《尋找有效的數(shù)據(jù)》教學案例

江海濤

● 設計思路

新一輪課程改革背景下的信息技術課程以學生信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個維度素養(yǎng)的提升為核心。信息技術教師在進行教學設計時應時刻以體現(xiàn)學科核心素養(yǎng)為指導。本案例試圖體現(xiàn)如下幾個方面的學科核心素養(yǎng)：①根據(jù)給定的問題進行需求分析，主動獲取與處理信息，分析信息中所承載的信息;②能提取問題的基本特征，進行抽象處理，合理組織數(shù)據(jù)，利用合適的計算方案解決問題;③通過計算機可以處理的方式，用形式化的方法表述問題。

● 教學內容分析

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》必修模塊1《數(shù)據(jù)與計算》中的內容要求之一是，“在運用數(shù)字化工具的學習活動中，理解數(shù)據(jù)、信息與知識的相互關系，認識數(shù)據(jù)對人們日常生活的影響。”本節(jié)課通過開放性自選教材內容，圍繞“大數(shù)據(jù)及其應用”主題，采用了核心期刊論文為理論教學材料，同時以最新的、具有一定影響力的信息采集發(fā)布平臺（微信）數(shù)據(jù)為教學活動依據(jù)。本節(jié)課試圖通過項目式教學活動的方式，幫助學生在具體感知數(shù)據(jù)與信息的基礎上，理解大數(shù)據(jù)定義、特征;通過將大數(shù)據(jù)“簡單化”，在利用Excel電子表格等工具處理數(shù)據(jù)的過程中，理解數(shù)據(jù)、信息與知識的相互關系，認識數(shù)據(jù)對人們日常生活的影響;鼓勵學生多角度、多維度地進行數(shù)據(jù)分析，尋找合適的論據(jù)支撐自己的論點，并用合適的方式表述出來。

● 學情分析

高二年級學生相對成熟，課堂氛圍活躍，接受能力較強，通過高一年級的信息技術學習，已經具備基本的信息技術素養(yǎng)。學生對信息的含義、數(shù)據(jù)與信息的關系、數(shù)據(jù)處理分析等有一定程度的基礎，掌握了基本的數(shù)據(jù)處理方法和技巧。學生在現(xiàn)實生活中對大數(shù)據(jù)、網絡、人工智能、微信等信息技術接觸較多，對大數(shù)據(jù)概念有所了解。學生對Excel表格的數(shù)據(jù)計算、篩選與排序以及圖表等基本操作技能已經熟練掌握，但是通過對數(shù)據(jù)的分析和挖掘獲取有效信息的能力還有待提升。學生缺乏大數(shù)據(jù)分析的經驗以及創(chuàng)造性運用數(shù)據(jù)的能力，普遍缺乏項目式學習習慣。本課題的另外一個困難是目前尚未有新課程配套教材，學生也沒有專題學習過大數(shù)據(jù)相關知識。為了提高教學的針對性和有效性，教師提前準備了兩篇專業(yè)論文給學生課前閱讀。

● 教學目標

知識與技能目標：理解大數(shù)據(jù)的概念和特征;通過數(shù)據(jù)的分析和整理，理解數(shù)據(jù)挖掘的思維方式;鞏固Excel操作技能。

過程與方法目標：通過一個完整的項目活動，以小組協(xié)作、討論、闡述的方式，培養(yǎng)快速選擇性獲取信息、表達信息的能力（大數(shù)據(jù)分析）;培養(yǎng)和提升學生利用圖表發(fā)現(xiàn)、挖掘和多維度分析數(shù)據(jù)的能力。

情感態(tài)度與價值觀目標：通過現(xiàn)實案例，感受數(shù)據(jù)和信息的重要作用和價值，培養(yǎng)信息意識及科學研究論證習慣;培養(yǎng)學生交流溝通、表達闡述的能力;體會在大數(shù)據(jù)倉庫中選擇有效數(shù)據(jù)以及通過數(shù)據(jù)計算支撐論證時的價值取向。

● 教學重難點

通過大數(shù)據(jù)分析活動理解大數(shù)據(jù)的概念和特征;通過數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)挖掘理解大數(shù)據(jù)倉庫中有效數(shù)據(jù)的獲取;用數(shù)據(jù)進行論證;學生活動協(xié)調及開放性學習程度干預。

● 教學設計

1.情境設置——引入

教師展開話題，利用最近發(fā)酵的互聯(lián)網熱門話題“國慶微信‘百步青年”激發(fā)學生興趣。

師：國慶七天長假大家都做了什么？宅在家里還是出去旅行亦或者是探親了？要說國慶大家做了什么事，可能大數(shù)據(jù)比我們自己都了解得多。長假期間，全國共有2100萬位微信用戶的日運動量少于100步，其中，80后、90后兩個群體占比達總人數(shù)的56%，共有1200萬人成為當之無愧的“百步青年”。

教師展示微信網頁（http：//www.sohu.com/a/259023412_394047）的內容。

師：微信通過采集海量的用戶數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行篩選、統(tǒng)計分析、挖掘，從而獲得了這些分析結果，這就是大數(shù)據(jù)處理的四個環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)采集、預處理——數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計和分析、數(shù)據(jù)挖掘——價值挖掘。那么什么是大數(shù)據(jù)呢？大數(shù)據(jù)有些什么特征呢？請同學們拿出我課前要求大家閱讀的兩篇論文，我們一起來劃出大數(shù)據(jù)的基本概念和特征。

教師在課前預習的兩篇論文里指出大數(shù)據(jù)的定義、特征，并進行簡單概括和講解。

大數(shù)據(jù)的3+xV特征：規(guī)模性、多樣性、高速性;價值密度低、真實性、易變性、粘性、鄰近性、模糊性……

思維擴散：大數(shù)據(jù)不僅是海量的數(shù)據(jù)，而且垃圾信息、錯誤信息很多，這恰恰是我們真實世界的體現(xiàn)，因為我們所處的真實世界確實是充斥著垃圾信息和錯誤信息。大數(shù)據(jù)的挖掘蘊含著巨大的價值。

設計意圖：利用微信發(fā)布的國慶大數(shù)據(jù)例子，讓學生直觀感受大數(shù)據(jù)以及大數(shù)據(jù)挖掘。熱門話題能引起學生的興趣，可以讓學生更積極地觀察和思考;利用專業(yè)論文進行預習和講解，既可以加深概念理解，又能夠培養(yǎng)專業(yè)的科學精神，讓學生了解到定義、概念和特征并不是絕對的，重點是理解其內涵，這有利于學生批判性思考;思維擴散部分教師僅點到即止，目的是讓學生能夠更理性地看待真實世界;學生通過觀察和思考為后面的體驗活動環(huán)節(jié)做準備。

2.學生活動——體驗

活動1：發(fā)現(xiàn)可以利用的“商機”。按照4個人1小組，觀察微信大數(shù)據(jù)分析（如圖1），討論并選擇本小組覺得國慶期間比較有商機的工作，并陳述理由。

教師提示：“商機”可以從吃、穿、住、行、玩等幾方面考慮，陳述理由可以從數(shù)量、排名等角度考慮。

活動2：觀察數(shù)據(jù)表。將圖1中內含的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給學生，讓學生直觀地“看到大數(shù)據(jù)”，引導學生觀察數(shù)據(jù)表并思考：如何使用數(shù)據(jù)完成預設任務？

學生需要在數(shù)據(jù)表中尋找支持自己觀點（活動1中本小組認為比較有商機的工作）的有效數(shù)據(jù)，并標注出來。此階段學生可能會沒有頭緒，或者標錯，不必糾正，可以鼓勵學生進行開放性的嘗試。