yǎng)與技能，有助于培養(yǎng)其數字化勝任能力與社會責任。