高中信息技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”一、教材分析“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”是繼“認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”后兼具應(yīng)用性以及實(shí)踐操作性的內(nèi)容。該模塊主要講述了數(shù)據(jù)處理的概念內(nèi)涵、提煉數(shù)據(jù)的方式以及處理數(shù)據(jù)的原理等，著重培養(yǎng)學(xué)生利用各類技術(shù)工具分析并處理數(shù)據(jù)的能力，進(jìn)而完成分析報(bào)告，有效提高學(xué)生的數(shù)據(jù)安全意識(shí)以及可視化表達(dá)技能。二、學(xué)情分析高一學(xué)生具有較強(qiáng)的思維能力與自主探究能力，更傾向于在真實(shí)體驗(yàn)中學(xué)習(xí)理論知識(shí)。此外，這一階段的學(xué)生具有個(gè)性強(qiáng)、視野開闊、思維活躍的學(xué)習(xí)特征，具有較高的思考能力與感知能力。教師應(yīng)在課堂教學(xué)中為學(xué)生預(yù)留討論、自由發(fā)揮的時(shí)間與空間，有效激發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)熱情。三、教學(xué)過程（一）新課導(dǎo)入師：同學(xué)們?cè)谏钪袝?huì)接觸到哪些數(shù)據(jù)信息呢？仔細(xì)想想，我們每天從床上醒來一直到晚上休息，會(huì)看到哪些數(shù)據(jù)內(nèi)容呢？生：我每天都會(huì)用天氣預(yù)報(bào)軟件查看近幾日的氣溫。生：我喜歡運(yùn)動(dòng)，每天晚上都會(huì)用手機(jī)查看我和朋友們的步數(shù)。師：回答正確。實(shí)際上，生活中數(shù)據(jù)信息無處不在，它可以幫助我們做出正確的決定。如今天應(yīng)該騎車還是走路，是否需要打傘，應(yīng)該穿什么衣服等。下面，請(qǐng)大家觀察圖1中的數(shù)據(jù)信息，再次感受數(shù)據(jù)可視化的價(jià)值。圖1××地區(qū)一天氣溫變化圖師：圖1向我們展示了怎樣的數(shù)據(jù)信息？大家需如何解讀這些信息呢？生：它展示了××地區(qū)一天內(nèi)的氣溫變化情況。從中我們能夠了解到哪一時(shí)段的溫度最高、哪一時(shí)段的溫度最低。師：非常好，看來大家明白怎樣解讀基本的數(shù)據(jù)信息了。那么，我們?cè)趯?shí)際生活中應(yīng)如何運(yùn)用這些數(shù)據(jù)信息呢？生：我們能夠在了解氣溫變化情況后決定穿什么衣服。師：正確。數(shù)據(jù)處理不僅決定了操控?cái)?shù)據(jù)的方式，還代表了一種處理問題的工具。當(dāng)面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的問題時(shí)我們需要找出優(yōu)化策略，做出正確的決策。因此，數(shù)據(jù)的檢索、處理及可視化就顯得尤為重要了。師：在本節(jié)課中，大家將學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理方式，并了解數(shù)據(jù)報(bào)告的撰寫方式。當(dāng)掌握上述技能后，大家就能夠更好地解決問題、探索世界。（二）講解概念師：接下來，我們一起學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識(shí)。數(shù)據(jù)處理一般指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、分析和可視化表達(dá)的過程，從而挖掘原始數(shù)據(jù)中的有用信息。（教師一邊講解，一邊用多媒體設(shè)備展示數(shù)據(jù)處理的流程圖，從而加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。）生：老師，我們應(yīng)當(dāng)如何判斷數(shù)據(jù)的類型呢？師：?jiǎn)柕煤谩Ｔ谔幚頂?shù)據(jù)之前，大家首先應(yīng)當(dāng)判斷數(shù)據(jù)的類型，它屬于時(shí)間序列型還是分類型，還是數(shù)值型？不同類型數(shù)據(jù)的分析方式以及處理方式是不同的。（教師利用多媒體設(shè)備向?qū)W生展示不同類型數(shù)據(jù)的圖片。）生：課本中提到的數(shù)據(jù)源又是什么意思呢？師：它代表了我們獲取數(shù)據(jù)的渠道。通常情況下，數(shù)據(jù)來自實(shí)驗(yàn)、調(diào)查或者互聯(lián)網(wǎng)等。數(shù)據(jù)源有助于我們理解數(shù)據(jù)信息的背景。（教師向?qū)W生簡(jiǎn)單闡述不同數(shù)據(jù)源的特征。）師：時(shí)間序列型數(shù)據(jù)能夠幫助我們直觀分析各類指標(biāo)隨時(shí)間的變化情況。分類型數(shù)據(jù)能夠展現(xiàn)某一指標(biāo)的特征屬性，可以幫助我們分類與分組。數(shù)值型數(shù)據(jù)則一般用于量化測(cè)量。生：那在數(shù)據(jù)處理過程中，我們是否應(yīng)當(dāng)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型來選擇處理方式呢？師：是的。判斷數(shù)據(jù)的類型、了解數(shù)據(jù)的來源有利于大家高效進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而獲取有用的信息。接著，教師需向?qū)W生闡述數(shù)據(jù)采集在數(shù)據(jù)處理過程中的重要作用——采集數(shù)據(jù)為整個(gè)處理流程的起點(diǎn)，能夠影響后續(xù)結(jié)論的可靠性和質(zhì)量。隨后，教師為學(xué)生普及“在線調(diào)查”的數(shù)據(jù)收集方式：下面請(qǐng)大家在中學(xué)生線上學(xué)習(xí)平臺(tái)中完成在線調(diào)查任務(wù)。為了確保數(shù)據(jù)收集的客觀性與代表性，大家可基于興趣、年級(jí)等指標(biāo)來設(shè)置目標(biāo)人群，設(shè)置個(gè)性化問題（開放式問題、多選題、單選題等）。筆者班級(jí)學(xué)生設(shè)計(jì)的調(diào)查問卷如下。【單選】你所在的年級(jí)為？（）（A）高（B）高二（C）高一【多選】你一般會(huì)使用哪一種線上學(xué)習(xí)軟件呢？（）（A）英語通（B）數(shù)學(xué)精靈（C）語文助手（D）其他【單選】你一周內(nèi)使用線上軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)的時(shí)間大約是多少？（）（A）超過10小時(shí)（B）5至10小時(shí)（C）3至5小時(shí)（D）1至3小時(shí)（E）少于1小時(shí)【多選】你更傾向于使用哪一類型的學(xué)習(xí)資料呢？（）（A）圖形、圖表（B）音頻材料（C）互動(dòng)題目（D）文字講義（E）視頻講座【多選】你認(rèn)為在線上學(xué)習(xí)過程中，主要會(huì)面臨哪些挑戰(zhàn)呢？（）（A）網(wǎng)絡(luò)問題（B）移動(dòng)設(shè)備分散注意力（C）缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力（D）找不到合適的學(xué)習(xí)材料（E）時(shí)間管理困難（F）其他教師繼續(xù)為學(xué)生講解何為“數(shù)據(jù)加工”：數(shù)據(jù)加工能夠?qū)⒃倦s亂無章的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成更有價(jià)值的信息。隨后，根據(jù)學(xué)生在上一環(huán)節(jié)收集到的中學(xué)生線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行提問：同學(xué)們認(rèn)為這些未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)有什么問題呢？問題引導(dǎo)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究意識(shí)，并使學(xué)生自主參與討論，最終得出結(jié)論：數(shù)據(jù)存在缺失值、數(shù)據(jù)格式不一樣、數(shù)據(jù)重復(fù)等。教師首先表揚(yáng)回答問題的學(xué)生，并進(jìn)一步闡述如何利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及清晰的方式來解決上述問題。教師可使用多媒體設(shè)備向?qū)W生展示數(shù)據(jù)加工前后的兩張圖表，指導(dǎo)學(xué)生在對(duì)比分析后總結(jié)數(shù)據(jù)的變化。生：在經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗之后，數(shù)據(jù)信息更加一致、整潔，這有利于提高后續(xù)數(shù)據(jù)處理的精確度。師：回答正確。那么，當(dāng)我們完成這一步驟后，又應(yīng)當(dāng)如何從中提煉關(guān)鍵信息呢？生：我們是否應(yīng)當(dāng)使用特殊的方式來分析數(shù)據(jù)信息呢？師：同學(xué)們可先嘗試?yán)妹枋鲂越y(tǒng)計(jì)的方法來分析數(shù)據(jù)。描述性統(tǒng)計(jì)能夠幫助大家分析并總結(jié)數(shù)據(jù)的特征，并了解這些數(shù)據(jù)的中位數(shù)和平均值。（教師一邊講解理論知識(shí)，一邊用多媒體展示電子表格。）生：老師，我們?cè)鯓诱故旧鲜鼋Y(jié)果呢？師：?jiǎn)柕煤?，此時(shí)我們一起來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化。它能夠?qū)⒎彪s的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形或圖表的形式，進(jìn)而幫助大家直觀分析數(shù)據(jù)內(nèi)核。（教師利用幻燈片向大家展示高中不同年級(jí)學(xué)生使用線上平臺(tái)學(xué)習(xí)的條形圖。）師：請(qǐng)大家認(rèn)真觀察該條形圖，并說明哪個(gè)年級(jí)學(xué)生使用線上平臺(tái)的時(shí)間最長(zhǎng)。生：條形圖能夠直觀反映每個(gè)年級(jí)學(xué)生的線上學(xué)習(xí)時(shí)間。師：是的，圖表能夠提高我們分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量和效率。下面我們?cè)賮矸治鲆幌嘛瀳D。（教師利用多媒體向?qū)W生展示學(xué)生使用不同學(xué)習(xí)軟件的比例圖。）師：我們能夠看出，餅圖反映了不同部分占整體的比例。生：通過餅圖，我們能夠分析出哪個(gè)學(xué)習(xí)軟件更受學(xué)生歡迎。師：回答正確?，F(xiàn)在同學(xué)們已經(jīng)明白數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)加工的重要意義了。我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真觀察數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，從中發(fā)掘關(guān)鍵信息。因此，數(shù)據(jù)可視化能夠讓我們更加準(zhǔn)確地傳達(dá)分析結(jié)果。（三）實(shí)踐操作師：同學(xué)們，我們?cè)谏弦画h(huán)節(jié)已經(jīng)收集到豐富的線上學(xué)習(xí)原始數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，我們要開始處理這些數(shù)據(jù)信息了。首先，大家將這些數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入電子表格中。這種方式能夠幫助我們更快地發(fā)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)中存在的格式錯(cuò)誤、異常值、缺失值等問題，有利于后續(xù)的數(shù)據(jù)清洗以及數(shù)據(jù)加工。例如，在調(diào)研過程中，某些同學(xué)會(huì)使用文本格式（三十分鐘）來記錄線上學(xué)習(xí)的時(shí)間，此時(shí)應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式（30）。生：若在數(shù)據(jù)處理的過程中發(fā)現(xiàn)缺失值時(shí)，應(yīng)當(dāng)如何處理呢？師：?jiǎn)柕煤?。同學(xué)們可以討論：是應(yīng)用中位數(shù)來填充缺失值，還是應(yīng)用平均值來填充缺失值？大家應(yīng)根據(jù)列的特性以及自身對(duì)數(shù)據(jù)的理解來選擇。生：老師，如果有大量數(shù)據(jù)的格式發(fā)生錯(cuò)誤應(yīng)怎么辦呢？比如，很多數(shù)字均為文本格式，應(yīng)如何快速將其變?yōu)閿?shù)字格式呢？師：同學(xué)們可以利用Excel中“文本轉(zhuǎn)換為列”的功能完成快速轉(zhuǎn)換。電子表格中的很多內(nèi)置工具均能夠提高我們處理數(shù)據(jù)的效率。師：同學(xué)們是否已經(jīng)全部完成數(shù)據(jù)清洗的工作了？現(xiàn)在進(jìn)入數(shù)據(jù)分析的環(huán)節(jié)。大家不妨使用內(nèi)置工具來完成基本操作。例如，分析不同年級(jí)學(xué)生使用線上平臺(tái)的平均時(shí)長(zhǎng)，或者不同年級(jí)學(xué)生使用不同線上平臺(tái)的平均時(shí)長(zhǎng)等。生：根據(jù)上述結(jié)果，我們是否能夠推斷出最受歡迎的學(xué)習(xí)軟件呢？師：對(duì)。當(dāng)我們對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)與排序之后，就能夠直觀看出哪個(gè)線上平臺(tái)的使用頻率最高，這也是我們了解高中生學(xué)習(xí)偏好的重要依據(jù)。生：當(dāng)我們知道不同軟件的受歡迎程度以及不同年級(jí)學(xué)生的平均學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)后，應(yīng)采用什么方式來展示這些結(jié)果呢？師：應(yīng)根據(jù)需求來選擇適宜的圖表類型。比如，當(dāng)我們向他人展示不同年級(jí)學(xué)生的平均學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)時(shí)，就可以利用條形圖來反映不同組別的差異；當(dāng)我們想向他人展示不同線上平臺(tái)的受歡迎程度時(shí)，則可以使用餅圖來反映不同軟件的使用占比情況。師：當(dāng)數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，我們還需撰寫分析報(bào)告，這就要求我們