高中信息技術 必修1《數(shù)據(jù)與計算》數(shù)據(jù)處理和可視化表達 第4課時 （數(shù)據(jù)可視化表達）

第五章數(shù)據(jù)處理和可視化表達一、項目簡介項目主題典型城市空氣質(zhì)量變化研究項目背景2020年9月22日在75屆聯(lián)合國大會上我國提出將努力在2060年實現(xiàn)“碳中和”，2021年“碳達標”和“碳中和”首次寫入政府工作報告，2022年10月16日召開的二十大也再次提到了碳達標。近幾年，我國各地方政府先后采取了一系列措施整治環(huán)境，各個城市空氣質(zhì)量也都有了明顯的改善，中國對空氣質(zhì)量的嚴格要求對推動全球氣候治理起到關鍵性的推動作用。本項目以大數(shù)據(jù)為依托，對各典型城市的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行采集和分析，進而探究數(shù)據(jù)背后的真相。對應教材廣東教育出版社普通高中教科書信息技術必修1《數(shù)據(jù)與計算》第五章課時安排4課時二、課程標準及目標分析（一）課程標準及教材分析1.本章對應課標的內(nèi)容要求通過典型的應用實例，了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達的基本方法。根據(jù)任務需求，選用恰當?shù)能浖ぞ呋蚱脚_處理數(shù)據(jù)，完成分析報告，理解對數(shù)據(jù)進行保護的意義。2.本章對應的學業(yè)要求A-1：能夠描述數(shù)據(jù)與信息的特征。（信息意識）A-3：能夠根據(jù)需要選用合適的數(shù)字化工具開展學習。（數(shù)字化學習與創(chuàng)新）A-4：了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達的基本方法。（計算思維）A-5：能夠利用軟件工具或平臺對數(shù)據(jù)進行整理、組織、計算與呈現(xiàn)，并能通過技術方法對數(shù)據(jù)進行保護。（計算思維、信息社會責任）A-6：在數(shù)據(jù)分析的基礎上，完成分析報告。（計算思維）3.本章的地位和作用本章是本教科書的第五章，將帶領學生學習“數(shù)據(jù)處理和可視化表達”的教學內(nèi)容，也是學習選擇性必修模塊《數(shù)據(jù)管理與分析》和《人工智能初步》的基礎知識與技能準備。本章以培養(yǎng)信息素養(yǎng)為目標，以知識技能為載體，以項目學習活動為途徑，開展自主、協(xié)作、探究學習，讓學生了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達的基本方法。本章以“典型城市空氣質(zhì)量變化研究”為項目范例，通過“典型城市空氣質(zhì)量變化研究”項目，讓學生認識和了解大數(shù)據(jù)，學會選用恰當?shù)能浖ぞ呋蚱脚_處理數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)信息，已逐步成為人們解決問題的一種重要方式；并通過對數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理，以及從中發(fā)掘有價值的信息等過程，讓學生全面了解數(shù)據(jù)與計算的重要意義，從而提升學生的信息素養(yǎng)。（二）本章對應達成的學科核心素養(yǎng)（1）針對特定的信息問題，自覺、主動比較不同的信息源，能描述數(shù)據(jù)與信息的關系，確定合適的信息獲取策略。（信息意識1）（2）依據(jù)特定任務需求，甄別不同信息獲取方法的優(yōu)劣，并能利用適當途徑甄別信息。（信息意識1）（3）在日常生活中，根據(jù)實際解決問題的需要，恰當選擇數(shù)字化工具，具備信息安全意識。（信息意識1）（4）主動關注信息技術工具發(fā)展中的新動向和新趨勢，有意識地使用新技術處理信息。（信息意識1）（5）針對給定的任務進行需求分析，明確需要解決的關鍵問題。（計算思維1）（6）按照問題解決方案，選用適當?shù)臄?shù)字化工具或方法獲取組織分析數(shù)據(jù)，并能遷移到其他相關問題的解決過程中。（計算思維1）（7）在學習過程中能夠評估常用的數(shù)字化工具資源，根據(jù)需要合理選擇。（數(shù)字化學習與創(chuàng)新1）（8）在信息活動中，具有信息安全意識，尊重和保護個人及他人的隱私（信息社會責任1）（三）目標分析1.項目目標本章以“典型城市空氣質(zhì)量變化研究”為項目范例，通過“典型城市空氣質(zhì)量變化研究”項目，組織學生進行自主、協(xié)作、探究學習，讓學生認識大數(shù)據(jù)及其特征、理解數(shù)據(jù)對日常生活的影響，了解數(shù)據(jù)采集的基本方法及其對數(shù)據(jù)保護的意義，能夠在一大批雜亂無章的數(shù)據(jù)中，運用數(shù)字化的工具和技術分析數(shù)據(jù)，并學會選用恰當工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化表達，以便更好的理解數(shù)據(jù)。學習過程將知識建構、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入運用數(shù)字化工具解決問題和完成任務的過程中，促進本章對應課標的學科核心素養(yǎng)水平的達成，完成項目學習目標。2.學業(yè)目標（1）能夠了解大數(shù)據(jù)的概念；（2）能夠理解大數(shù)據(jù)的特征；（3）能夠了解大數(shù)據(jù)對日常生活的影響；（4）能夠明晰傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)的區(qū)別；（5）能夠明確數(shù)據(jù)應用項目的需求，能制定數(shù)據(jù)采集的需求清單；（6）能夠了解數(shù)據(jù)采集的方法和工具；（7）能夠理解對數(shù)據(jù)保護的意義；（8）能夠了解數(shù)據(jù)預處理及分析；（9）能夠體驗多種數(shù)據(jù)分析技術；（10）能夠掌握選用恰當?shù)墓ぞ咛幚頂?shù)據(jù)；（11）能夠掌握總結(jié)和歸納數(shù)據(jù)分析的方法和步驟；（12）能夠了解數(shù)據(jù)可視化的兩種類型；（13）能夠?qū)W會選用恰當?shù)墓ぞ呖梢暬磉_數(shù)據(jù)，揭示數(shù)據(jù)反映的本質(zhì)問題，提升數(shù)據(jù)分析的效率；（14）能夠撰寫數(shù)據(jù)分析報告。重點：（1）了解數(shù)據(jù)采集的方法和工具；（2）了解數(shù)據(jù)預處理及分析；（3）體驗多種數(shù)據(jù)分析技術；（4）選用恰當?shù)墓ぞ呖梢暬磉_數(shù)據(jù)，揭示數(shù)據(jù)反映的本質(zhì)問題，提升數(shù)據(jù)分析的效率。難點：（1）體驗多種數(shù)據(jù)分析技術；（2）選用恰當?shù)墓ぞ呖梢暬磉_數(shù)據(jù)，揭示數(shù)據(jù)反映的本質(zhì)問題，提升數(shù)據(jù)分析的效率。三、學情分析學生在第四章已經(jīng)體驗了利用程序去解決問題。了解了python程序設計語言的基礎知識，掌握了程序的順序結(jié)構、選擇結(jié)構和循環(huán)結(jié)構，學會了使用程序設計語言實現(xiàn)簡單算法，體驗了程序設計基本流程，掌握了程序調(diào)試與運行的方法。教學方法和策略創(chuàng)設數(shù)據(jù)處理和可視化表達的活動情境，組織學生在解決問題的過程中探究數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化表達的方法，通過小組學習選用恰當?shù)能浖ぞ呋蚱脚_處理數(shù)據(jù)，完成分析報告發(fā)展學生的計算思維，提升學生的數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力。五、資源列表資源名稱清單及描述形式（類型）來源課件第五章數(shù)據(jù)處理和可視化表達（課件）演示文稿教師制作微課5-3聚類分析程序介紹微課視頻教師制作學習資料《近十年氣象變化》《探究大數(shù)據(jù)特征》文檔、視頻教師準備軟件工具后羿采集器軟件互聯(lián)網(wǎng)學習活動流程七、教學過程第四課時（數(shù)據(jù)可視化表達）探究活動導入環(huán)節(jié)：記憶力大挑戰(zhàn)：請在5秒鐘的時間內(nèi)觀察兩幅圖上的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，分別找出兩幅圖中空氣質(zhì)量最好的城市。（為什么大家在右圖中很快能找到空氣質(zhì)量最好的城市？右圖更直觀，數(shù)據(jù)記憶的更深刻。）活動一：數(shù)據(jù)可視化表達的呈現(xiàn)類型教師活動：創(chuàng)造情景，引入可視化概念；給出可視化實例，讓學生體驗可視化的優(yōu)點；給出典型案列，分析可視化的呈現(xiàn)類型，給出課堂檢測題，檢測學生對知識點的理解。主題合適的圖表全國人口逐年變化情況大數(shù)據(jù)在各行業(yè)中的應用比例比較兩位同學的成績差異學校周邊有圖書館嗎？小說《三國演義》中，哪些人物的出場次數(shù)最多？學生活動體驗可視化的直觀生動，小組合作探究，根據(jù)具體情景，選擇合適的可視化圖表?；顒佣菏褂肊xcel軟件，結(jié)合小組項目選題，以可視化的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。教師活動空氣質(zhì)量指數(shù)年份太原合肥杭州2016998571201710384672018997562201989716120208460512021825949分析Excel作圖的注意要點，展示小組分工任務學生活動小組結(jié)合本組選題，利用excel對本小組數(shù)據(jù)進行可視化呈現(xiàn)，分析數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)結(jié)果，同時填寫《項目學習活動記錄表》活動三：使用Python編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化表達教師活動提供項目范例中的Python程序代碼。引導學生利用程序來實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化表達。#導入matplotlib庫的pyplot子庫importmatplotlib.pyplotasplt#定義兩個列表用于存儲X軸和Y軸的變量x=[2016,2017,2018,2019,2020,2021]y=[84,83,75,71,60,59]#繪制折線圖plt.plot(x,y)#顯示圖表plt.show()總結(jié)：畫圖代碼：1、柱狀圖：plt.bar(x,y,width=0.5)2、散點圖：plt.scatter(x,y,s=100,color="green")3、餅圖：act=['1','2','3','4','5','6']plt.pie(x,labels=act)4、折線圖：plt.plot(x,y)學生活動小組結(jié)合本組項目選題，利用python編程對本小組數(shù)據(jù)進行可視化呈現(xiàn)，分析數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)結(jié)果，同時填寫《項目學習活動記錄表》作品制作各小組參照項目范例的樣式，運用數(shù)字化學習工具，如WORD文檔、演示文稿等，歸納所學知識，梳理探究活動的成果，撰寫典型城市空氣質(zhì)量項目成果報告。成果交流各小組將項目成果報告在班級上展示與交流，共享創(chuàng)造、分享快樂。活動評價各小組根據(jù)項目選題、擬訂的項目方案、實施情況以及所形成的項目成果，開展項目學習活動評價。項目總結(jié)教師帶學生一起總結(jié)回顧項目活動的進程。附件1：活動記錄表活動一：課堂檢測，通過對案例的學習、交流、分析，，探究數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系。知識技能主題數(shù)據(jù)分析類型合適圖表全國人口逐年變化情況大數(shù)據(jù)在各行業(yè)中的應用比例多維度比較兩位同學的成績差異學校周邊有圖書館嗎？小說《三國演義》中，哪些人物的出場次數(shù)最多？活動二：使用Excel軟件，結(jié)合小組選題，以可視化的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。知識與技能主題圖表揭示規(guī)律活動三：使用Python編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化表達知識與技能主題圖形關鍵代碼揭示規(guī)律附件2：項目分析數(shù)據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)年份太原合肥杭州2016998571201710384672018997562201989716120208460512021825949附件3：作品評價量規(guī)項目及分值評分標準與分值得分自評互評作品選題20準確把握項目學習的意義和目的。5選題切合實際、符合科學。5選題有應用價值、創(chuàng)新價值。5選題適宜解決、可行性高。5規(guī)劃與分析15準確分析設計的目的。5準確分析方案的需求。5準確描述方案的功能。5工具與方法10合理使用數(shù)字化工具及資源。5圍繞項目進行自主、協(xié)作學習。5步驟