中學(xué)信息技術(shù)實(shí)踐教學(xué)案例一、引言中學(xué)信息技術(shù)課程的核心價(jià)值在于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)能力與計(jì)算思維，而實(shí)踐教學(xué)是將知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以“校園垃圾分類數(shù)據(jù)可視化”項(xiàng)目為例，闡述如何通過真實(shí)情境驅(qū)動(dòng)與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)中學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)工具采集、處理與分析數(shù)據(jù)，在提升信息素養(yǎng)的同時(shí)，深化環(huán)保意識(shí)與社會(huì)責(zé)任感。二、案例背景某中學(xué)為落實(shí)“綠色校園”建設(shè)，開展了為期一學(xué)期的垃圾分類實(shí)踐活動(dòng)，但缺乏對(duì)活動(dòng)效果的量化分析。信息技術(shù)教研組結(jié)合初中二年級(jí)《數(shù)據(jù)處理與可視化》單元教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了“校園垃圾分類數(shù)據(jù)可視化”實(shí)踐項(xiàng)目，旨在讓學(xué)生通過真實(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理與呈現(xiàn)，掌握信息技術(shù)工具的應(yīng)用方法，同時(shí)理解垃圾分類的現(xiàn)實(shí)意義。教學(xué)對(duì)象：初中二年級(jí)學(xué)生（共4個(gè)班級(jí)，約160人）。課時(shí)安排：5課時(shí)（含2課時(shí)課外實(shí)踐）。教學(xué)準(zhǔn)備：校園垃圾分類歷史數(shù)據(jù)（Excel表格）、Python編程環(huán)境（Anaconda+JupyterNotebook）、Excel軟件、問卷星平臺(tái)、多媒體教室及垃圾分類宣傳資料。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1.掌握多元數(shù)據(jù)采集方法（實(shí)地記錄、在線問卷、已有數(shù)據(jù)整合）；2.能運(yùn)用Python（或Excel）完成數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計(jì)分析，并使用matplotlib（或Excel圖表工具）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化；3.理解柱狀圖、折線圖、餅圖等可視化圖表的適用場(chǎng)景。（二）過程與方法1.經(jīng)歷“問題提出—方案設(shè)計(jì)—數(shù)據(jù)處理—成果展示”的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程，提升問題解決能力；2.通過小組合作，培養(yǎng)溝通協(xié)作與任務(wù)分工能力；3.學(xué)會(huì)從數(shù)據(jù)中提煉結(jié)論，形成具有說服力的分析報(bào)告。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1.增強(qiáng)對(duì)垃圾分類的重視，樹立綠色環(huán)保的生活態(tài)度；2.體會(huì)信息技術(shù)在社會(huì)問題解決中的應(yīng)用價(jià)值，提升信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。四、教學(xué)過程（一）項(xiàng)目啟動(dòng)：情境驅(qū)動(dòng)，問題導(dǎo)向課堂伊始，教師播放校園垃圾分類督導(dǎo)員拍攝的“分類現(xiàn)狀實(shí)錄”視頻：鏡頭中，部分班級(jí)垃圾桶內(nèi)混投現(xiàn)象明顯，可回收物與其他垃圾錯(cuò)放率高。結(jié)合視頻，教師拋出核心問題：“如何用數(shù)據(jù)清晰呈現(xiàn)各班垃圾分類的表現(xiàn)？如何從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、提出改進(jìn)建議？”學(xué)生圍繞問題展開頭腦風(fēng)暴，提出“統(tǒng)計(jì)每周分類準(zhǔn)確率”“分析不同垃圾類別的占比”“對(duì)比各班進(jìn)步情況”等子問題，初步明確項(xiàng)目方向。（二）方案設(shè)計(jì)：小組協(xié)作，規(guī)劃路徑學(xué)生以4-5人為小組，圍繞“數(shù)據(jù)從哪來？用什么工具處理？如何可視化？”三個(gè)核心問題進(jìn)行討論：數(shù)據(jù)來源：小組自主選擇采集方式，如“歷史數(shù)據(jù)組”使用學(xué)校前期記錄的Excel表格；“實(shí)地調(diào)查組”設(shè)計(jì)觀察記錄表，利用課間實(shí)地統(tǒng)計(jì)3天的投放情況；“問卷組”通過問卷星向全校師生發(fā)放“垃圾分類認(rèn)知與行為”問卷，補(bǔ)充主觀數(shù)據(jù)。工具選擇：基礎(chǔ)較弱的小組選用Excel（數(shù)據(jù)透視表、圖表功能），有編程基礎(chǔ)的小組選擇Python（pandas處理數(shù)據(jù)，matplotlib繪圖）。分工安排：各小組明確“數(shù)據(jù)采集員”“數(shù)據(jù)處理員”“可視化設(shè)計(jì)師”“報(bào)告撰寫人”等角色，制定詳細(xì)的時(shí)間規(guī)劃表。教師在過程中巡回指導(dǎo)，針對(duì)小組方案中的漏洞（如實(shí)地調(diào)查的樣本量不足、問卷問題設(shè)計(jì)不清晰）提出改進(jìn)建議，確保方案的可行性。（三）實(shí)踐操作：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，解決問題1.數(shù)據(jù)采集與清洗各小組按方案開展實(shí)踐：“實(shí)地調(diào)查組”的學(xué)生發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)間段的垃圾投放量差異大（如早餐后廚余垃圾多），于是調(diào)整記錄時(shí)間為“早中晚各一次”，確保數(shù)據(jù)代表性；“問卷組”回收200余份問卷后，發(fā)現(xiàn)部分答題者“班級(jí)”信息填寫錯(cuò)誤，通過“數(shù)據(jù)篩選”功能標(biāo)記并修正，或聯(lián)系答題者補(bǔ)充；“歷史數(shù)據(jù)組”在Excel中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一（如“可回收物”有的記為“紙張+塑料”，有的記為“可回收”），通過“查找替換”與“數(shù)據(jù)驗(yàn)證”功能規(guī)范格式。2.數(shù)據(jù)分析與可視化以Python小組為例，學(xué)生在教師指導(dǎo)下：導(dǎo)入數(shù)據(jù)：使用`pandas.read_excel()`讀取清洗后的Excel表格；統(tǒng)計(jì)分析：計(jì)算各班每周垃圾分類準(zhǔn)確率（`df['準(zhǔn)確率']=df['正確投放量']/df['總投放量']*100`），篩選出準(zhǔn)確率低于60%的班級(jí)；可視化設(shè)計(jì)：用`matplotlib`繪制“各班周均準(zhǔn)確率柱狀圖”（對(duì)比差異）、“全校垃圾類別占比餅圖”（分析結(jié)構(gòu)）、“某班級(jí)準(zhǔn)確率變化折線圖”（觀察趨勢(shì)）。Excel小組則通過“數(shù)據(jù)透視表”按班級(jí)、周次匯總數(shù)據(jù)，用“組合圖表”（柱狀圖+折線圖）展示“投放量與準(zhǔn)確率”的關(guān)聯(lián)，直觀呈現(xiàn)“投放量越高，準(zhǔn)確率是否越低”的規(guī)律。過程中，學(xué)生常遇問題：如Python小組因“中文字體顯示亂碼”，通過`plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']`解決；Excel小組因“圖表類型選擇不當(dāng)”（用折線圖展示類別占比），經(jīng)教師提示“餅圖更適合展示部分與整體關(guān)系”后調(diào)整。（四）成果展示與評(píng)價(jià)各小組以“數(shù)據(jù)報(bào)告+可視化作品+改進(jìn)建議”的形式匯報(bào)成果：“歷史數(shù)據(jù)組”發(fā)現(xiàn)：初二（3）班連續(xù)4周準(zhǔn)確率超90%，但（1）班波動(dòng)大，建議開展“班級(jí)結(jié)對(duì)幫扶”；“實(shí)地調(diào)查組”通過對(duì)比早中晚投放數(shù)據(jù)，提出“在早餐后增加廚余垃圾督導(dǎo)員”的建議；“問卷組”結(jié)合師生問卷，發(fā)現(xiàn)“垃圾分類知識(shí)測(cè)試”得分與投放準(zhǔn)確率呈正相關(guān)，建議開展“垃圾分類知識(shí)競(jìng)賽”。評(píng)價(jià)采用“三維度”方式：小組自評(píng)：反思數(shù)據(jù)采集的嚴(yán)謹(jǐn)性、工具使用的熟練度；組間互評(píng)：從“數(shù)據(jù)說服力”“可視化清晰度”“建議可行性”三方面打分；教師點(diǎn)評(píng)：肯定學(xué)生“用數(shù)據(jù)說話”的理性思維，同時(shí)指出“數(shù)據(jù)樣本可進(jìn)一步擴(kuò)大”“建議需結(jié)合學(xué)校實(shí)際資源”等改進(jìn)方向。五、教學(xué)反思本次實(shí)踐教學(xué)以真實(shí)校園問題為載體，實(shí)現(xiàn)了“信息技術(shù)工具應(yīng)用”與“社會(huì)責(zé)任感培養(yǎng)”的有機(jī)融合。學(xué)生在項(xiàng)目中展現(xiàn)出強(qiáng)烈的探究欲，如自主拓展問卷維度、嘗試更復(fù)雜的可視化效果（如動(dòng)態(tài)折線圖）。但也存在不足：1.分層教學(xué)需優(yōu)化：部分Python基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生在代碼調(diào)試中耗時(shí)過長，導(dǎo)致成果完整性不足；2.時(shí)間分配需調(diào)整：數(shù)據(jù)清洗環(huán)節(jié)比預(yù)期耗時(shí)，后續(xù)可提前布置“數(shù)據(jù)規(guī)范”預(yù)習(xí)任務(wù)；3.跨學(xué)科整合可深化：可結(jié)合生物課“生態(tài)環(huán)境保護(hù)”、數(shù)學(xué)課“統(tǒng)計(jì)分析”，形成更系統(tǒng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。未來