《數據的可視化表達》教學案例

劉學忠 令莉

● 案例題旨

數據可視化旨在借助于圖形化手段，清晰有效地傳達與溝通信息，其能夠直觀、清晰、明了地表達數據的特點，決定著它廣泛的應用。在“大數據時代”，對數據可視化的充分理解和合理運用，顯得更加重要。本案例研究的主要內容有：①讓學生感受數據可視化在數據表達時的優勢;②能夠合理地選擇和使用數據可視化的工具;③怎樣運用數據可視化方法、分析數據解決實際問題;④如何對數據進行深度挖掘和分析。

● 案例背景

本節課是一節區級優質課比賽的公開課，面對的是全區的信息技術教師和信息技術領域的專家。

高中信息技術課程新的結構中將數據和計算列為必修模塊一，可見數據及其內容的基礎性和重要性。該模塊的第二部分數據處理及應用對應的課程標準包括兩個方面，粵教版必修1第三章第二節第四部分《利用圖表呈現分析結果》蘊含了這兩個方面的大部分內容。

承辦比賽的學校的高一學生在初中信息技術課上學習了圖表的相關操作，在數學課上學習了利用統計圖分析數據，但是缺乏對數據深度挖掘、分析的意識和能力;他們了解大數據時代衍生的更多的數據可視化工具，并能做出合理的選擇。依據課程標準、學生情況，本節課的總目標設定為使用數據可視化表達方法解決實際問題，這也是培養學生計算思維的過程。完成這個總目標需要兩個分目標支持：能夠選擇合適的工具、合適的圖表類型表達數據，深度挖掘、分析數據。這兩個分目標可以培養學生數字化學習能力。讓學生知道大數據時代團隊合作和信息共享在解決問題時的重要性，也是對學生信息意識的培養。本節課的重點內容是這兩個分目標，第二個分目標也是難點。

要實現教學總目標一定會用到問題探究法，而對什么問題進行探究是關鍵，筆者認為，要找一個學生關注的也是對學生有實際意義的問題才行。結合對銀川市多所高中學校的學生“最關注話題”的抽樣調查，筆者得到了“健康”這個主題。高中階段學習任務重、壓力大，很多學生為了保證學習強度，挑燈熬夜學習，為了節省時間不吃或者吃簡易早餐……這些都給他們埋下了健康的隱患。如果能在這節課帶領學生用小組合作的學習方式，借助信息技術手段，分析總結出在保證學習強度的前提下中學生健康管理的方法，在指導自己日常健康的管理的同時也分享給別人，將會讓課程更有意義。

● 案例實錄

1.課題導入

展示“最關注話題”問卷調查的結果，引出“健康”主題;分析健康大數據標簽云（突出問題：疾病年輕化），讓學生意識到應該從當下管理健康;對學生的訪談發現大家并沒有一個能在保證學習強度的前提下系統、合理地管理健康的方法。說明本節課要探討的問題：中學生如何管理健康？

2.探索方法

對比幾種不同的數據呈現方式，讓學生直觀感受數據可視化表達的優勢，探索出解決本節課問題的方法：通過數據可視化表達，對數據進行分析，得出一個有標題、有圖表展示、數據分析和方案呈現的分析報告。完成這樣的報告需要借助工具，可學生之前只知道Excel、Word，教師明確，如果通過搜索引擎尋找數據可視化工具和平臺，會有眾多選擇，本節課介紹其中的代表——圖表秀。學生分兩步掌握圖表秀的用法，第一步借助平臺提供的幫助文檔自學“制作圖冊”和“制作圖表”這兩個主要操作的方法;第二步聽取教師對圖冊布局、圖表類型的選擇等細節的補充。

3.任務探究

將學生分成五個小組展開任務探究，并明確：每個小組四位學生，兩位學生一起使用Excel和Word完成任務，兩位學生一起使用圖表秀完成任務，其中一位學生作為組長負責小組分工和小組展示人員評選等，保證小組合作的有效性。前四個小組分別對與中學生健康相關的四個方面（久坐、焦慮、早餐、睡眠）的已有數據源進行可視化和分析，第五小組的任務則是學生參照教師下發的任務流程完成任務，任務流程包括：①小組共同研究數據源，討論用什么類型的圖表合適;②小組內分別選用不同的工具，將數據轉換成圖表;③小組共同討論分析數據蘊含的信息，結合討論形成報告，按照展示思路準備展示。展示思路為：你們選用了什么圖表類型，為什么？從圖中能夠看出什么信息（建議使用“大多數情況、總的來說”這樣的詞簡述結論）？為了改善這種行為對健康的不良影響，我們可以怎么做？

4.成果分享

前四個小組分別派代表展示小組的數據分析報告，筆者將學生展示的結果用思維導圖的方式總結在黑板上。第五小組最后展示，他們小組的兩組數據源內容相同，僅互換了兩列的位置，就產生了不同的圖表效果，他們展示的主要內容是：能從這樣兩個圖表中挖掘出什么不同的信息？學生之前缺乏對數據進行深度挖掘和分析的意識與能力，因此這個問題比較有難度，所以筆者結合小組的展示，對這個問題進行了補充。同時，進一步強調應該從多角度、不同側面、不同目標對數據進行深度挖掘，往往不能輕易看出來的信息才是最有價值的信息。學生結合自主探究和教師分析，對本節課的教學難點有了比較好的理解和掌握。

5.拓展提升

筆者首先讓學生結合實際操作說出Excel和圖表秀的優缺點，因為學生對圖表秀有新鮮感，所以說出了圖表秀的很多優點，但筆者提出了圖表秀的缺點，并讓他們明確要根據實際情況選擇合適的工具。同時，筆者結合思維導圖，提示學生這就是對健康進行管理的思路，希望學生課下能將這些思路豐富匯總，形成一個完整圖冊分享給身邊的人。這張思維導圖在有限時間內集合了全班學生的智慧，是大數據時代團隊合作和信息共享讓信息更有價值的體現。

6.小結評價

筆者結合板書對本節課進行了小結，同時讓學生填寫課堂學習情況問卷調查，學生在填寫過程中自我反思，筆者也對學生本節課的整體掌握情況進行了反饋。

● 案例分析

（1）本節課針對對學生有實際意義的一個話題，借助信息技術手段，采用小組合作、整班合作的探究方式，得到了一個較好的解決方案，體現了新課程的教學理念。

（2）學生的主體地位突出，學生能在討論、探索問題中利用已有的知識經驗，也獲得了新的知識技能。

（3）提出的問題源自學生所關注的又對他們有實際意義的內容，因此在問題探究的過程中，學生積極參與，課堂氛圍良好。

（4）給學生推送新的數據可視化工具——圖表秀，該工具有以下優點：①圖表秀是一個網頁平臺，不需要下載安裝;②支持第三方賬號登錄，操作界面與PPT很相似，容易上手;③提供了豐富的圖表類型;④可以將Excel數據直接導入生成圖表，最后形成動態的圖文分析報告，可以將報告保存為適合電腦端或移動端觀看的圖片，也可以通過微信、微博、QQ等方式分享。在數據可視化方面，圖表秀這一類的工具平臺的確有很大的優勢。這樣的推送拓展了學生的視野，也讓他們初步感受到在數字化時代，遇到問題先通過各種渠道找到一個可以事半功倍的工具，借助視頻、幫助等方式學會使用這個工具，是“數字公民”必備的技能。

（5）通過小組合作解決分問題，再將整班的分析結論用清晰明了的思維導圖匯總在一起得到一個系統的解決方案，讓學生感受團隊合作和信息共享在解決問題時使信息價值最大化的重要作用。

（6）在問題解決過程中，結合實際情況突出深度挖掘和分析數據的價值和重要性，并給學生介紹通過什么方式來深度挖掘數據，有效培養了他們在深度挖掘數據方面的意識。

（7）在整個過程中注重對學生學科核心素養的培養，并能有效幫助學生達成相關的學業要求。

● 案例反思

一節課無論準備得多么充分，在正式上課時總會有遺憾的地方，也正是有這樣的遺憾，才能督促教師更好地進步。

筆者在本次公開課實施過程中遇到了棘手的問題：教師機出現網絡故障。網絡故障的直接影響是圖表秀的一些演示無法實現，不得已臨時采取了口述的方法，幸而圖表秀操作比較簡單，而且在學生機上操作沒有問題。問題的出現充分暴露了在課前準備時還是有考慮不周的地方，沒有想到沒有網絡的情況下課堂教學應該如何開展。現在再回想這個問題，筆者覺得可以有以下兩個解決方案：一是提前準備線下的說明文檔和微視頻，讓學生有更多的途徑學習圖表秀的使用方法;二是尋找一些線下的數據可視化工具做保證，如果沒有網絡也可以使用，還能拓展學生對工具的了解。

學生課上制作的數據分析報告大多不夠完整，這是意料之中的，本節課最主要的還是教會學生制作的方法。但應該在學生報告出現“標題未更改”“報告布局不夠合理”等問題時及時、明確說明，以便學生在課下完善時避免出現這些問題。