第2章需求分析與數(shù)據(jù)采集2.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗 -高中教學(xué)同步《信息技術(shù)數(shù)據(jù)管理與分析》教案（人教-中圖版2019）

第2章需求分析與數(shù)據(jù)采集2.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗-高中教學(xué)同步《信息技術(shù)數(shù)據(jù)管理與分析》(教案）（人教-中圖版2019）主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容本章選自《信息技術(shù)數(shù)據(jù)管理與分析》（人教-中圖版2019）第2章“需求分析與數(shù)據(jù)采集”中的2.3節(jié)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗”。教學(xué)內(nèi)容主要包括以下方面：

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的概念與意義：介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的定義，探討其在數(shù)據(jù)分析和處理中的重要性。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化方法：學(xué)習(xí)常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化方法，如規(guī)范命名、分類編碼、層級劃分等。

3.數(shù)據(jù)清洗的必要性：闡述數(shù)據(jù)清洗在數(shù)據(jù)分析過程中的作用，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

4.數(shù)據(jù)清洗方法：掌握數(shù)據(jù)清洗的基本方法，包括缺失值處理、異常值檢測與處理、重復(fù)值處理等。

5.數(shù)據(jù)清洗工具：介紹常用的數(shù)據(jù)清洗工具，如Excel、Python等，并進(jìn)行實操演練。

教學(xué)內(nèi)容緊密圍繞教材，旨在幫助學(xué)生掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗的基本知識和技能，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析打下堅實基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.數(shù)據(jù)素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)敏感度，提升數(shù)據(jù)分析與處理的思維能力，使其能夠理解數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化對于數(shù)據(jù)分析的重要性。

2.信息素養(yǎng)：通過實踐操作，增強(qiáng)學(xué)生對信息處理流程的掌握，特別是在數(shù)據(jù)清洗環(huán)節(jié)，提高信息篩選、處理和優(yōu)化能力。

3.解決問題能力：訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實際數(shù)據(jù)問題的能力，培養(yǎng)其在面對復(fù)雜數(shù)據(jù)時，能夠合理選擇并應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和清洗方法。

4.團(tuán)隊協(xié)作與交流：鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中相互協(xié)作，通過討論與交流，共同完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和清洗的任務(wù)，提高溝通與協(xié)作能力。

5.創(chuàng)新意識：激發(fā)學(xué)生思考數(shù)據(jù)管理的新方法，培養(yǎng)其在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和清洗過程中的創(chuàng)新意識和能力，為數(shù)據(jù)管理與分析提供新思路。學(xué)情分析本課程面向高中年級學(xué)生，他們在知識層面已具備一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)管理與分析有初步了解。在能力方面，學(xué)生具備基本的計算機(jī)操作技能和邏輯思維能力，但在數(shù)據(jù)處理與分析的實際應(yīng)用上，仍需加強(qiáng)。以下是具體分析：

1.知識層面：學(xué)生對數(shù)據(jù)庫的基本概念有所了解，但對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)清洗的深入知識掌握不足，對實際操作中遇到的問題處理能力有限。

2.能力方面：大部分學(xué)生具備一定的信息檢索和處理能力，但在面對復(fù)雜、不規(guī)范數(shù)據(jù)時，結(jié)構(gòu)化和清洗數(shù)據(jù)的能力較弱。此外，學(xué)生的編程能力參差不齊，對使用Python等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗的能力有限。

3.素質(zhì)方面：學(xué)生在團(tuán)隊協(xié)作、溝通交流方面表現(xiàn)良好，有利于在課堂中進(jìn)行小組討論和實踐操作。但在創(chuàng)新意識方面，部分學(xué)生仍較保守，需要教師引導(dǎo)和激發(fā)。

4.行為習(xí)慣：學(xué)生對于實操性較強(qiáng)的課程內(nèi)容表現(xiàn)出較高的興趣，但部分學(xué)生可能存在依賴心理，習(xí)慣于等待教師解決問題，缺乏主動探究的精神。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源1.硬件資源：計算機(jī)、投影儀、打印機(jī)。

2.軟件資源：Excel、Python編程環(huán)境、數(shù)據(jù)清洗相關(guān)軟件工具。

3.課程平臺：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、電子教室管理系統(tǒng)。

4.信息化資源：教學(xué)課件、電子教材、教學(xué)視頻、在線習(xí)題庫。

5.教學(xué)手段：講授、案例分析、小組討論、實操演練、互動問答、在線自測。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-利用校園網(wǎng)絡(luò)平臺展示一組雜亂無章的數(shù)據(jù)，提出問題：“如何將這組數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析？”引導(dǎo)學(xué)生思考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的重要性。

-通過對比規(guī)范化和非規(guī)范化的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生直觀感受數(shù)據(jù)清洗帶來的變化，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.講授新課（15分鐘）

-講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的概念、意義以及常見方法，結(jié)合實際案例進(jìn)行分析。

-介紹數(shù)據(jù)清洗的必要性，詳細(xì)講解缺失值處理、異常值檢測與處理、重復(fù)值處理等數(shù)據(jù)清洗方法。

-演示使用Excel和Python進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗的操作步驟，強(qiáng)調(diào)操作要點(diǎn)。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-學(xué)生分組，每組分配一個具有實際意義的數(shù)據(jù)清洗任務(wù)，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成。

-教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生在操作過程中遇到的問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題。

4.課堂提問與互動（5分鐘）

-針對學(xué)生在練習(xí)過程中遇到的共性問題，進(jìn)行提問和解答，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。

-邀請部分學(xué)生分享他們的數(shù)據(jù)清洗經(jīng)驗和方法，促進(jìn)師生、生生之間的交流。

5.創(chuàng)新教學(xué)（5分鐘）

-鼓勵學(xué)生思考：在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和清洗過程中，有哪些可以改進(jìn)和優(yōu)化的地方？如何提高數(shù)據(jù)清洗的效率？

-學(xué)生提出自己的想法和解決方案，教師點(diǎn)評并給予指導(dǎo)。

6.核心素養(yǎng)能力拓展（5分鐘）

-針對數(shù)據(jù)清洗過程中的實際問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入探討，提高數(shù)據(jù)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)。

-強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力的重要性，鼓勵學(xué)生在解決問題時相互協(xié)作、共享成果。

7.總結(jié)與反思（5分鐘）

-教師對本節(jié)課的知識點(diǎn)進(jìn)行簡要回顧，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗在實際應(yīng)用中的重要性。

-學(xué)生反思本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程，總結(jié)自己在數(shù)據(jù)清洗方面的收獲和不足。

8.課后作業(yè)（課后自主完成）

-布置一個綜合性的數(shù)據(jù)清洗任務(wù)，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，獨(dú)立完成。

-提供在線習(xí)題庫，方便學(xué)生進(jìn)行課后鞏固和自測。

總計用時：45分鐘

注意事項：

1.教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實際操作能力。

2.加強(qiáng)師生互動，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，及時調(diào)整教學(xué)策略。

3.鼓勵學(xué)生提問和分享，提高課堂氛圍，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

4.注重課后作業(yè)的布置與檢查，鞏固學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識與技能：

-掌握了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的概念、意義以及常見方法，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效分類和編碼。

-學(xué)會了數(shù)據(jù)清洗的基本方法，如缺失值處理、異常值檢測與處理、重復(fù)值處理等，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

-熟悉了Excel、Python等數(shù)據(jù)清洗工具的使用，能夠獨(dú)立完成數(shù)據(jù)清洗任務(wù)。

2.過程與方法：

-通過分組討論和實踐操作，培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作和溝通能力，提高了數(shù)據(jù)分析和處理的速度與效率。

-學(xué)會在實際操作中遇到問題時，能夠運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行解決，增強(qiáng)了問題解決能力。

-掌握了通過對比、分析、總結(jié)等學(xué)習(xí)方法，對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗的知識點(diǎn)有了更深入的理解。

3.情感態(tài)度與價值觀：

-增強(qiáng)了對數(shù)據(jù)敏感度，認(rèn)識到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)清洗在數(shù)據(jù)分析中的重要性，培養(yǎng)了良好的數(shù)據(jù)素養(yǎng)。

-提高了對信息技術(shù)的興趣，激發(fā)了對數(shù)據(jù)管理與分析領(lǐng)域的學(xué)習(xí)熱情。

-通過解決實際問題，體會到了學(xué)以致用的樂趣，增強(qiáng)了自信心和成就感。

4.核心素養(yǎng)能力：

-數(shù)據(jù)素養(yǎng)：學(xué)生能夠理解數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化與清洗對于數(shù)據(jù)分析的重要性，并運(yùn)用所學(xué)知識對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。

-信息素養(yǎng)：學(xué)生掌握了信息處理的基本流程，特別是在數(shù)據(jù)清洗環(huán)節(jié)，能夠篩選、處理和優(yōu)化信息。

-創(chuàng)新意識：學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和清洗過程中，能夠主動思考新方法，提出創(chuàng)新性解決方案。

5.課后實踐與應(yīng)用：

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于課后作業(yè)和實際項目中，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和清洗任務(wù)。

-通過課后習(xí)題庫的練習(xí)，鞏固了知識點(diǎn)，提高了對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗技能的掌握程度。教學(xué)反思在本次教學(xué)過程中，我重點(diǎn)關(guān)注了學(xué)生對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化與數(shù)據(jù)清洗知識點(diǎn)的掌握情況。從課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生們對這一章節(jié)的內(nèi)容表現(xiàn)出較高的興趣，但在實際操作中仍存在一些問題。

首先，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化方面的理解不夠深入，對分類編碼等方法的運(yùn)用不夠熟練。針對這一點(diǎn)，我計劃在今后的教學(xué)中，多舉一些實際例子，讓學(xué)生更好地理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的概念和意義。

其次，在數(shù)據(jù)清洗環(huán)節(jié)，學(xué)生們對缺失值處理、異常值檢測等方法的掌握程度參差不齊。為了提高學(xué)生的實際操作能力，我打算在課后布置一些針對性的練習(xí)，讓學(xué)生多加練習(xí)，熟練掌握數(shù)據(jù)清洗技巧。

另外，在課堂互動方面，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生參與度不高，這可能是因為他們對這一章節(jié)的知識點(diǎn)還不夠熟悉，擔(dān)心在討論中出錯。為了提高學(xué)生的課堂參與度，我會在今后的教學(xué)中，多鼓勵學(xué)生提問和分享，營造一個輕松、愉快的課堂氛圍。

此外，我在教學(xué)過程中也注意到了一些創(chuàng)新的教學(xué)方法。例如，讓學(xué)生分組完成實際數(shù)據(jù)清洗任務(wù)，這種形式有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。但在實際操作中，部分學(xué)生過于依賴組員，自己動手解決問題的能力有待提高。因此，我會在后續(xù)教學(xué)中，加強(qiáng)對學(xué)生獨(dú)立解決問題的引導(dǎo)。

在課后作業(yè)方面，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對綜合性數(shù)據(jù)清洗任務(wù)的完成情況不夠理想。為了幫助學(xué)生更好地鞏固知識點(diǎn)，我計劃在課后加強(qiáng)作業(yè)輔導(dǎo)，針對學(xué)生的共性問題進(jìn)行解答。典型例題講解例題1：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化

【題目】將以下一組數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，并說明你的處理方法。

原始數(shù)據(jù)：張三，男，1999-01-01，北京清華大學(xué)，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

【答案】

結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：

姓名：張三

性別：男

出生日期：1999-01-01

地址：北京

聯(lián)系電話/p>

學(xué)校：清華大學(xué)

專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

例題2：缺失值處理

【題目】以下數(shù)據(jù)表中的缺失值，你如何處理？

數(shù)據(jù)表：

|學(xué)號|姓名|年齡|性別|成績|

|----|----|----|----|----|

|001|李四|18|男|NaN|

|002|王五|19|女|90|

|003|趙六|20|男|85|

【答案】

處理方法1：刪除含有缺失值的行。

處理方法2：使用平均成績填充缺失值。

處理方法3：聯(lián)系學(xué)生獲取缺失的成績信息。

例題3：異常值檢測

【題目】以下數(shù)據(jù)表中，如何檢測出異常值？

數(shù)據(jù)表：

|學(xué)號|姓名|身高(cm)|

|----|----|--------|

|001|李四|175|

|002|王五|160|

|003|趙六|210|

|004|周七|130|

【答案】

異常值：趙六的身高210cm，周七的身高130cm。

處理方法：可以使用IQR（四分位距）方法檢測異常值。

例題4：重復(fù)值處理

【題目】以下數(shù)據(jù)表中含有重復(fù)值，如何處理？

數(shù)據(jù)表：

|學(xué)號|姓名|課程|成績|

|----|----|----|----|

|001|李四|數(shù)學(xué)|95|

|002|王五|數(shù)學(xué)|85|

|001|李四|數(shù)學(xué)|95|

|003|趙六|數(shù)學(xué)|90|

【答案】

處理方法：刪除重復(fù)的行，保留一條記錄即可。

例題5：數(shù)據(jù)清洗綜合應(yīng)用

【題目】以下是一份銷售數(shù)據(jù)表，請對其進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，包括結(jié)構(gòu)化處理、缺失值處理、異常值檢測和重復(fù)值處理。

數(shù)據(jù)表：

|銷售人員|銷售額(元)|銷售日期|

|--------|----------|--------|

|張三|5000|2021-07-01|

|李四|NaN|2021-07-02|

|王五|8000|2021-07-03|

|趙六|12000|2021-07-04|

|張三|5000|2021-07-01|

【答案】

處理方法：

1.結(jié)構(gòu)化處理：無特殊要求，保持原表結(jié)構(gòu)。

2.缺失值處理：刪除含有缺失值的行或聯(lián)系銷售人員進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)全。

3.異常值檢測：觀察銷售額，如果存在明顯偏離正常范圍的值，可視為異常值。

4.重復(fù)值處理：刪除重復(fù)的行。板書設(shè)計-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化

-數(shù)據(jù)清洗

-缺失值處理

-異常值檢測

-重復(fù)值處理

2.關(guān)鍵詞：

-結(jié)構(gòu)化：對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、編碼、層級劃分等處理。

-清洗：去除數(shù)據(jù)中的錯誤、重復(fù)、異常等不完整或不準(zhǔn)確的信息。

-缺失值：數(shù)據(jù)表中存在空缺的數(shù)據(jù)。

-異常值：與正常數(shù)據(jù)明顯偏離的數(shù)據(jù)。

-重復(fù)值：數(shù)據(jù)表中重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。

3.重點(diǎn)句子：

-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)分析和處理的基礎(chǔ)。

-數(shù)據(jù)清洗可以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為數(shù)據(jù)分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來源。

-缺失值處理、異常值檢測和重復(fù)值處理是數(shù)據(jù)清