5.1走近数据分析 教学设计-2020-2021学年高一信息技术教科版(2019)必修1 数据与计算

《走近数据分析》教学设计
【学科核心素养】
（1）能够分析出数据中所承载的信息，知道数据分析的几种常用方法；
（2）能够利用计算机界定问题，抽象特征，建立结构模型，合理组织数据，并且利用对比分析法与平均分析法对数据进行分析。

（3）具有一定的信息安全意识与能力，能够遵循信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则。

【课程标准要求】
（1）通过典型的应用实例，了解数据分析和可视化表达的基本方法。

（2）根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，再对数据进行综合分析的基础上，撰写解决问题的分析报告。

【学业要求】
（1）掌握数字化学习方法，能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习。

（信息意识、数字化学习与创新）
（2）具有信息安全意识，尊重知识产权，自觉遵守相关的法律法规。

（信息社会责任）
（3）知道数据分析与可视化的基本方法，能够利用软件工具或平台对数据进行整理，组织计算与呈现；在数据分析的基础上，完成分析报告。

（计算思维）【学情分析】
学生在初中阶段接触过表格加工软件，且在之前的学习中，学生学习了数据信息的处理及表达，但对于数据分析方法与可视化表达方式缺乏系统了解，且缺乏将数据统计分析的方法及工具应用到实际问题中的能力。

【教学目标】
（1）学生通过学习，指导对比分析法与平均分析法的概念，知道数据可视化的基本表达方式；
（2）学生通过学习，能够应用对比分析法与平均分析法对简单的数据进行分析，能够对分析的数据选用合适的图表进行可视化表达；
（3）学生对于大数据的概念及应用有初步认识，意识到大数据在信息化社会中所起的重大作用。

【教学重难点】
教学重点：数据分析的基本方法的掌握及应用（对比分析法和平均分析法），数据可视化表达方式的掌握及运用。

教学难点：如何根据实际问题选择恰当的数据分析方法和可视化表达方式。

【教学策略分析】
本节课的教学内容具有较强的操作性，且具有完整的项目实践过程，所以宜采用项目教学法，让学生在逐步解决问题的过程中，习得知识与技能。

（1）通过教师的提问及解决问题过程，让学生不断理解对比分析法与平均分析法的概念及使用方法，完成《数据分析方法对比表》的填写，为后续数据的分析作好准备；
（2）通过“体验公交出行”案例数据的处理，学生学习并应用对比分析法、平均分析法和可视化表达的方式对数据进行分析，亲自感受数据分析的一般过程；
（3）通过“实时公交”案例和全景模式下照片数据“体量”的计算两个案例，学生初步了解大数据的概念及应用；
（4）通过课后阅读数据报告范例，完成课后作业—分析报告的撰写。

【教学流程】
教学流程如下：
【教学环境】
多媒体网络教室
【教学过程】
一、项目布置
【情景导入，明确任务】
某同学每天7：00乘坐27路车去学校，17：00
左右放学回家。

他觉得每天往返途
中，公交车上并不拥挤。

而妈妈每天8：00乘坐49路车出发，18：00下班。

她总是抱怨乘车者太多。

请尝试进行数据分析，说明原因。

项目要求：
（1）学生根据教师讲解及自我思考独立完成《数据分析方法对比表》。

（2）学生3—4人一组，通过合作讨论，针对问题提出假设，并通过数据分析验证假设，完成《项目记录协作分工表》。

（3）学生通过阅读案例计算数据量，思考并说出本组对于大数据的认识。

（从特点、类型、应用领域、功能等角度谈）
（4）参考《分析报告范例》，学习分析报告的一般书写格式，课后完成本组的分析报告的撰写。

(课后完成)
设计意图：按照项目进行的顺序来细化项目任务要求，学生能够带着问题进入小组活动，利于后续问题的解决。

二、项目实施
【师生讨论，提出假设】
假设1：
可能49路车比27路车要更繁忙，妈妈上下班客流量大于该同学上学、放学时客流量。

（两路车各时间段客流量进行对比）
假设2：
可能8：00与17：00刚好是49路车的高峰期，而7：00与17：00不是27路车的高峰期。

（分别分析两路车高峰期，然后比较）
假设3：
可能某一段时间内49路车的平均客流量要更大。

（比较段时间客流量平均值）
要求：小组内部讨论，根据老师的假设，提出属于自己组的假设，并填写小组项目协作分工表，确定可能使用的数据分析方法与数据可视化表达方式。

设计意图：本部分教师引导做出假设，让学生更为深入了解项目需求，找到接下来数据分析的切入口，便于后续项目的开展。

【数据处理，对比分析】
教师以“体验公交出行”为例，以问题形式对对比分析法中的横向对比法和纵向对
9:00-10:00 143 149 18:00-19:00 121 123
10:00-11:00 53 122 19:00-20:00 65 57
11:00-12:00 72 99 20:00-21:00 50 30
12:00-13:00 59 65 21:00-22:00 30 25
13:00-14:00 58 100 22:00-23:00 16 13
14:00-15:00 56 96
问题1：假设1认为可能妈妈上下班时间客流量比同学上放学时间客流量大，如果想要验证这个假设，你认为应该如何比较数据？你可以处理数据，使比较结果更直观看出吗？
追问1：要进行比较，首先要确定在哪个条件一定的情况下，两者进行比较？
（知识点：对比分析中的横向对比分析是指在类似的或同类的事物之间进行比较，从而揭示两类事物之间的关系。

）
追问2：更直观，大家觉得用什么来表现数据信息会更直观？生活中有遇到类似的例子吗？（教师根据学生回答适当补充）
（知识点：以图形、图像和动画等方式可以更为直观、生动地呈现数据以及分析数据的结果，揭示数据之间的关系、趋势和规律等，这种表达方式被称为数据可视化表达。

图表是我们做常用的数据可视化表达方式之一。

还有展现文本信息统计结果——国庆节出游热词词云、动画——男女年龄及比例随着年限的变化等，都是将数据以可视化表达的方式展现出来，便于人们理解与阅读。

）
追问3：插入图表，可以随便插入吗？用于两个事物进行比较，你觉得最适合什么图表？
(知识点：类比不同类食物中蛋白质、脂肪与碳水化合物的含量为依据，分析横向对
比分析，加深学生理解。

)
问题2：假设2认为妈妈上下班遇上49路车高峰期，但这位同学没有，你想确定到底有没有遇上高峰期，你会怎么做？
追问1：首先看妈妈上下班是否遇上49路车高峰期，如何能通过数据知道呢？ 追问2：我们刚才的分析方法时间是变化的，一路车分析，和前面的时间确定，两路车对比，所采用的分析方法一样吗？有什么不同呢？
（知识点：对同一事物不同时间客流量进行对比分析，这种分析方式被称为纵向分对比分析。

）
追问3：图表是数据可视化最常用的一种方式，那你觉得，用哪种图表来展现两路车出现的高峰期最好呢？或者同学们觉得还有什么更好的可视化表达的方式？图形、图
像、动画、、、、、、、
要求：学生独立思考为主，教师提问学生，并对学生的回答作评价，对学生进行不断的追问，引导其联想已有知识进行思考。

设计意图：此部分设置两个问题，第一个问题主要指向横向对比，以时间段为轴，
5010015020025027路与49路公交车客流量
27路49路
100200300
6:00-…
7:00-…8:00-…9:00-…10:00…11:00…12:00…13:00…14:00…15:00…16:00…17:00…18:00…19:00…20:00…21:00…22:00…
27路与49路公交车客流量
27路
49路
横向比较两路车的客流量大小，最佳的显示图像为柱状图，从而引出横向对比分析方法的概念；第二个问题主要为了引导学生分别以每一路车为基点，来纵向分析各个时间段的客流量大小，最好的可视化方式为折线图，是为了让学生深入理解纵向对比分析法的概念。

【数据计算，平均分析】
问题3：假设3认为可能某段时间49路车的平均客流量大于27路，那么同学们认为，这个平均客流量如何求解比较合适呢？
追问1：如果要用一段时间的平均值，代表该同学与妈妈上下班时刻的客流量的话，你认为分别截取哪个时间段能更接近真实值？联想物理中平均速度的求解方式。

将确定时间段的平均值求解出来以后，同学们可以尝试进行比较大小。

（知识点：通过求得的平均数来代表车辆在一定时间内的一般客流量水平，这样比较平均数，就可以知道那条线路客流量更大，这种分析方式称为平均分析法。

）（知识点：同学时间段：6：00-8：00；16：00-18：00；妈妈时间段：7：00-9：00；17：00-19：00；数据量很少，可进行直接比较。

柱形图能清楚表示每个项目的具体数目，体现不同项目之间的比较。

）
要求：学生可以进行讨论，教师提问学生，仅简要作引导。

设计意图：本部分设置问题，让学生回忆平均值函数，同时对平均分析法的概念进行讲解。

【小组分工，数据分析】
小组讨论并做出自己小组对于“体验公交出行”项目中问题的假设，同时确定所要采用的数据分析方式和数据可视化表达方式，并对数据进行分析，记录分析的过程，完成小组项目记录协作分工表。

要求：学生完成项目协作分工表，记录所需数据分析方法以及数据可视化表达方式，记录小组人员分工情况，记录小组最终的分析结论。

（同时教师PPT中展现前面课堂的分析过程，引导学生进行总结填写。

）
设计意图：学生对于解决问题的方式更为确定，引导学生用已经确定的数据分析方法对项目数据进一步分析，同时引导学生采用已确定可视化表达的方式进行展现分析结果。

【小组活动，适当指导】
学生根据已经填好的《项目协作分工记录表》中的分析方式及可视化表达方式，进行数据处理，教师在学生中，进行适当的指导，督促学生将处理的结果作好保存与记录。

设计意图：让学生能够学以致用，教师适度指导，是为了防止有些学生没有跟上课堂进度，或者偏离项目活动方向。

【实时公交，体验大数据】
“体验公交出行”案例与“实时公交”案例对比，提问学生，要做到实时得出公交信息，百度地图需要获取与分析那些类型的数据信息？
（比如公交车的位置及速度信息数据、公交线路名称及距离数据、站点停留数据等等）
问题4：学生阅读课本P122、P123页，完成P122页的数据量的计算，并从从特点、类型、应用领域、功能等角度来谈谈你对大数据认识吗？
（知识点：大数据是以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征的数据集合，如：网络日志、音频、视频、图片和地理信息等，主要运用于管理、金融、医疗和教育等各个社会领域。

）
追问1：除了课本上例子，你还能举出其他的应用大数据的例子吗？
（举例：警方人脸识别罪犯、利用DNA确诊病理等）
要求：阅读案例，计算全景模式下照片数据的数据量，形成本组对大数据的概念及应用的认识，并能举例说明。

设计意图：通过案例让学生了解并说出大数据的一些显著特点，同时让学生了解大数据的广泛应用，能够对大数据有初步的了解。

【课堂总结，布置作业】
对本节课学习的两种数据分析方式与可视化表达方式作简要总结，布置课后作业，让学生参考《分析报告范例》，学习分析报告的一般书写格式，课后完成本组的分析报告的撰写。

附表1：数据分析方法对比表
数据分析方法对比表
班级__________ 姓名________
附表2：项目记录协作分工表
项目记录协作分工表
小组组别：__________ 小组长：__________
附件3：分析报告范例
附件4：“体验公交出行”项目数据分析报告
“体验公交出行”项目数据分析报告
组别：________
发言人：________
一、分析背景与项目说明
1.分析背景：（阐释项目需求、分析目的，市场情况，让读者了解项目的前因后果）
2.项目说明：（针对项目问题提出的假设）
二、分析思路：（描述数据分析的思路、方法和模型）
三、数据呈现：（呈现各种数据表、数据分析图，对表之间、图与图之间的联系进行阐释）
四、结论与建议：（依据分析过程，给出合理的结论和相关的建议）
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