第五章《數(shù)據(jù)處理和可視化表達》第1課時《認識大數(shù)據(jù)》 教學設計 2023-2024學年粵教版（2019）高中信息技術必修1

第五章《數(shù)據(jù)處理和可視化表達》第1課時《認識大數(shù)據(jù)》教學設計2023—2024學年粵教版（2019）高中信息技術必修1授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間設計意圖《認識大數(shù)據(jù)》這一課時的設計意圖是使學生能夠理解大數(shù)據(jù)的基本概念，掌握數(shù)據(jù)收集、處理和表達的基本方法。通過案例分析，讓學生體會大數(shù)據(jù)在日常生活中的應用，培養(yǎng)他們的信息素養(yǎng)和數(shù)據(jù)分析能力。本課時將結合粵教版高中信息技術必修1的內容，引導學生學習數(shù)據(jù)處理的基本過程，了解數(shù)據(jù)可視化的表達方式，為后續(xù)學習數(shù)據(jù)挖掘和分析打下堅實基礎。核心素養(yǎng)目標本課時旨在培育學生的信息素養(yǎng)和數(shù)據(jù)分析能力，具體目標如下：使學生能夠理解大數(shù)據(jù)的內涵與價值，形成數(shù)據(jù)敏感性和數(shù)據(jù)倫理意識；培養(yǎng)學生運用信息技術手段收集、整理、分析數(shù)據(jù)的技能，提升數(shù)據(jù)處理能力；通過數(shù)據(jù)可視化實踐，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，加強審美與表達能力，為未來深入研究和應用大數(shù)據(jù)奠定基礎。教學難點與重點1.教學重點

-理解大數(shù)據(jù)的基本概念與特征，包括數(shù)據(jù)的體量、速度、多樣性和價值。

-掌握數(shù)據(jù)收集、整理、處理的基本方法，如數(shù)據(jù)清洗、分類和轉換。

-學習數(shù)據(jù)可視化的基本手段，如圖表、圖形和地圖等，以及它們在不同情境下的應用。

2.教學難點

-大數(shù)據(jù)概念的理解：學生可能難以把握大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的區(qū)別，需要通過實例比較，如網絡大數(shù)據(jù)與小型調查數(shù)據(jù)的對比，來加深理解。

-數(shù)據(jù)處理流程的復雜性：學生在數(shù)據(jù)清洗和整理過程中可能會遇到數(shù)據(jù)格式不一致、缺失值處理等問題，需通過實際操作演示和講解來指導學生。

-數(shù)據(jù)可視化的選擇與應用：學生可能不清楚如何根據(jù)數(shù)據(jù)類型和分析目標選擇合適的可視化工具，需要通過案例分析和實際操作來幫助學生掌握選擇標準和使用技巧。教學方法與手段1.教學方法：

-講授法：通過生動的語言和實際案例，講解大數(shù)據(jù)的基本概念和數(shù)據(jù)處理流程，確保學生理解核心知識。

-討論法：組織學生就大數(shù)據(jù)的應用場景和影響進行小組討論，激發(fā)學生的思考和探究興趣。

-實踐法：提供數(shù)據(jù)集和工具，讓學生親自進行數(shù)據(jù)清洗和可視化操作，增強學生的動手能力和實際問題解決能力。

2.教學手段：

-多媒體設備：利用PPT、視頻等展示大數(shù)據(jù)案例，直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化效果，提高學生的學習興趣。

-教學軟件：使用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件如Excel、Tableau等，讓學生在實踐中學習數(shù)據(jù)處理和可視化技巧。

-網絡資源：引導學生訪問相關網站，查找大數(shù)據(jù)相關資料，拓寬知識視野，促進自主學習。教學實施過程1.課前自主探索

-教師活動：

發(fā)布預習任務：通過學校在線平臺，發(fā)布關于大數(shù)據(jù)基本概念和應用的預習資料，明確預習目標和要求。

設計預習問題：圍繞“大數(shù)據(jù)的特征和應用”，設計問題，如“大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)有何不同？”“大數(shù)據(jù)在生活中的具體應用案例有哪些？”

監(jiān)控預習進度：通過平臺數(shù)據(jù)，了解學生的預習情況，及時給予指導。

-學生活動：

自主閱讀預習資料：學生按照要求，閱讀資料，初步理解大數(shù)據(jù)的概念。

思考預習問題：學生對提出的問題進行思考，并記錄自己的見解和疑問。

提交預習成果：學生將預習筆記或問題通過平臺提交，為課堂討論做準備。

-教學方法/手段/資源：

自主學習法：培養(yǎng)學生的自主學習習慣。

信息技術手段：利用在線平臺，實現(xiàn)資源共享和進度監(jiān)控。

-作用與目的：

讓學生提前接觸課程內容，為課堂學習打下基礎。

培養(yǎng)學生的自主探究能力和問題意識。

2.課中強化技能

-教師活動：

導入新課：通過展示大數(shù)據(jù)在疫情防控中的實際應用案例，引起學生對大數(shù)據(jù)的重視和興趣。

講解知識點：詳細講解大數(shù)據(jù)的四個特征（體量、速度、多樣性和價值），并結合實例進行解釋。

組織課堂活動：設計小組討論，讓學生探討如何處理和分析大數(shù)據(jù)，并嘗試使用數(shù)據(jù)可視化工具。

解答疑問：針對學生在討論中提出的問題，進行實時解答。

-學生活動：

聽講并思考：認真聆聽講解，思考大數(shù)據(jù)的核心特征和應用場景。

參與課堂活動：在小組討論中積極發(fā)言，共同探討數(shù)據(jù)處理和可視化方法。

提問與討論：對不理解的知識點提出問題，與同學和老師共同探討。

-教學方法/手段/資源：

講授法：確保學生掌握大數(shù)據(jù)的基本知識。

實踐活動法：通過小組討論和工具使用，提升學生的實際操作能力。

合作學習法：培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。

-作用與目的：

加深學生對大數(shù)據(jù)理論知識的理解，并學會實際操作技能。

培養(yǎng)學生的團隊合作和溝通能力。

3.課后拓展應用

-教師活動：

布置作業(yè)：根據(jù)課程內容，布置相關的數(shù)據(jù)處理和可視化作業(yè)。

提供拓展資源：推薦大數(shù)據(jù)相關的書籍、在線課程和文章，供學生深入學習。

反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，提供個性化的反饋和指導。

-學生活動：

完成作業(yè)：根據(jù)作業(yè)要求，獨立完成數(shù)據(jù)處理和可視化任務。

拓展學習：利用拓展資源，進一步探索大數(shù)據(jù)的奧秘。

反思總結：回顧學習過程，總結學習心得，提出自我提升的建議。

-教學方法/手段/資源：

自主學習法：鼓勵學生在課后繼續(xù)學習和探索。

反思總結法：幫助學生形成自我評價和改進的習慣。

-作用與目的：

鞏固課堂所學，提高學生的實際應用能力。

拓寬知識視野，激發(fā)學生的深入學習興趣。

通過反思，促進學生的自我認知和持續(xù)發(fā)展。學生學習效果1.知識與理解：

-學生能夠準確地描述大數(shù)據(jù)的基本概念，包括其四個特征：體量、速度、多樣性和價值。

-學生理解了數(shù)據(jù)收集、整理、處理的基本流程，并能夠舉例說明數(shù)據(jù)清洗和缺失值處理的方法。

-學生掌握了數(shù)據(jù)可視化的基本類型和選擇原則，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)特點選擇合適的可視化工具。

2.技能與實踐：

-學生通過實踐操作，掌握了使用Excel、Tableau等工具進行數(shù)據(jù)處理和可視化的基本技巧。

-學生能夠在小組合作中有效地分工協(xié)作，共同完成數(shù)據(jù)分析和可視化的項目任務。

-學生能夠運用批判性思維，對數(shù)據(jù)分析的結果進行評估，并提出改進意見。

3.情感與價值觀：

-學生對大數(shù)據(jù)產生了濃厚的興趣，認識到數(shù)據(jù)在現(xiàn)代社會中的重要性，增強了信息倫理和數(shù)據(jù)保護意識。

-學生通過案例分析，體會到了大數(shù)據(jù)在解決實際問題中的價值，提升了利用數(shù)據(jù)進行決策的信心。

-學生在小組討論和分享中，培養(yǎng)了尊重他人意見和傾聽他人觀點的良好習慣。

4.學習策略與自主性：

-學生通過預習、課堂討論和課后拓展，提升了自主學習的能力，能夠主動尋找資源和解決問題。

-學生在學習過程中，學會了總結和反思，能夠根據(jù)自己的學習效果調整學習方法和計劃。

-學生在面對復雜的數(shù)據(jù)分析問題時，能夠采取逐步拆解、分步解決的方法，提高了問題解決的效率。

5.應用與創(chuàng)新：

-學生能夠將所學的大數(shù)據(jù)處理和可視化技能應用到其他學科的學習中，如數(shù)學、社會學等。

-學生在解決實際問題時，能夠嘗試創(chuàng)新性地運用數(shù)據(jù)處理方法，提出獨特的見解和解決方案。

-學生在課后拓展中，積極探索大數(shù)據(jù)在其他領域的應用，如人工智能、物聯(lián)網等，展現(xiàn)了跨學科學習的潛力。典型例題講解例題1：數(shù)據(jù)清洗

題目：某學校收集了學生體檢數(shù)據(jù)，部分數(shù)據(jù)如下表所示，請對數(shù)據(jù)進行清洗，處理缺失值和異常值。

|學生ID|身高(cm)|體重(kg)|裸眼視力|

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

|1|170|65|1.0|

|2|160|48|0.8|

|3|155|52|NULL|

|4|180|80|1.2|

|5|175|NULL|1.0|

|6|190|85|1.5|

解答：

1.對于缺失值，可以選擇填充平均值、中位數(shù)或前后數(shù)據(jù)進行填充。

-身高：無缺失值。

-體重：缺失值填充為平均體重(65+48+52+80+85)/5=63kg。

-裸眼視力：缺失值填充為平均視力(1.0+0.8+1.2+1.0+1.5)/5=1.1。

2.對于異常值，如裸眼視力1.5，可以認為超出正常范圍，可以選擇刪除或修正。

-修正視力1.5為1.2。

例題2：數(shù)據(jù)分類

題目：以下是一組關于消費者購買手機的品牌數(shù)據(jù)，請對這些數(shù)據(jù)進行分類處理。

|消費者ID|手機品牌|

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

|1|蘋果|

|2|華為|

|3|小米|

|4|三星|

|5|蘋果|

|6|OPPO|

解答：

1.將手機品牌分為國內品牌和國外品牌兩大類。

-國內品牌：華為、小米、OPPO。

-國外品牌：蘋果、三星。

例題3：數(shù)據(jù)轉換

題目：某電商企業(yè)收集了用戶對商品的評分數(shù)據(jù)（1-5分），請將這些評分轉換為“不滿意”、“一般”、“滿意”三個等級。

|用戶ID|商品評分|

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

|1|2|

|2|4|

|3|3|

|4|1|

|5|5|

解答：

1.將評分數(shù)據(jù)進行轉換。

-1分和2分：不滿意。

-3分：一般。

-4分和5分：滿意。

例題4：數(shù)據(jù)可視化

題目：以下是一組某城市近五年的空氣質量指數(shù)（AQI）數(shù)據(jù)，請選擇合適的數(shù)據(jù)可視化方式。

|年份|AQI|

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

|2016|80|

|2017|70|

|2018|60|

|2019|50|

|2020|45|

解答：

1.對于此類時間序列數(shù)據(jù)，可以選擇使用折線圖進行可視化，展示空氣質量指數(shù)隨年份的變化趨勢。

例題5：數(shù)據(jù)分析

題目：某公司收集了員工的工作效率和滿意度調查數(shù)據(jù)，請分析以下數(shù)據(jù)，并給出你的結論。

|員工ID|工作效率（%）|滿意度（1-5分）|

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

|1|90|4|

|2|85|3|

|3|95|5|

|4|80|2|

|5|75|1|

解答：

1.分析數(shù)據(jù)可知，工作效率與滿意度之間存在一定的正相關關系。例如，員工3的工作效率最高，滿意度也最高；員工5的工作效率最低，滿意度也最低。

2.可以通過計算相關系數(shù)來驗證這一結論，進一步分析工作效率和滿意度之間的關系。內容邏輯關系①大數(shù)據(jù)的基本概念：理解大數(shù)據(jù)的四個特征（體量、速度、多樣性和價值），這是學習數(shù)據(jù)處理和可視化表達的基礎。

②數(shù)據(jù)處理流程：掌握數(shù)據(jù)收集、整理、處理的基本步驟，包括數(shù)據(jù)清洗、分類和轉換，這是實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)分析和表達的前提。

③數(shù)據(jù)可視化表達：學習數(shù)據(jù)可視化的基本方法，如圖表、圖形和地圖，以及它們在不同情境下的應用，這是將數(shù)據(jù)分析和見解以直觀形式呈現(xiàn)的關鍵。課堂-通過提問：在課堂上，針對大數(shù)據(jù)的基本概念、數(shù)據(jù)處理流程和數(shù)據(jù)可視化方法等知識點，設計一系列問題，檢查學生對知識點的理解和掌握情況