新課程背景下高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)

王浩

一、背景

當(dāng)前，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)日益成為社會(huì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力量，因此，將這些前沿技術(shù)知識(shí)融入高中信息技術(shù)課程，對(duì)于提升學(xué)生的創(chuàng)新能力至關(guān)重要。同時(shí)，依據(jù)《國家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的要求，教學(xué)中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的信息道德和網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)，確保學(xué)生在信息化社會(huì)中健康成長(zhǎng)。

二、主題

以滬科版高中信息技術(shù)必修一“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”為例，探索如何加深學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理概念的理解，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力。同時(shí)，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)處理重要性的深刻認(rèn)識(shí)及其在現(xiàn)實(shí)世界中的廣泛應(yīng)用。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.理解數(shù)據(jù)處理的基本原理，掌握數(shù)據(jù)的搜集、處理、分析及其在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用方法。同時(shí)，清晰地闡述數(shù)據(jù)處理的步驟，包括數(shù)據(jù)的采集、清洗、分析和解釋，以及如何利用數(shù)據(jù)制定有效的決策。

2.熟練運(yùn)用各類數(shù)據(jù)處理軟件和工具，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)軟件（如電子表格）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的能力。同時(shí)，展示對(duì)這些工具的熟練操作，包括數(shù)據(jù)的輸入、處理、分析及可視化等，進(jìn)而有效地支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策過程。

3.在掌握數(shù)據(jù)處理技能的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行批判性評(píng)價(jià)，理解數(shù)據(jù)分析的局限性，能夠從多個(gè)角度審視和解釋數(shù)據(jù)，提高對(duì)數(shù)據(jù)真實(shí)性的判斷力。

4.在學(xué)習(xí)過程中能結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活中的問題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)分析，能通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)解決具體問題。

四、教學(xué)過程

（一）導(dǎo)入新課

教師：我們每天都會(huì)接觸到哪些數(shù)據(jù)？想想看，從早上醒來到晚上睡覺，大家遇到了哪些數(shù)據(jù)？

學(xué)生1：我用的天氣應(yīng)用會(huì)顯示今天的氣溫。

學(xué)生2：我們用手機(jī)看的步數(shù)，也是一種數(shù)據(jù)。

教師：非常好！這些都是日常生活中的數(shù)據(jù)實(shí)例。數(shù)據(jù)無處不在，它們能幫助我們做決定，如穿什么衣服，走路還是騎車?，F(xiàn)在，讓我們看一些數(shù)據(jù)可視化的例子（如圖1）。

教師：看看這個(gè)圖表，它告訴了我們什么？我們應(yīng)該如何解讀這些數(shù)據(jù)？

學(xué)生1：這個(gè)曲線圖顯示了一周內(nèi)的氣溫變化，我們可以通過它了解到哪天最冷或最熱。

教師：很好，大家已經(jīng)開始掌握如何解讀數(shù)據(jù)了。那么，大家能想到這些數(shù)據(jù)在生活中是如何應(yīng)用的嗎？

學(xué)生2：氣溫?cái)?shù)據(jù)可以幫助我們決定穿什么衣服。

教師：非常好。這說明數(shù)據(jù)處理不僅是關(guān)于數(shù)字的操縱，還是一種解決問題的工具。無論是理解復(fù)雜現(xiàn)象、做出明智決策，還是優(yōu)化策略，數(shù)據(jù)的收集、分析和可視化都至關(guān)重要。

教師接著介紹：在接下來的課程中，我們將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析，以及如何撰寫數(shù)據(jù)報(bào)告，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。通過這些技能，大家將能更好地理解周圍的世界，并在未來的學(xué)習(xí)和工作中發(fā)揮重要作用。

（二）概念講解

教師：今天，我們要探討數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)理論。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、加工、分析和表達(dá)，目的是從原始數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息。

（教師邊說邊展示數(shù)據(jù)處理流程示意圖，讓學(xué)生直觀理解。）

學(xué)生1：那我們?cè)鯓哟_定要處理的數(shù)據(jù)類型呢？

教師：在開始數(shù)據(jù)項(xiàng)之前，我們首先要明確數(shù)據(jù)類型——數(shù)值型、分類型還是時(shí)間序列數(shù)據(jù)。每種類型的處理和分析方法都有所不同。

（教師展示不同數(shù)據(jù)類型的示例圖片。）

學(xué)生2：數(shù)據(jù)源是指什么？

教師：數(shù)據(jù)源可能來自互聯(lián)網(wǎng)、調(diào)查或?qū)嶒?yàn)等。識(shí)別數(shù)據(jù)來源對(duì)于理解數(shù)據(jù)的背景和限制非常重要。

（教師簡(jiǎn)要介紹各類數(shù)據(jù)源的特點(diǎn)。）

教師繼續(xù)解釋：數(shù)值型數(shù)據(jù)包含具體的數(shù)值，用于量化的測(cè)量。分類型數(shù)據(jù)用于代表屬性或特征，幫助我們進(jìn)行分組和分類。時(shí)間序列數(shù)據(jù)則重在分析數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。

學(xué)生3：這意味著我們?cè)诜治鰯?shù)據(jù)時(shí)，需要根據(jù)數(shù)據(jù)類型選擇不同的方法嗎？

教師：完全正確。了解數(shù)據(jù)的類型和來源可以幫助我們更有效地處理和分析數(shù)據(jù)，從而得出有意義的結(jié)論。

隨后，教師解釋數(shù)據(jù)采集的重要性：數(shù)據(jù)采集是信息技術(shù)研究的起點(diǎn)，它決定了后續(xù)分析的質(zhì)量和可靠性。

接著，教師轉(zhuǎn)向在線調(diào)查的介紹：在線調(diào)查是一種高效的數(shù)據(jù)收集方法。以“中學(xué)生移動(dòng)學(xué)習(xí)”為例，我們可以通過調(diào)查平臺(tái)設(shè)置目標(biāo)人群，如年級(jí)、興趣等，來確保我們搜集到的數(shù)據(jù)具有代表性。

教師進(jìn)一步展示如何在調(diào)查平臺(tái)上創(chuàng)建問卷：在創(chuàng)建問卷時(shí)，我們可以定制問題，選擇適合的問題類型，如單選、多選或開放式問題。問卷題目如下。

（1）您所在的年級(jí)是？（單選題）

A.高一 B.高二 C.高三

（2）您通常使用哪種類型的移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用軟件？（多選題）

A.語文助手 B.數(shù)學(xué)精靈

C.英語通 D.其他（請(qǐng)說明）

（3）您一周大約使用移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用的時(shí)間是多少？（單選題）

A.少于1小時(shí) B.1～3小時(shí)

C.3～5小時(shí) D.5～10小時(shí)

E.超過10小時(shí)

（4）您更喜歡哪種類型的學(xué)習(xí)材料？（多選題）

A.視頻講座 B.文字講義

C.互動(dòng)題目 D.音頻材料

E.圖形圖表

（5）您認(rèn)為使用移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用學(xué)習(xí)時(shí)，面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？（多選題）

A.找不到合適的學(xué)習(xí)材料

B.時(shí)間管理困難

C.缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力

D.移動(dòng)設(shè)備分散注意力

E.網(wǎng)絡(luò)問題

F.其他（請(qǐng)說明）

同時(shí)，教師設(shè)置500份問卷，以控制樣本大小。教師繼續(xù)介紹數(shù)據(jù)加工的概念：數(shù)據(jù)加工是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用信息的關(guān)鍵步驟。然后，針對(duì)中學(xué)生移動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，提供一組未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)，并詢問學(xué)生：大家覺得這些數(shù)據(jù)中存在哪些問題？學(xué)生積極參與，提出各種觀點(diǎn)，如數(shù)據(jù)重復(fù)、格式不一致、缺失值等。教師肯定學(xué)生觀點(diǎn)，并解釋如何通過數(shù)據(jù)清洗和轉(zhuǎn)換來解決這些問題。在數(shù)據(jù)清洗環(huán)節(jié)，教師可以展示數(shù)據(jù)清洗前后的對(duì)比圖表，讓學(xué)生看到清洗過程中數(shù)據(jù)的變化。“清洗后的數(shù)據(jù)更加整潔和一致，這對(duì)于準(zhǔn)確分析至關(guān)重要。”教師強(qiáng)調(diào)。

教師：在我們完成數(shù)據(jù)的加工后，接下來的問題是如何從這些加工后的數(shù)據(jù)中提取有用的信息？

學(xué)生4：我們需要用特定的方法來分析數(shù)據(jù)嗎？

教師：我們可以先從描述性統(tǒng)計(jì)開始。描述性統(tǒng)計(jì)可以幫助我們概括和描述數(shù)據(jù)的特征，如可以計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值和中位數(shù)。

（教師邊講解邊用電子表格軟件演示。）

學(xué)生5：那么，我們?nèi)绾握故具@些統(tǒng)計(jì)結(jié)果呢？

教師：很好的問題。這就引入了數(shù)據(jù)可視化的概念。數(shù)據(jù)可視化是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖表或圖形，使信息更易于理解和傳達(dá)。

（教師展示不同年級(jí)學(xué)生平均學(xué)習(xí)時(shí)間條形圖。）

教師：看看這個(gè)條形圖，哪個(gè)年級(jí)的平均學(xué)習(xí)時(shí)間最長(zhǎng)？

學(xué)生3：通過圖表，我們可以清楚地看到是哪個(gè)年級(jí)。

教師：對(duì)，通過圖表我們可以直觀地識(shí)別出信息?，F(xiàn)在讓我們看看餅圖。

（教師展示學(xué)生使用不同學(xué)習(xí)應(yīng)用比例的餅圖。）

教師：餅圖能有效展示各部分占總體的比例關(guān)系。

學(xué)生1：是的，我們可以看到最受歡迎的學(xué)習(xí)應(yīng)用占據(jù)了更大的比例。

教師總結(jié)：非常好，大家已經(jīng)開始理解數(shù)據(jù)加工和分析的重要性了。記住，這是一個(gè)需要我們細(xì)心觀察、分析，并從中提取價(jià)值的綜合性過程。數(shù)據(jù)可視化則幫助我們更清晰地傳達(dá)這些分析結(jié)果。

（三）實(shí)踐操作

教師：我們今天要開始處理分配給大家的中學(xué)生移動(dòng)學(xué)習(xí)原始數(shù)據(jù)集了。首先請(qǐng)大家確保將數(shù)據(jù)加載到電子表格中。我們的目標(biāo)是通過識(shí)別數(shù)據(jù)集中的缺失值、異常值或格式錯(cuò)誤來清洗和加工數(shù)據(jù)。比如，大家可能會(huì)在學(xué)習(xí)時(shí)間列中遇到一些以文本格式表示的記錄，如“四十分鐘”，這就需要被轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，如“40”。任何問題，都可以隨時(shí)向我提問。

學(xué)生1：老師，如果我們?cè)跀?shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)了缺失值怎么辦？

教師：很好的問題。對(duì)于缺失值，大家可以討論后決定是用該列的平均值還是中位數(shù)來填充。選擇哪個(gè)取決于你們對(duì)數(shù)據(jù)的理解和列的特性。

學(xué)生2：如果數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤，如文本格式的數(shù)字，我們應(yīng)該如何快速轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式呢？

教師：使用電子表格軟件的內(nèi)置功能，如“文本轉(zhuǎn)換為列”功能，可以幫助大家將文本格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。掌握這些工具將能大大提高大家處理數(shù)據(jù)的效率。

教師：大家完成數(shù)據(jù)清洗后，我們將進(jìn)入數(shù)據(jù)分析和可視化的階段。首先，我們將使用電子表格軟件進(jìn)行一些基本的統(tǒng)計(jì)操作。比如，計(jì)算每個(gè)年級(jí)或每種學(xué)習(xí)應(yīng)用的平均學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)。記得使用平均函數(shù)快速獲取這些信息。

學(xué)生4：老師，我們是不是也需要了解哪些學(xué)習(xí)應(yīng)用最受學(xué)生歡迎？

教師：是的。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序和計(jì)數(shù)，我們可以識(shí)別出使用頻率最高的學(xué)習(xí)應(yīng)用，這是了解學(xué)生學(xué)習(xí)偏好的關(guān)鍵步驟。

學(xué)生5：了解了平均學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)應(yīng)用的受歡迎程度后，我們應(yīng)該如何展示這些分析結(jié)果呢？

教師：展示數(shù)據(jù)分析結(jié)果時(shí)，選擇合適的圖表非常重要。例如，展示平均學(xué)習(xí)時(shí)間時(shí)，條形圖是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)樗芮逦乇容^不同組別之間的差異。而對(duì)于最受歡迎的學(xué)習(xí)應(yīng)用，餅圖能有效地展示它們?cè)诳偸褂弥械恼急取?/p>

教師總結(jié)：撰寫分析報(bào)告是對(duì)大家研究成果的總結(jié)和展示。我們要保證報(bào)告的結(jié)構(gòu)清晰、語言準(zhǔn)確，并確保每部分內(nèi)容都充分展開。這不僅是展示大家分析能力的機(jī)會(huì)，還是鍛煉邏輯思維和表達(dá)能力的好時(shí)機(jī)。

五、教學(xué)反思

在新課程背景下進(jìn)行的高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，教師大膽創(chuàng)新教學(xué)方法，提升了教學(xué)效果。通過以“中學(xué)生移動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)”為核心的教學(xué)案例，旨在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理、分析和可視化能力，同時(shí)提升學(xué)生的信息技術(shù)實(shí)際應(yīng)用能力。教師要提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使學(xué)生能夠在解決真實(shí)問題的過程中提升自己的技能，并幫助學(xué)生更深入地理解數(shù)據(jù)背后的意義。

（作者單位：河南省鄧州市基礎(chǔ)教育教學(xué)研究室）

編輯：趙文靜