《初識數據與計算》教學案例

昌榮

● 教材分析

本課是高中信息技術必修1《數據與計算》第1單元的內容，教材對這部分內容的要求為“在具體感知數據與信息的基礎上，描述數據與信息的特征;在運用數字化工具的學習活動中，理解數據、信息與知識的相互關系，認識數據對人們日常生活的影響，感受利用數字化工具的優勢”。通過本節課的教學活動，帶領學生走進數據時代，做合格的數字公民。

● 學情分析

學生在初中時已學習和了解 了信息的概念、特征及應用，但數據、信息、知識之間的關系，數字化工具在日常學習工作中的優勢等理解得還不到位，還存在誤區甚至盲區。例如，有的學生把數據和信息當作同義詞來用;有的學生認為大數據是很專業的技術，是專家研究的，跟普通人沒多大關系;還有的學生在生活中囿于紙筆的手工計算，一提及計算機處理數據就有畏難情緒等。因此，教師需要引導學生從日常的情境中觀察和體驗，并通過具體的案例剖析走出誤區，掃除盲區。

● 教學目標

①通過具體事例的觀察、體驗，能夠描述生活中的各種數據和信息，能夠舉例說明兩者的區別和聯系。②通過觀看視頻和小組討論，能夠闡述數據、信息和知識的關系，辯證地看待知識共享的利好，擔負起信息社會責任。③通過具體案例的三種計算方式的分析對比，能夠了解計算的基本方式和發展歷程，能根據問題需求選用恰當的計算方式，感受計算機在處理數據時的優勢。

● 教學重難點

重點：理解數據、信息與知識的相互關系。

難點：能夠比較總結出不同計算方式的特點。

● 教學過程

1.情境導入，引出課題

師：（出示學校公眾號上新冠疫情期間展示的學生在家學習生活的圖片、文字等）漫長的冬日總算過去，沐浴著春日溫暖的陽光，我們終于開學了。這些圖片記錄了同學們這個特殊的寒假生活，除了圖片，相信同學們也用其他形式記錄了這個超長的假期。你能說說看嗎？

學生回答記錄的表現形式。

數字、符號、文字、圖形圖像、聲音、視頻等都可以用來做記錄，它們幫我們記錄客觀事物的原始狀態，這些原始的狀態正是我們所說的“數據”。在大數據時代，我們每一個人都是數據的生產者，不管是手機下單訂外賣、掃碼騎單車出行，還是習慣性地敲擊鍵盤打字，都 在產生數據;同時，我們又是數據的消費者，通過數據的收集、整理、計算、分析得到有價值的信息并用于輔助決策、優化選擇、改善生活等方方面面。今天這兩節課我們要學習的內容就是感受數據與計算。

2.感受數據與信息

（1）從數據到信息

人類是數據的生產者和消費者，自結繩記事起，數據就已慢慢產生。隨著計算機和互聯網的廣泛應用，人類產生創造的數據量呈爆炸式增長。據行業機構預測，2020年全球數據總量將超過40個ZB，這究竟是多大的數據量呢？我們以電影的部數來計算，假設一部電影為1個GB，這就意味著，如果要想看完40個ZB的電影，需要全國近14億人口每人每天不停地觀看7年的時間。

問題1：為什么說“數據爆炸了，信息卻很貧乏”？你能結合自己的經驗，說說數據和信息有什么區別或聯系嗎？

①數據是顯示世界客觀事物的符號記錄，是信息的載體，是計算機加工的對象。②數據本身沒有意義，它只有對實體行為產生影響時才成為信息。③信息是對數據進行處理后的結果，信息是數據的內涵。

（2）信息的特征

問題2：在這個超長的寒假里，為什么信息的及時獲取顯得尤為重要？（如60后勸90后不要熬夜，90后勸60后戴口罩，原因是什么——90后獲取信息的及時，體現了信息的時效性），出示其他幾張圖片，與學生互動提出共享性、載體依附性、價值型等特征。

①信息的表示、傳播和存儲需要依附于某種載體，用來反映其內容和含義。②信息的傳遞和共享體現了信息的意義。③信息的產生和利用都具有時效性。④信息的價值和效用因人而異，取決于對信息理解、認識和利用的能力。

結論：在信息社會里，信息的有效獲取和利用已成為人們的一種重要素養。

3.討論數據、信息與知識的關系

問題3：信息有價值，信息可以共享，那么信息就是我們學到的知識嗎？觀看視頻，思考并討論數據、信息與知識的關系。你同意視頻中辯手的觀點嗎？能說說你的理由嗎？

①數據是事物狀態的一種原始記錄，經過處理并被賦予某種意義后，才會轉化為信息。②知識是人們對信息進行提煉和歸納后，獲得實踐中解決問題的觀點、經驗和技能。③智慧是人們為了達到預定目標而綜合運用知識和技能解決問題的創新思維能力。

結論：數據、信息、知識與智慧之間是逐漸遞進的，前者是后者的基礎和前提，后者是前者的抽象與升華。

問題4：如果說3.14是個普通的數據，你能聯想到什么信息、知識與智慧？

4.體驗數據計算的三種方式

數據是冷冰冰的，而數據背后的信息是有溫度的，在海量信息中我們必須學會判別真假。因此，我們每一個人都應該具備基本的數據處理能力，其中包括簡單的數據計算與數據分析。今天我們先來體驗數據的計算。在人類發展的歷史中，計算多依靠人工來完成。隨著計算機技術的發展，以數據抽象和自動化處理為代表的計算方式改變著我們的行為方式和心理認知。同學們目前主要采用什么方式進行數據計算呢？下面我們通過一個有趣的問題來體驗一下這幾種常見的計算方式。

在數學領域有一個冰雹猜想問題：任給一個自然數，若為偶數則除以2，若為奇數則乘以3再加1，若干次迭代后得到的結果必然是最小的自然數為1。由于在一般情況下，演算時數值時大時小，這恰如天降冰雹時尺寸忽大忽小，所以得名。

請同學們思考并選擇合適的計算方式，看看誰能以最快的速度求出自然數24的迭代次數。78呢？27呢？

分別用電子表格軟件和Python編程演示計算過程，思考、討論并回答（如上頁表）。

①要根據問題的需求來選擇恰當的計算方式，因為合適的才是最好的。②不要小看計算機工具軟件，它不是阿拉丁神燈，但很實用。③編程計算不神秘，因為學編程和學寫作是一樣的。

5.課堂小結（如上頁圖）

點評

昌老師的這節課是高中信息技術的第一課，第一課就像兩人初次見面，印象很關鍵。這節課會給學生留下高中信息技術課程的感覺是：知識是比較“密實”的，4個問題后面跟上了13個需要“帶走”的知識;課堂上的思考是靜水流深的，沒有浮在面上的討論，但是一節課下來要思考的問題很多;學習是充滿挑戰的，冰雹猜想對于高一學生來說還是要仔細斟酌才行。這就是我們要的感覺。

這個案例還體現了江蘇省錫山高級中學課堂改革的4個點：一是教學目標撰寫規范。昌老師用可觀察可測量的行為動詞描述了經過課堂學習學生需要發生的變化。例如，“通過觀看視頻和小組討論，學生能夠闡述數據、信息和知識的關系”交代了怎么學的“觀察”“討論”，學到什么程度“能夠闡述”。還有就是“能夠舉例說明兩者的區別和聯系”，學生能夠舉例，那就是學習的程度。有了清晰的目標，學生就知道學完這節課要到哪里去。二是設計了促進學習的課堂評價。一個個的問題就是一次次的評價，學生回答有沒有在點子上，就知道教的效果如何，冰雹猜想的表格有沒有填寫，填寫得準確與否，也是課堂評價的證據。如果案例中有依據評價證據，現場挑戰教學策略的內容就更好了。三是有思維強度。這就是前面所說的思維“密實”，這樣才是深度的學習。四是密切聯系生活實際。從學校公眾號及新冠疫情入手來談，能夠把學生吸引在課堂上。

（點評人：江蘇省錫山高級中學? 胡曉軍）