粤教版(2019)高中信息技术必修一第五章 数据处理和可视化表达(教学设计)

第五章数据处理和可视化表达教学设计一、项目简介二、课程标准及目标分析（一）课程标准及教材分析1. 本章对应课标的内容要求通过典型的应用实例，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。

根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告，理解对数据进行保护的意义。

2. 本章对应的学业要求A-1：能够描述数据与信息的特征。

（信息意识）A-3：能够根据需要选用合适的数字化工具开展学习。

（数字化学习与创新）A-4：了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。

（计算思维）A-5：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，并能通过技术方法对数据进行保护。

（计算思维、信息社会责任）A-6：在数据分析的基础上，完成分析报告。

（计算思维）3. 本章的地位和作用本章是本教科书的第五章，将带领学生学习“数据处理和可视化表达”的教学内容，也是学习选择性必修模块《数据管理与分析》和《人工智能初步》的基础知识与技能准备。

本章以培养信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，开展自主、协作、探究学习，让学生了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。

本章以“网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达”为项目范例，通过“网络购物平台商品销售数据分析和可视化表达”项目，让学生理解随着社会数据量和个人数据量的增大，选用恰当的软件工具或平台处理数据、发现信息，已逐步成为人们解决问题的一种重要方式；并通过对数据和大数据进行采集、存储、处理，以及从中发掘有价值的信息等过程，让学生全面了解数据与计算的重要意义，从而提升学生的信息素养。

（二）本章对应达成的学科核心素养（1）针对特定的信息问题，自觉、主动比较不同的信息源，能描述数据与信息的关系，确定合适的信息获取策略。

（信息意识1）（2）依据特定任务需求，甄别不同信息获取方法的优劣，并能利用适当途径甄别信息。

（信息意识1）（3）在日常生活中，根据实际解决问题的需要，恰当选择数字化工具，具备信息安全意识。

（信息意识1）（4）主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。

（信息意识1）（5）针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。

（计算思维1）（6）按照问题解决方案，选用适当的数字化工具或方法获取组织分析数据，并能迁移到其他相关问题的解决过程中。

（计算思维1）（7）在学习过程中能够评估常用的数字化工具资源，根据需要合理选择。

（数字化学习与创新1）（8）在信息活动中，具有信息安全意识，尊重和保护个人及他人的隐私（信息社会责任1）（9）采用简单的技术手段，保护数据、信息以及信息设备的安全。

（信息社会责任1）（三）目标分析1. 项目目标本章以“网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达”为项目范例，通过“网络购物平台商品销售数据分析和可视化表达”项目，组织学生进行自主、协作、探究学习，让学生认识大数据及其特征、理解数据对日常生活的影响，了解数据采集的基本方法及其对数据保护的意义，能够在一大批杂乱无章的数据中，运用数字化的工具和技术分析数据，并学会选用恰当工具实现数据的可视化表达，以便更好的理解数据。

学习过程将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本章对应课标的学科核心素养水平的达成，完成项目学习目标。

2. 学业目标（1）能够了解大数据的概念；（2）能够理解大数据的特征；（3）能够了解大数据对日常生活的影响；（4）能够明晰传统数据与大数据的区别；（5）能够明确数据应用项目的需求，能制定数据采集的需求清单；（6）能够了解数据采集的方法和工具；（7）能够掌握数据的存储方式；（8）能够理解对数据保护的意义；（9）能够了解数据预处理及分析；（10）能够体验多种数据分析技术；（11）能够掌握选用恰当的工具处理数据；（12）能够掌握总结和归纳数据分析的方法和步骤；（13）能够了解数据可视化的两种类型；（14）能够学会选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题，提升数据分析的效率；（15）能够撰写数据分析报告。

重点：（1）了解数据采集的方法和工具；（2）了解数据预处理及分析；（3）体验多种数据分析技术；（4）选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题，提升数据分析的效率。

难点：（1）体验多种数据分析技术；（2）选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题，提升数据分析的效率。

三、学情分析学生在第四章已经体验了利用程序去解决问题。

了解了python程序设计语言的基础知识，掌握了程序的顺序结构、选择结构和循环结构，学会了使用程序设计语言实现简单算法，体验了程序设计基本流程，掌握了程序调试与运行的方法。

四、教学方法和策略创设数据处理和可视化表达的活动情境，组织学生在解决问题的过程中探究数据采集、数据分析和数据可视化表达的方法，通过小组学习选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告发展学生的计算思维，提升学生的数字化学习与创新能力。

五、资源列表六、学习活动流程七、学习活动设计范例学习等。

如何高效地对这些数据进行采集、存储、处理，并从中发掘到有价值的信息，是数据分析处理需要解决的问题。

项目目标通过项目的完成，认识大数据及其特征，认识大数据对人们日常生活的影响，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法；学会选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告；理解对数据进行保护的意义，从而实现项目学习的目标。

工具和方法利用思维导图工具和“头脑风暴”的方法组建团队、明确任务；采用Python语言和数据分析方法等，实施探究。

实施过程（1）明确项目问题（2）规划设计：制订项目学习的学习规划（3）探究活动：通过探究活动了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法；学会选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告。

（4）作品制作：“网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达”可视化报告（5）成果交流（6）活动评价成果“网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达”可视化报告项目选题教师活动提供更多的选题，并参与到小组的选题讨论中。

学生活动根据教材选题、教师提供的附加选题或自拟，小组头脑风暴后确定项目选题，以小组为单位，填写《项目学习活动记录表》“项目选题”栏目。

数据（orders.xls，包括每个订单卖出商品的名称），为本项目的数据采集具体实施做好准备。

学生活动通过学习和交流，借助学习资源，了解系统日志采集法及其它数据采集法，并对小组项目问题进行抽象与建模，小组结合本组选题，分析和确定本组项目的数据内容需求、数据来源、采集方法和工具以及数据保存形式，填写《项目学习活动记录表》“探究活动项目实施”栏目中的“活动2”的内容。

题，了解Python第三方库的安装及使用，了解搭建本地服务器，体验爬虫程序，使用爬虫程序采集网络数据。

教师活动学生活动通过学习和交流，借助学习资源，了解数据存储的方式，了解数据保护的方法和意义，填写《项目学习活动记录表》“探究活动项目实施”栏目中的“活动4”的内容。

活动5：特征探索。

通过学习、交流、探究和实践，结合本小组选题，对采集到的数据进行预处理，发现和处理缺失值、处理异常数据、求最值、极差、组距、绘制直方图，观察分析数据的分布特征。

教师活动提供项目范例中的Python程序代码，提供有关创建mysql数据库、数据特征探索基本操作指引（或微课）。

指导学生创建数据库、导入活动3采集到的商品销售数据；指导学生利用程序发现和处理缺失值、清洗异常数据、绘制直方图；从直方图中观察分析商品销售数据的分布特征。

学生活动动分类结果，同时填写《项目学习活动记录表》“探究活动项目实施”栏目中的“活动6”的内容。

对未分类数据进行分类。

教师活动提供项目范例中的Python程序代码，提供有关数据分类的基本操作指引（或微课）。

从活动5采集的商品销售数据（data_sample.csv）中抽取部分数据作为样本，构建重要商品和一般商品的分类模型（model.csv），利用程序对未分类商品分类，分析程序对商品的分类结果。

学生活动通过学习、交流、探究和实践，借助学习资源，小组结合本组选题，以采集到的网络数据为样本构建分类模型，利用程序对未分类数据进行分类，同时填写《项目学习活动记录表》“探究活动项目实施”栏目中的“活动7”的内容。

探究数据之间的关联关系。

教师活动提供项目范例中的Python程序代码，提供有关关联分析的基本操作指引（或微课）。

从淘宝店铺采集一份店铺销售订单数据（每个订单需包括卖出商品的名称），保存文件为sale_orders.xls，根据这份数据，利用程序寻找商品之间的关联关系。

提供项目范例中的Python程序代码，提供有关可视化呈现数据的基本操作指引（或微课）。

指导学生利用词云图可视化呈现数据；利用词云图可视化呈现程序采集到的商品名称，分析商品名称可视化呈现结果。

学生活动通过学习、交流、探究和实践，借助学习资源，小组结合本组选题，利用程序对采集到的网络数据进行可视化呈现，分析数据可视化呈现结果，同时填写《项目学习活动记录表》“探究活动项目实施”栏目中的“活动9”的内容。

践，结合小组选题，了解数据可视化分析类型及对应的可视化呈现方式，了解数据可视化表达的工具。

教师活动提供项目范例中的Python程序代码。

引导学生利用程序了解可视化工具Seaborn和Bokeh；引导学生了解可视化数据分析类型及对应的可视化呈现方式、了解数据可视化表达的工具；总结项目活动中采用过的数据可视化表达的方式和工具。

学生活动通过学习、交流、探究和实践，借助学习资源，小组结合本组选题，利用程序了解可视化工具Seaborn和Bokeh、了解可视化数据分析类型及对应的可视化呈现方式、了解数据可视化表达的工具；总结项目活动中采用过的数据可视化表达的方式和工具，同时填写《项目学习活动记录表》“探究活动项目实施”栏目中的“活动10”的内容。

项目实施各小组参照项目范例的样式，运用数字化学习工具，如腾讯文档、演示文稿等，归纳所学知识，梳理探究活动的成果，撰写相应的成果交流活动评价各小组根据项目选题、拟订的项目方案、实施情况以及所形成的项目成果，利用“作品评价量规”及教科书附录2的“项目活动评价表”，开展项目学习活动评价。

八、学习成果：“网络购物平台商品销售数据分析报告”可视化报告 九、评价方案（一）评价时间线（二）评价工具 评价方法/工具 评价的过程和目标项目范例报告用于整个活动，主要作用是为学生项目实施和作品制作提供示范和引领。

（见附件1）项目学习活动记录表 用于整个学习活动，主要作用是指导学生开展项目学习活动，明确项目学习内容，记录学习过程及阶段性成果。

（见附件2） 作品评价量规使用量规项目来帮助学生创作高品质的作品，确保达到项目预期。