挖掘數(shù)據(jù)，尋找合理配料單

張妍

教學(xué)背景

教育部印發(fā)《義務(wù)教育課程方案和課程標準（2022年版）》，明確了義務(wù)教育階段培養(yǎng)目標，在初中信息科技課標中強調(diào)了“注重信息科技綜合學(xué)習(xí)，加強跨學(xué)科課程實施”的要求。信息科技作為學(xué)生生活與學(xué)習(xí)的常用手段，其學(xué)科教學(xué)內(nèi)容不能只是簡單的單學(xué)科知識傳授與技能操練，還需要通過跨學(xué)科整合的方式實現(xiàn)多學(xué)科的融合，將信息科技與創(chuàng)新教育理念落實到學(xué)習(xí)活動和動手實踐中。

本節(jié)課內(nèi)容為信息科技課程中“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊中的第一部分“互聯(lián)網(wǎng)及其影響”?；ヂ?lián)網(wǎng)信息多以數(shù)據(jù)為載體，所以本節(jié)課通過讓學(xué)生經(jīng)歷從互聯(lián)網(wǎng)搜索數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行采集、處理和可視化呈現(xiàn)的過程，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值，引導(dǎo)學(xué)生更多關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)信息對社會發(fā)展的影響。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)尤其是大數(shù)據(jù)的價值對各個領(lǐng)域有著重要的影響和意義，所以信息科技學(xué)科可以此作為出發(fā)點，將其延伸到其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中，實現(xiàn)跨學(xué)科融合。

教學(xué)目標

1.了解數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)技術(shù)以及工作原理；2.根據(jù)“尋找合理配料單”任務(wù)需求，對互聯(lián)網(wǎng)信息進行搜索，獲得配料數(shù)據(jù)；3.借助教學(xué)視頻自主探究，了解和體驗采集配料數(shù)據(jù)的爬蟲技術(shù)；4.利用“文字云”平臺對配料數(shù)據(jù)進行處理和可視化呈現(xiàn)，并通過信息篩選尋找到合理配料單；5.通過問題引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動，歷經(jīng)數(shù)據(jù)挖掘的過程，找到菜品的合理配料單；6.通過小組交流和討論，逐步發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的意義和作用，感受互聯(lián)網(wǎng)信息對社會各個領(lǐng)域的重要意義和影響。

教學(xué)重點與難點

教學(xué)重點：歷經(jīng)挖掘菜品配料數(shù)據(jù)的過程，尋找菜品的合理配料單。

教學(xué)難點：能夠根據(jù)任務(wù)需求，運用數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)技術(shù)解決日常生活中的問題。

教學(xué)過程

一、溫故知新，引入新課

1.回顧上節(jié)課內(nèi)容

教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧上節(jié)課所學(xué)的“大數(shù)據(jù)特征中的價值性”來明確本節(jié)課的教學(xué)方向。

2.挖掘數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值

教師布置任務(wù)“購物籃里的秘密”（如圖1），介紹購物籃里的商品數(shù)據(jù)并提出問題：通過對8位顧客購物籃里商品數(shù)據(jù)的觀察與分析，能否發(fā)現(xiàn)一些有價值的信息，對制訂超市營銷策略起到指導(dǎo)性作用呢？

學(xué)生對8個購物籃里的商品數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，基于此對超市提出營銷策略，并通過小組討論匯總信息。學(xué)生交流結(jié)果：購買了尿不濕的顧客絕大多數(shù)還會購買啤酒。啤酒和尿不濕數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性已經(jīng)足夠用來輔助商家調(diào)整營銷策略，例如將二者擺放在相近的售賣位置，將二者進行捆綁促銷來提高銷售量等。

二、創(chuàng)設(shè)情境，布置任務(wù)

教師布置任務(wù)一：尋找合理的配料單，虛擬場景如下。

曉峰計劃在媽媽生日的時候為媽媽做幾道菜，并利用周末時間去超市采購所需食材，那他需要購買哪些配料呢？網(wǎng)上提供的菜譜中需要的配料各不相同，如何從眾多的配料單中選擇合理的配料單呢？

學(xué)生分組交流，并各自進行操作。首先每組從教師提供的菜品中（如圖2）選擇一道自己喜歡的菜，然后訪問“美食天下”網(wǎng)站，利用搜索功能獲取菜品的配料數(shù)據(jù)（如圖3），最后思考如何從眾多的配料單中幫助曉峰找到菜品的合理配料單。

三、問題引領(lǐng)，建構(gòu)新知，實踐探究

教師講授數(shù)據(jù)挖掘的過程、技術(shù)以及原理，并引導(dǎo)學(xué)生利用提供的資源，運用相關(guān)技術(shù)逐步挖掘數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值，找到合理配料單。教師介紹數(shù)據(jù)挖掘的過程：采集—預(yù)處理—處理與分析—結(jié)果呈現(xiàn)，學(xué)生完成情境任務(wù)。

1.采集配料數(shù)據(jù)

教師引導(dǎo)學(xué)生思考：如何將獲取的大量配料數(shù)據(jù)從網(wǎng)上采集到電腦本地呢？同時演示人工獲取數(shù)據(jù)過程，讓學(xué)生體會人工采集數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的問題。接下來，教師通過微視頻教學(xué)，講解網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)以及它的工作原理。網(wǎng)絡(luò)爬蟲是按照一定規(guī)則，自動地提取并保存網(wǎng)頁中信息的程序，我們可以自己設(shè)計爬蟲程序，也可以借助一些軟件進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)爬取，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

學(xué)生小組基于教師的講授，了解采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)和工作原理，并利用“八爪魚采集器”教學(xué)視頻進行自學(xué)探究，掌握爬取數(shù)據(jù)的方法，運用爬蟲技術(shù)從“美食天下”網(wǎng)站中采集大量的菜品配料數(shù)據(jù)到電腦本地，完成任務(wù)一。在此過程中，教師不斷巡視，參與各個小組的自學(xué)探究過程，及時介入，為學(xué)生提供支持與幫助。

2.預(yù)處理技術(shù)

教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)配料數(shù)據(jù)采集中存在的問題，即出現(xiàn)了很多沒有意義的數(shù)據(jù)，思考這些無意義的數(shù)據(jù)會對處理結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響。然后介紹預(yù)處理技術(shù)——對所收集數(shù)據(jù)進行審核、篩選、清理、排序等必要的處理，提高數(shù)據(jù)的總體質(zhì)量。

教師布置任務(wù)二：利用Excel對配料數(shù)據(jù)進行處理，刪除無意義信息。

小組探究如何利用Excel基礎(chǔ)操作批量刪除數(shù)據(jù)，討論得出，利用“替換和查找”功能刪除配料數(shù)據(jù)中“原料”等無意義內(nèi)容，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的預(yù)處理。操作能力強的學(xué)生上臺給其他同學(xué)演示預(yù)處理過程。

3.處理與分析

教師基于預(yù)處理好的數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生思考，如何快速地從眾多配料中篩選出合理的配料，從而引出“出現(xiàn)頻次最高的配料數(shù)據(jù)”這一關(guān)鍵點。然后繼續(xù)讓學(xué)生思考如何尋找出現(xiàn)頻次比較高的配料數(shù)據(jù)，引出詞頻分析處理技術(shù)。

教師布置任務(wù)三：利用“文字云”平臺（如圖4）對配料數(shù)據(jù)進行詞頻統(tǒng)計，基于統(tǒng)計結(jié)果找到合理配料數(shù)據(jù)。

詞頻分析處理技術(shù)：對文本數(shù)據(jù)中重要詞匯出現(xiàn)的次數(shù)進行統(tǒng)計與分析，是文本挖掘的重要手段。它的基本原理是通過詞匯出現(xiàn)的頻次變化，來確定熱點及其變化趨勢。

學(xué)生運用平臺對配料數(shù)據(jù)進行詞頻分析，并展示小組的處理結(jié)果，基于結(jié)果對配料數(shù)據(jù)進行初步篩選，找出菜品的最佳配料單，感受詞頻分析技術(shù)在數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢。

4.呈現(xiàn)結(jié)果

教師布置任務(wù)四：利用“文字云”平臺對處理的結(jié)果進行可視化呈現(xiàn)，制作配料數(shù)據(jù)詞云圖（如圖5），并基于詞云圖找出合理的配料單。

詞云：對文本中出現(xiàn)頻次較高的“關(guān)鍵詞”予以視覺上的突出，從而過濾掉大量的文本信息。

四、展示交流，分享配料單

教師挑選幾組配料單詞云圖進行展示，學(xué)生基于詞云圖確定小組所選菜品的合理配料單，交流數(shù)據(jù)挖掘過程的體會和感受，為下一步利用配料單制作菜品進行規(guī)劃。

教學(xué)特色與反思

首先，教師在把握本學(xué)科課程標準的同時，了解其他學(xué)科相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，深入研究本課內(nèi)容與其他學(xué)科的相通之處，以此為出發(fā)點設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。

“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”是信息科技課程第四學(xué)段（7～9年級）的起始學(xué)習(xí)模塊，本節(jié)課教學(xué)為該模塊中“互聯(lián)網(wǎng)及其影響”這一部分內(nèi)容。《義務(wù)教育勞動課程標準（2022年版）》的課程內(nèi)容中設(shè)計了“烹飪與營養(yǎng)”任務(wù)群，本節(jié)課結(jié)合勞動課程第四學(xué)段（7～9年級）的課程要求、素質(zhì)表現(xiàn)和活動建議，設(shè)計了“幫助曉峰尋找合理配料單”這個任務(wù)情境。

其次，注重培養(yǎng)學(xué)生在真實情境中解決實際問題的能力。學(xué)生在任務(wù)情境中，根據(jù)任務(wù)需求應(yīng)用信息技術(shù)對互聯(lián)網(wǎng)信息進行搜索、獲取、處理和篩選，通過挖掘數(shù)據(jù)，逐步發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值，找到合理配料單，完成任務(wù)，在掌握知識與技術(shù)的同時提高勞動意識和烹飪技能。課程的實施提高了學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識解決真實情境問題的能力，發(fā)展了學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能，有助于培養(yǎng)其數(shù)字化勝任能力與社會責(zé)任。