第五章《數(shù)據(jù)處理和可視化表達(dá)》第1課時(shí)《認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)》 教學(xué)設(shè)計(jì) 2023-2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修1

第五章《數(shù)據(jù)處理和可視化表達(dá)》第1課時(shí)《認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)》教學(xué)設(shè)計(jì)2023—2024學(xué)年粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修1授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間設(shè)計(jì)意圖《認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)》這一課時(shí)的設(shè)計(jì)意圖是使學(xué)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(dá)的基本方法。通過(guò)案例分析，讓學(xué)生體會(huì)大數(shù)據(jù)在日常生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)他們的信息素養(yǎng)和數(shù)據(jù)分析能力。本課時(shí)將結(jié)合粵教版高中信息技術(shù)必修1的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的基本過(guò)程，了解數(shù)據(jù)可視化的表達(dá)方式，為后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘和分析打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本課時(shí)旨在培育學(xué)生的信息素養(yǎng)和數(shù)據(jù)分析能力，具體目標(biāo)如下：使學(xué)生能夠理解大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵與價(jià)值，形成數(shù)據(jù)敏感性和數(shù)據(jù)倫理意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)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(guò)數(shù)據(jù)可視化實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，加強(qiáng)審美與表達(dá)能力，為未來(lái)深入研究和應(yīng)用大數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-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(jià)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(zhuǎn)換。

-學(xué)習(xí)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?cè)诓煌榫诚碌膽?yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-大數(shù)據(jù)概念的理解：學(xué)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(guò)實(shí)例比較，如網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)與小型調(diào)查數(shù)據(jù)的對(duì)比，來(lái)加深理解。

-數(shù)據(jù)處理流程的復(fù)雜性：學(xué)生在數(shù)據(jù)清洗和整理過(guò)程中可能會(huì)遇到數(shù)據(jù)格式不一致、缺失值處理等問(wèn)題，需通過(guò)實(shí)際操作演示和講解來(lái)指導(dǎo)學(xué)生。

-數(shù)據(jù)可視化的選擇與應(yīng)用：學(xué)生可能不清楚如何根據(jù)數(shù)據(jù)類型和分析目標(biāo)選擇合適的可視化工具，需要通過(guò)案例分析和實(shí)際操作來(lái)幫助學(xué)生掌握選擇標(biāo)準(zhǔn)和使用技巧。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

-講授法：通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)言和實(shí)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(xué)生理解核心知識(shí)。

-討論法：組織學(xué)生就大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景和影響進(jìn)行小組討論，激發(fā)學(xué)生的思考和探究興趣。

-實(shí)踐法：提供數(shù)據(jù)集和工具，讓學(xué)生親自進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和可視化操作，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際問(wèn)題解決能力。

2.教學(xué)手段：

-多媒體設(shè)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-教學(xué)軟件：使用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件如Excel、Tableau等，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理和可視化技巧。

-網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生訪問(wèn)相關(guān)網(wǎng)站，查找大數(shù)據(jù)相關(guān)資料，拓寬知識(shí)視野，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

-教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)學(xué)校在線平臺(tái)，發(fā)布關(guān)于大數(shù)據(jù)基本概念和應(yīng)用的預(yù)習(xí)資料，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞“大數(shù)據(jù)的特征和應(yīng)用”，設(shè)計(jì)問(wèn)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(yīng)用案例有哪些？”

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，及時(shí)給予指導(dǎo)。

-學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照要求，閱讀資料，初步理解大數(shù)據(jù)的概念。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)行思考，并記錄自己的見(jiàn)解和疑問(wèn)。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記或問(wèn)題通過(guò)平臺(tái)提交，為課堂討論做準(zhǔn)備。

-教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享和進(jìn)度監(jiān)控。

-作用與目的：

讓學(xué)生提前接觸課程內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力和問(wèn)題意識(shí)。

2.課中強(qiáng)化技能

-教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)展示大數(shù)據(jù)在疫情防控中的實(shí)際應(yīng)用案例，引起學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)的重視和興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解大數(shù)據(jù)的四個(gè)特征（體量、速度、多樣性和價(jià)值），并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行解釋。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)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(wèn)：針對(duì)學(xué)生在討論中提出的問(wèn)題，進(jìn)行實(shí)時(shí)解答。

-學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：認(rèn)真聆聽(tīng)講解，思考大數(shù)據(jù)的核心特征和應(yīng)用場(chǎng)景。

參與課堂活動(dòng)：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(wèn)與討論：對(duì)不理解的知識(shí)點(diǎn)提出問(wèn)題，與同學(xué)和老師共同探討。

-教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：確保學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)的基本知識(shí)。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組討論和工具使用，提升學(xué)生的實(shí)際操作能力。

合作學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-作用與目的：

加深學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)理論知識(shí)的理解，并學(xué)會(huì)實(shí)際操作技能。

培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

-教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)課程內(nèi)容，布置相關(guān)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(guān)的書籍、在線課程和文章，供學(xué)生深入學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，提供個(gè)性化的反饋和指導(dǎo)。

-學(xué)生活動(dòng)：

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

拓展學(xué)習(xí)：利用拓展資源，進(jìn)一步探索大數(shù)據(jù)的奧秘。

反思總結(jié)：回顧學(xué)習(xí)過(guò)程，總結(jié)學(xué)習(xí)心得，提出自我提升的建議。

-教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)學(xué)習(xí)和探索。

反思總結(jié)法：幫助學(xué)生形成自我評(píng)價(jià)和改進(jìn)的習(xí)慣。

-作用與目的：

鞏固課堂所學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

拓寬知識(shí)視野，激發(fā)學(xué)生的深入學(xué)習(xí)興趣。

通過(guò)反思，促進(jìn)學(xué)生的自我認(rèn)知和持續(xù)發(fā)展。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)與理解：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確地描述大數(shù)據(jù)的基本概念，包括其四個(gè)特征：體量、速度、多樣性和價(jià)值。

-學(xué)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(shuō)明數(shù)據(jù)清洗和缺失值處理的方法。

-學(xué)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(diǎn)選擇合適的可視化工具。

2.技能與實(shí)踐：

-學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作，掌握了使用Excel、Tableau等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和可視化的基本技巧。

-學(xué)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(xiàng)目任務(wù)。

-學(xué)生能夠運(yùn)用批判性思維，對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。

3.情感與價(jià)值觀：

-學(xué)生對(duì)大數(shù)據(jù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性，增強(qiáng)了信息倫理和數(shù)據(jù)保護(hù)意識(shí)。

-學(xué)生通過(guò)案例分析，體會(huì)到了大數(shù)據(jù)在解決實(shí)際問(wèn)題中的價(jià)值，提升了利用數(shù)據(jù)進(jìn)行決策的信心。

-學(xué)生在小組討論和分享中，培養(yǎng)了尊重他人意見(jiàn)和傾聽(tīng)他人觀點(diǎn)的良好習(xí)慣。

4.學(xué)習(xí)策略與自主性：

-學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)、課堂討論和課后拓展，提升了自主學(xué)習(xí)的能力，能夠主動(dòng)尋找資源和解決問(wèn)題。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了總結(jié)和反思，能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)效果調(diào)整學(xué)習(xí)方法和計(jì)劃。

-學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析問(wèn)題時(shí)，能夠采取逐步拆解、分步解決的方法，提高了問(wèn)題解決的效率。

5.應(yīng)用與創(chuàng)新：

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的大數(shù)據(jù)處理和可視化技能應(yīng)用到其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中，如數(shù)學(xué)、社會(huì)學(xué)等。

-學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能夠嘗試創(chuàng)新性地運(yùn)用數(shù)據(jù)處理方法，提出獨(dú)特的見(jiàn)解和解決方案。

-學(xué)生在課后拓展中，積極探索大數(shù)據(jù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等，展現(xiàn)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的潛力。典型例題講解例題1：數(shù)據(jù)清洗

題目：某學(xué)校收集了學(xué)生體檢數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，處理缺失值和異常值。

|學(xué)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(duì)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(jìn)行填充。

-身高：無(wú)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(duì)于異常值，如裸眼視力1.5，可以認(rèn)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(guān)于消費(fèi)者購(gòu)買手機(jī)的品牌數(shù)據(jù)，請(qǐng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理。

|消費(fèi)者ID|手機(jī)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(jī)品牌分為國(guó)內(nèi)品牌和國(guó)外品牌兩大類。

-國(guó)內(nèi)品牌：華為、小米、OPPO。

-國(guó)外品牌：蘋果、三星。

例題3：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

題目：某電商企業(yè)收集了用戶對(duì)商品的評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)（1-5分），請(qǐng)將這些評(píng)分轉(zhuǎn)換為“不滿意”、“一般”、“滿意”三個(gè)等級(jí)。

|用戶ID|商品評(píng)分|

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

|1|2|

|2|4|

|3|3|

|4|1|

|5|5|

解答：

1.將評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)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(zhì)量指數(shù)（AQI）數(shù)據(jù)，請(qǐng)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(duì)于此類時(shí)間序列數(shù)據(jù)，可以選擇使用折線圖進(jìn)行可視化，展示空氣質(zhì)量指數(shù)隨年份的變化趨勢(shì)。

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(diào)查數(shù)據(jù)，請(qǐng)分析以下數(shù)據(jù)，并給出你的結(jié)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(guān)關(guān)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(guò)計(jì)算相關(guān)系數(shù)來(lái)驗(yàn)證這一結(jié)論，進(jìn)一步分析工作效率和滿意度之間的關(guān)系。內(nèi)容邏輯關(guān)系①大數(shù)據(jù)的基本概念：理解大數(shù)據(jù)的四個(gè)特征（體量、速度、多樣性和價(jià)值），這是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理和可視化表達(dá)的基礎(chǔ)。

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(zhuǎn)換，這是實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)分析和表達(dá)的前提。

③數(shù)據(jù)可視化表達(dá)：學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化的基本方法，如圖表、圖形和地圖，以及它們?cè)诓煌榫诚碌膽?yīng)用，這是將數(shù)據(jù)分析和見(jiàn)解以直觀形式呈現(xiàn)的關(guān)鍵。課堂-通過(guò)提問(wèn)：在課堂上，針對(duì)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(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題，檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握情況