以現實問題為引擎，掌握解決問題的方法和技術《數據分析與挖掘》教學案例分析

王瓊瓊

摘要：本論文圍繞怎樣選擇現實問題作為教學案例，提高學生的課堂參與度，培養學生的問題解決能力，內在要求掌握信息技術。采用excel數據透視表作為技術準備，智能手環銷量情況作為情境。

關鍵字：問題解決；現實問題；數據分析；數據挖掘

一、案例背景

《數據分析與挖掘》教學案例分析是高中粵教版《信息技術基礎》的第三章《信息的加工與表達》的第二節《表格信息的加工與表達》公開課的成果。課題名稱由《表格信息的加工與表達》變更為《數據透視表》，最后定為《數據分析與挖掘》。本節的題目是《表格信息的加工與表達》，教學例子“文明班集體評優活動”貫穿表格信息的加工和表達的整個過程。本節使用excel的基本數值計算和圖表轉換功能，是比較簡單的技術操作。教材的重點落在體驗表格信息的加工與表達過程及得到有建設性意見或有價值的結論。在編寫教學設計的初期，我認為教材的知識和例子過于簡單，相比于初中沒有提升一個層次。知識點需更深一步的挖掘，案例更復雜一點。于是，我想到excel的數據透視表集成數值計算和圖表轉換等功能，快速生成各類圖文報表，這對于學生學習與生活具有非常實際的作用。因此課題名改為《數據透視表》。但《數據透視表》這個題目又落入了教技術的泥潭。以功能命名一個課題，這凸顯了這個工具怎么使用，沒有強調學生識別某類問題可以利用這個工具來合理快速地解決，這就是舍本逐末了。信息技術學科核心是信息素養。經過仔細考慮，這節課的本質是把表格信息進行分析與挖掘，并且形象地表達出來，進而得出建設性的意見或有價值的結論。這才是真正的價值。加涅[1]認為有五類學習結果（智慧技能、認知策略、言語信息、態度和動作技能），其中智慧技能是學校教育的主要目標。而問題解決是智慧技能最復雜的一種。因為具有廣泛的遷移性，問題解決關乎人的真實能力。本案例采用“智能手環銷售情況”現實問題，真正能培養學生的問題解決能力。再者現在是一個大數據時代[2]，每個人與數據的關系密切，通過數據分析與挖掘做決策非常重要。學生能從數據的角度認識世界。教學例子采用智能手環市場銷量分析，貼近學生生活，學生體驗市場調查員的實際工作，有一定的復雜度。通過這個例子，學生體會到數據分析與挖掘的重要性，從而有意識聯系生活各個領域，通過數據分析與挖掘解決各類問題。而Excel只是其中的一種工具。經過這樣的考慮，教學目標整體拔高了，格局顯得大了。

二、情境描述

案例：某周的小米、樂心、華為和魅族四種智能手環在蘇寧、當當、京東和天貓四大商城的銷量情況。首先，收集原始數據。這實際上是一個調查。在課堂教學中，教師直接給出了原始數據，沒有讓學生經歷數據收集的過程。數據收集屬于獲取信息，是問題解決的初始階段。本案例的原始數據是比較容易獲取的。在淘寶等商城上我們能比較容易收集到各項產品的銷售單價和銷售數量，然后整理成表格即可。然后，學生需要明白自己想要什么，也就是需求是什么。如：哪種品牌的智能手環銷量最好？哪天的銷量最好？銷量變化趨勢怎樣？銷量好背后的原因是什么等。由此可以提出一系列問題。這一系列問題之間是相互遞進關系，可橫縱拓展。該提問過程能激活學生的思維，激勵學生不斷探索，舉一反三。學生明白問題后，就利用工具來解決問題。這就是具體的技術解決問題，是相對容易的。最重要也最難的是提出需求。綜合學生的問題，教師擬出一個問題清單：1、哪一天的智能手環銷量最好？智能手環一周內的銷量變化趨勢？2、哪種品牌的智能手環銷量最好？哪種品牌的智能手環市場占有率最高？3、哪個商城的智能手環銷量最好？4、京東商城哪一天的智能手環銷量最好？京東商城一周內的智能手環銷量變化趨勢？5、京東商城華為智能手環哪一天的銷量最好？京東商城華為智能手環的一周內的銷量變化趨勢？最后，通過解決這個問題清單，給學生提供一個思維框架，這樣學生就能遷移到其他現實問題。教師帶領學生解決第一個問題，然后學生分組解決其他問題。再對學生進行追問，啟發學生把這種思維方式遷移到其他問題解決。這樣，學生自然能從數據的角度來認識世界。

三、問題探究

對于信息技術課堂，找到能激發學習興趣的問題是重要的。并且問題要能培養學生的高級思維，也就是問題解決能力（高級規則）。那么如何找到好的問題，讓學生有參與感并且能培養高級思維呢？（1）了解學生的興趣和需求，以興趣和需求為問題。這樣的問題能驅動整個課堂，吸引學生參與。學生具有高參與感，才能自主建構知識[3]。（2）問題的解決必須借助信息技術。解決問題才是本質，信息技術僅僅是工具。信息技術學科需要學習很多軟件，但是絕不是純粹教技術。掌握技術就相當于掌握一把利器，是必要條件。那怎么教技術呢？借助現實問題驅動，創設情境，問題解決以后，信息技術就自然掌握了。技術掌握是問題解決的必要條件。因為信息技術是一門實踐性強的學科，技術學習是基礎要求。課堂上要解決的問題必須內在要求學習信息技術。（3）問題具有可挖掘性和遷移性。問題從易到難，具有多個層次。問題不僅可以縱向擴展，而且可以橫向擴展。學生能解決某一類問題，而不是某個具體問題，這樣形成一定的思維模式。學生會解決某一類問題，再通過類比或重組，學生能解決多類問題，甚至產生新的思路方法。課堂模擬現實問題解決過程，培養學生的高級思維。

四、評析反思

通過智能手環銷量情況例子，學生體驗和體會數據分析與挖掘的過程及重要性。以小見大，舉各行各業的數據分析例子讓學生理解自己處于大數據時代。明白數據分析與挖掘技術非常重要及普遍，生活中各項數據都是存在聯系的，重組是能發現新的東西。針對課堂的實際效果，反思如下：

（1）學生參與度高是最重要的。首先，給予學生充足的時間，保證學生的主體地位。教師無需講解太多例子，留下充足時間給學生探索。然后，課堂學習任務不必太多，選取代表性的問題即可，且任務要是循序漸進的。雖然教師列出來5個問題，但是課堂上實際只解決了前三個問題。再者，小組合作能提高解決問題的效率。但是現實課堂小組合作情況不夠充分。設立相應的獎勵機制，增加小組間的競爭可能激活小組合作的氛圍。最后，課堂時間總是有限的，課堂能激發學生課外進行后續探究就顯得格外重要。

（2）教師的問題清單屬于存在的現象是怎么樣的，部分學生提出的尋找原因的問題并沒有得到關注（如銷售單價與銷售量的關系）。一方面，尋找原因的問題本身具有復雜的多因素；另一方面，原始數據不夠豐富，算法過于簡單。對于學生提出這樣的問題，應當向學生做出鼓勵和說明，而不是忽略。課后，教師收集充足的原始數據，對這類問題做深入的探究，滿足個別學生的需要。能提出這樣問題的學生說明他掌握了本節的知識，并且激發了學生的自主學習的欲望，這是非常可貴的。

給你一個現實問題，你能把問題解決，由此判斷你掌握了該項技能。這檢驗了你學到的是知識，而不是了解了一些信息。形成問題驅動課堂，進而掌握解決問題的技術和方法的學習模式，不讓課堂只是傳遞信息是我想要形成的個人教學方法，進而產生豐富的案例和策略。

參考文獻：

[1]加涅.教學設計原理[M].上海：華東師范大學出版社，2007：57-59.

[2]楊現民.數據驅動教學[J].電化教育研究，2017，12：13-20.

[3]李海峰.面向問題解決的在線協作知識建構[J].電化教育研究，2018，1：36-41.

作者簡介：

王瓊瓊 出生年月：1991年7月23日 性別：女 民族：漢 籍貫：廣東省深圳市坪山區當前職務：高中信息技術教師 學歷：碩士研究生 研究方向：知識共享、 計算思維