高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計實踐

朱修萍

【教材分析】

“數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”是浙教版（2019）信息技術(shù)必修1第一章“數(shù)據(jù)與信息”的第五部分，其中涵蓋了大數(shù)據(jù)的定義、大數(shù)據(jù)的特點、大數(shù)據(jù)的思維方式以及大數(shù)據(jù)對社會的作用等知識。對本課的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生了解大數(shù)據(jù)的背景及意義，熟悉其相關(guān)應(yīng)用和特點，感受大數(shù)據(jù)時代的來臨，進(jìn)一步理解數(shù)據(jù)在社會生活和工作中的重要性。

【學(xué)情分析】

學(xué)生對大數(shù)據(jù)這個概念比較陌生，但對數(shù)據(jù)和信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識有一定的了解。因此，需要通過一些具體案例的講解和讓學(xué)生親身體驗大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，來加深學(xué)生對大數(shù)據(jù)的理解和認(rèn)識。同時，需要針對學(xué)生的不同水平，適當(dāng)拓展一些有關(guān)大數(shù)據(jù)的知識，以滿足基礎(chǔ)較好、學(xué)有余力學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

【教學(xué)重點】

1.大數(shù)據(jù)的概念和特征。

2.大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢。

3.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用及價值。

【教學(xué)難點】

1.如何讓學(xué)生理解大數(shù)據(jù)的概念和特征。

2.如何讓學(xué)生深入了解大數(shù)據(jù)的應(yīng)用及價值。

3.如何引導(dǎo)學(xué)生感受大數(shù)據(jù)的時代特點。

【教學(xué)過程】

一、導(dǎo)入新課

教師：同學(xué)們，今天我們要學(xué)習(xí)的新課是“數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”。在我們的日常生活中，數(shù)據(jù)無處不在、無時不在。那么，到底什么是數(shù)據(jù)呢？

學(xué)生：數(shù)據(jù)就是一些數(shù)字、文字、圖片、視頻等可以用來表達(dá)信息的東西。

教師：非常正確！數(shù)據(jù)就是用來表達(dá)信息的東西。那么，什么是大數(shù)據(jù)呢？

學(xué)生：大數(shù)據(jù)就是指數(shù)據(jù)量很大、很復(fù)雜的數(shù)據(jù)。

教師：非常好！大數(shù)據(jù)就是指數(shù)據(jù)量很大、很復(fù)雜的數(shù)據(jù)。那么，數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)之間有什么關(guān)系呢？

學(xué)生：大數(shù)據(jù)應(yīng)該就是指數(shù)據(jù)量很大、很復(fù)雜的數(shù)據(jù)集合。

教師：對的！大數(shù)據(jù)就是指數(shù)據(jù)量很大、很復(fù)雜的數(shù)據(jù)集合。我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是大數(shù)據(jù)。不過，在開始之前，我先給大家展示一個案例讓大家更好地理解大數(shù)據(jù)的概念和特點。

教師活動：通過多媒體向?qū)W生展示幾個與數(shù)據(jù)有關(guān)的圖片或視頻，如某城市一天的出行數(shù)據(jù)，或某一購物網(wǎng)站的消費(fèi)數(shù)據(jù)，或某醫(yī)院的醫(yī)療數(shù)據(jù)等。

提出問題：這些數(shù)據(jù)展示了什么？又意味著什么？

學(xué)生活動：觀看圖片或視頻，思考并回答問題。

教師總結(jié)：這些數(shù)據(jù)記錄了各種活動的狀態(tài)和結(jié)果，它們是客觀存在的，是人們決策的依據(jù)。

二、講解理論知識

（一）數(shù)據(jù)的定義與類型

教師提問：什么是數(shù)據(jù)？

學(xué)生思考并回答。

教師總結(jié)：數(shù)據(jù)是記錄客觀事物的符號，是信息的載體。數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、文字、圖像、聲音等。數(shù)據(jù)的類型包括文本類型、數(shù)值類型、日期類型、布爾類型等。

（二）大數(shù)據(jù)的概念與特點

教師提問：什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)和普通數(shù)據(jù)有什么區(qū)別？

學(xué)生思考并回答。

教師總結(jié)：大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)量巨大、復(fù)雜度高、處理速度快的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)的特點包括數(shù)據(jù)量大、處理速度快、數(shù)據(jù)種類多、價值密度低等。

（三）大數(shù)據(jù)的來源

教師提問：大數(shù)據(jù)從哪里來？

學(xué)生思考并回答。

教師總結(jié)：大數(shù)據(jù)的來源主要有兩個方面，一是人工生成的數(shù)據(jù)，如社交媒體、電子郵件等；二是機(jī)器生成的數(shù)據(jù)，如傳感器、GPS定位系統(tǒng)等。

（四）大數(shù)據(jù)處理的基本流程

教師提問：大數(shù)據(jù)如何處理？

學(xué)生思考并回答。

教師總結(jié)：大數(shù)據(jù)處理的基本流程包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析五個步驟。其中，數(shù)據(jù)收集是指從各個源頭收集數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)預(yù)處理是對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去重、格式轉(zhuǎn)換等操作；數(shù)據(jù)存儲是指將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫或云端；數(shù)據(jù)處理是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析、挖掘等操作；數(shù)據(jù)分析是指通過可視化技術(shù)將處理結(jié)果呈現(xiàn)出來，幫助人們做出決策。

（五）大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

教師提問：大數(shù)據(jù)有哪些應(yīng)用？

學(xué)生思考并回答。

教師總結(jié)：大數(shù)據(jù)的應(yīng)用非常廣泛，包括但不限于商業(yè)智能、醫(yī)療健康、交通出行、環(huán)境保護(hù)等。在商業(yè)智能方面，大數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)分析市場趨勢，制定營銷策略；在醫(yī)療健康方面，大數(shù)據(jù)可以幫助醫(yī)生分析病例，提高診斷準(zhǔn)確率；在交通出行方面，大數(shù)據(jù)可以幫助政府規(guī)劃交通路線，提高人們出行效率；在環(huán)境保護(hù)方面，大數(shù)據(jù)可以幫助政府監(jiān)測空氣質(zhì)量、水質(zhì)量等環(huán)境指標(biāo)。

三、分析案例

案例1：假設(shè)你是一名電商平臺的用戶，你在平臺上購買了很多商品。那么，這些購買行為會在該平臺上留下數(shù)據(jù)痕跡。如果平臺想要預(yù)測你的購買行為，或者向你推薦更多類似的商品，它就可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，這是數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)在電商領(lǐng)域的典型應(yīng)用。

案例2：假設(shè)你是一名新聞網(wǎng)站的用戶，每次你訪問該網(wǎng)站，瀏覽器都會向服務(wù)器發(fā)送獲取頁面內(nèi)容的請求，這些請求會在服務(wù)器上留下訪問日志。如果新聞網(wǎng)站想要了解哪些文章最受歡迎，或者預(yù)測訪問趨勢，它就可以對這些日志進(jìn)行分析和挖掘。這是數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)在新聞領(lǐng)域的典型應(yīng)用。

案例3：假設(shè)你是一名醫(yī)療保健領(lǐng)域的專業(yè)人士，你正在研究一種新的治療方法。在該治療方法中，你希望了解不同因素對治療效果的影響。為了回答這個問題，你可以收集患者的醫(yī)療記錄和健康狀況數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘。這是數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域的典型應(yīng)用。

通過以上三個案例，我們可以看到數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)已經(jīng)深入到我們生活的方方面面。它可以幫助我們更好地了解自己的行為和興趣愛好，提高工作和學(xué)習(xí)效率。同時，它也可以幫助企業(yè)和組織更好地了解客戶需求、市場趨勢和業(yè)務(wù)運(yùn)營情況，從而提高運(yùn)營效率和市場競爭力。

四、上機(jī)實踐

為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)的相關(guān)知識，我們準(zhǔn)備了一些上機(jī)實踐活動。以下是幾個簡單的上機(jī)實踐任務(wù)。

◆任務(wù)一：探究大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景

1.打開Chrome瀏覽器，進(jìn)入京東網(wǎng)站。在搜索框中輸入感興趣的商品關(guān)鍵詞，如“手機(jī)”“電腦”等。觀察搜索結(jié)果頁面中商品的排列順序和推薦類型，思考：這些排列順序和推薦類型是如何產(chǎn)生的？點擊“更多”查看其他用戶對該商品的評價和反饋數(shù)據(jù)，思考這些數(shù)據(jù)對購買決策的影響。

2.觀察搜索結(jié)果頁面右上角的“為你推薦”模塊，思考：這是如何利用瀏覽歷史和購買行為等數(shù)據(jù)實現(xiàn)個性化推薦的？

3.嘗試搜索一些其他關(guān)鍵詞并進(jìn)入感興趣的商品詳情頁，觀察詳情頁中的商品規(guī)格、價格、促銷活動等相關(guān)信息以及下方的“猜你喜歡”模塊，思考：這些數(shù)據(jù)對購買決策的影響以及如何利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行個性化推薦的？

4.點擊“加入購物車”并結(jié)算訂單，思考：在結(jié)算過程中，京東網(wǎng)站是如何利用用戶數(shù)據(jù)提高購物體驗的？總結(jié)京東網(wǎng)站利用大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景以及給用戶帶來的便利。

◆任務(wù)二：認(rèn)識大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施

1.通過搜索引擎輸入“大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施”，了解大數(shù)據(jù)面臨的主要挑戰(zhàn)以及應(yīng)對措施有哪些。

2.根據(jù)搜索結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)主要集中在以下幾個方面：數(shù)據(jù)收集、存儲、管理、分析等；大數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)方面；大數(shù)據(jù)人才短缺問題；大數(shù)據(jù)倫理和社會問題。

3.針對上述挑戰(zhàn)，思考應(yīng)對措施以及相應(yīng)的解決方案。例如，技術(shù)挑戰(zhàn)方面可以考慮采用分布式存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等；安全與隱私保護(hù)方面可以采取加密技術(shù)、數(shù)據(jù)脫敏技術(shù)、訪問控制技術(shù)等；人才短缺問題可以通過加強(qiáng)教育和培訓(xùn)來提高大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的人才儲備；倫理和社會問題則需要從政策、法規(guī)、道德等多個層面進(jìn)行規(guī)范和約束?？偨Y(jié)各種挑戰(zhàn)和應(yīng)對措施之間的關(guān)系以及在解決大數(shù)據(jù)問題中需要注意的事項。

◆任務(wù)三：大數(shù)據(jù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用探究

1.打開地圖類應(yīng)用或訪問智慧城市相關(guān)的網(wǎng)站，如智慧城市等；在地圖或智慧城市網(wǎng)站上查找并了解你所在城市或某個感興趣的城市的大數(shù)據(jù)應(yīng)用情況。

2.這些大數(shù)據(jù)應(yīng)用可能包括交通、環(huán)境、公共安全、城市規(guī)劃等方面，深入了解這些應(yīng)用是如何利用大數(shù)據(jù)提高城市運(yùn)營效率、改善民生福祉的。

3.以某個具體的案例為例，如智能交通系統(tǒng)，了解其是如何運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)緩解城市交通擁堵問題，提高出行效率的。思考：如果將其他智慧城市應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合起來，是否可以更全面地優(yōu)化城市運(yùn)營管理和資源配置？

4.智慧城市的大數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)來源主要是什么？如何保證數(shù)據(jù)的安全性和隱私性？在實際操作過程中是否存在數(shù)據(jù)共享和流通的難題？總結(jié)大數(shù)據(jù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，思考如何進(jìn)一步推動大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧城市領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新。

◆任務(wù)四：數(shù)據(jù)可視化實踐

1.訪問并熟悉一款常用的數(shù)據(jù)可視化工具，如Tableau、Power BI、Excel等。參照該工具的幫助文檔或教程，嘗試創(chuàng)建一個簡單的可視化儀表板或報告?？梢赃x擇你感興趣或熟悉的數(shù)據(jù)主題，如個人理財、銷售業(yè)績、學(xué)生成績等。

2.在制作過程中，嘗試使用不同的數(shù)據(jù)可視化類型，如柱形圖、折線圖、餅圖、地圖等。根據(jù)數(shù)據(jù)特點選擇最能反映數(shù)據(jù)規(guī)律和趨勢的可視化類型。

3.在完成可視化作品后，思考該工具的優(yōu)缺點以及在實際工作中如何發(fā)揮數(shù)據(jù)可視化的價值。例如，如何幫助企業(yè)決策者更好地理解數(shù)據(jù)，制訂戰(zhàn)略和計劃？總結(jié)數(shù)據(jù)可視化的實踐經(jīng)驗，為后續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。

五、課堂總結(jié)與布置作業(yè)

通過本次課程的學(xué)習(xí)，我們了解了數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)的基本概念和特點，探討了大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景、挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)可視化實踐。

課堂總結(jié)：

數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)已成為當(dāng)今社會的核心資源，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，具有巨大的潛力和價值。

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景包括電商推薦、新聞閱讀、醫(yī)療研究等方面，其個性化推薦和預(yù)測功能為人們帶來便利。

大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)主要集中在技術(shù)、安全、人才、倫理等方面，需要采取相應(yīng)的措施來克服。

數(shù)據(jù)可視化作為一種直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式，可以幫助人們更好地理解和分析數(shù)據(jù)，為決策提供依據(jù)。

作業(yè)：

1.寫一份1000字以內(nèi)的課程心得體會，總結(jié)本次課程的收獲和感悟。

2.設(shè)計一個與自己工作或興趣相關(guān)的實踐項目，運(yùn)用所學(xué)的數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)知識進(jìn)行實踐操作，如構(gòu)建一個簡單的推薦系統(tǒng)或?qū)懸粋€數(shù)據(jù)分析報告。

3.在下次上課時，準(zhǔn)備一個簡短的演講，分享自己在實踐項目中的心得體會和遇到的問題及解決方案。

4.針對本次課程的不足之處提出建議和改進(jìn)意見，以便更好地完善課程內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

編輯：常超波