“數(shù)據(jù)管理與分析”模塊 “數(shù)據(jù)分析”單元教學(xué)建議

馬育紅 孔慶巖

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）選擇性必修課程模塊3“數(shù)據(jù)管理與分析”是針對(duì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)與數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用而設(shè)置的選擇性必修模塊，其中包括“數(shù)據(jù)需求分析”“數(shù)據(jù)管理”“數(shù)據(jù)分析”三個(gè)單元。掌握挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值的數(shù)據(jù)分析方法，并運(yùn)用到學(xué)習(xí)與生活當(dāng)中，或者為高校繼續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)管理與分析的相關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)，是本單元學(xué)習(xí)的意義所在。

數(shù)據(jù)管理與分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生活與學(xué)習(xí)中，成為解決問題的重要方式。有效地管理與分析數(shù)據(jù)（包括大數(shù)據(jù)）可幫助人們獲取有價(jià)值的信息，為決策形成提供重要依據(jù)。筆者總結(jié)近年來(lái)部分教師在本單元教學(xué)實(shí)施過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合所在教研團(tuán)隊(duì)關(guān)于本單元教學(xué)的思考，提出以下教學(xué)建議。

● 理清核心概念，注重構(gòu)建學(xué)科知識(shí)體系

本單元教學(xué)以數(shù)據(jù)分析為核心，涉及數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)據(jù)分析工具、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等一系列的概念、方法，教師應(yīng)全面梳理相關(guān)概念，構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)框架，結(jié)合前面章節(jié)的學(xué)習(xí)成果，根據(jù)學(xué)生學(xué)業(yè)基礎(chǔ)及學(xué)習(xí)特點(diǎn)等實(shí)際情況，選擇典型案例，組織教學(xué)。

結(jié)合課標(biāo)與教材，筆者梳理出數(shù)據(jù)分析相關(guān)概念，如下頁(yè)表1所示。

根據(jù)以上要求，數(shù)據(jù)分析部分的教學(xué)應(yīng)通過實(shí)際案例項(xiàng)目，了解數(shù)據(jù)分析的內(nèi)涵與數(shù)據(jù)分析技術(shù)的新發(fā)展，選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分析工具，使用科學(xué)有效的數(shù)據(jù)分析方法對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)所承載的信息，提取與發(fā)現(xiàn)其中有價(jià)值的信息。選擇適合的展示方式，將數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行可視化展示，在撰寫完整的數(shù)據(jù)分析報(bào)告的活動(dòng)中體驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的過程與方法，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)挖掘?qū)π畔⑸鐣?huì)問題解決和科學(xué)決策的重要意義，深入理解數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)和信息社會(huì)等學(xué)科大概念。

本模塊的教學(xué)要幫助學(xué)生在數(shù)據(jù)分析部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，提升自身學(xué)科核心素養(yǎng);通過認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)分析對(duì)獲取有價(jià)值信息、形成正確決策的作用和意義，增強(qiáng)信息意識(shí);掌握適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ崛?shù)據(jù)，選用正確的數(shù)據(jù)分析方法和工具，在分析和解釋數(shù)據(jù)的過程中，發(fā)展計(jì)算思維;探究數(shù)據(jù)分析技術(shù)的新發(fā)展，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)協(xié)作解決學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題，創(chuàng)意問題解決策略，在反思與完善學(xué)習(xí)成果的過程中培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合適的分析與可視化處理，提高數(shù)據(jù)的辨識(shí)度，在滿足受眾需求的過程中樹立正確的信息社會(huì)價(jià)值觀和責(zé)任感，培養(yǎng)信息社會(huì)責(zé)任。

● 把握項(xiàng)目學(xué)習(xí)本質(zhì)，以項(xiàng)目推進(jìn)課堂教學(xué)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)在很大程度上還原了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，這種基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)信息問題的敏感性、對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)的掌控力、對(duì)問題求解的思考力的發(fā)展。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，各種能力的綜合也促進(jìn)了學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。筆者從課堂項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施方面提出幾點(diǎn)建議。

1.優(yōu)化設(shè)計(jì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題

人教-中圖版教材共分四個(gè)單元，每個(gè)單元使用了不同的項(xiàng)目主題，本單元是本教材最后一個(gè)單元，其項(xiàng)目主題是“數(shù)據(jù)分析知天氣”，但筆者認(rèn)為本單元的學(xué)習(xí)是前面各單元的綜合運(yùn)用，是學(xué)習(xí)成果的呈現(xiàn)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)可以讓學(xué)生有更多的項(xiàng)目主題選擇。在項(xiàng)目主題選擇上可以延續(xù)“需要分析與數(shù)據(jù)采集”單元的“交通數(shù)據(jù)見發(fā)展”，也可以延續(xù)“數(shù)據(jù)管理”單元的“數(shù)據(jù)管理助規(guī)劃”進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)分析，還可以選擇新的項(xiàng)目主題。

2.項(xiàng)目范例，引領(lǐng)學(xué)生開展項(xiàng)目活動(dòng)

項(xiàng)目范例的運(yùn)用，能夠引導(dǎo)學(xué)生順利開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)。項(xiàng)目范例一般包括項(xiàng)目主題、項(xiàng)目背景、項(xiàng)目目標(biāo)、項(xiàng)目要求、項(xiàng)目成果等，如下頁(yè)圖所示（以“數(shù)據(jù)分析知天氣”）。

3.多元評(píng)價(jià)保證項(xiàng)目活動(dòng)質(zhì)量

項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組協(xié)作不是形式上的人員分組、工作分工，而是有共同目標(biāo)、清晰規(guī)則、明確分工的學(xué)習(xí)方式。為達(dá)成預(yù)期的項(xiàng)目活動(dòng)效果，可使用過程性評(píng)價(jià)與成果評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式保證項(xiàng)目活動(dòng)質(zhì)量。可以通過項(xiàng)目活動(dòng)記錄表這一過程性評(píng)價(jià)方式，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有實(shí)際獲得;通過數(shù)據(jù)分析報(bào)告展示、優(yōu)秀成果投票、和諧團(tuán)隊(duì)選拔、優(yōu)秀可視化表達(dá)甄選等評(píng)價(jià)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正向評(píng)價(jià)反饋。引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)解決學(xué)習(xí)、生活中的問題，達(dá)成學(xué)科基本素養(yǎng)。

● 提供豐富資源，開展深度學(xué)習(xí)

本單元內(nèi)容較多，涉及范圍較廣，也非常重要。教師應(yīng)提供豐富的學(xué)習(xí)資源作為支撐，便于學(xué)生開展數(shù)字化學(xué)習(xí)，進(jìn)而推進(jìn)深度學(xué)習(xí)。例如，根據(jù)學(xué)校自身情況，搭建針對(duì)學(xué)生開展網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與交流、完成項(xiàng)目所需的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，編程平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析軟件等學(xué)習(xí)工具，提供項(xiàng)目學(xué)習(xí)范例，項(xiàng)目活動(dòng)日志保存有天氣數(shù)據(jù)的文件、數(shù)據(jù)清洗程序半成品等原始素材，案例相關(guān)素材，Python編程資料、拓展閱讀資料，幫助文檔等。

引導(dǎo)學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)。例如，針對(duì)“常用的數(shù)據(jù)分析方法”教學(xué)，教師可以提供案例、相應(yīng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析方法說明等，還可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組指定實(shí)踐某種數(shù)據(jù)分析方法，并在全班對(duì)該數(shù)據(jù)分析方法的概念、特征、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用實(shí)例、程序?qū)崿F(xiàn)等進(jìn)行匯報(bào)、交流。

● 把握教材脈絡(luò)，合理安排單元內(nèi)容

高中信息技術(shù)各版本教材對(duì)數(shù)據(jù)分析單元相關(guān)內(nèi)容的章節(jié)安排略有差別。在人教-中圖版教材中關(guān)于數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出，數(shù)據(jù)清洗的相關(guān)內(nèi)容在教材第二章“需求分析與數(shù)據(jù)采集”中涉及，本單元分為“數(shù)據(jù)分析的工具與方法”和“數(shù)據(jù)可視化與數(shù)據(jù)報(bào)告”兩個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，建議8課時(shí)完成。粵教版教材分為“數(shù)據(jù)分析概述”“數(shù)據(jù)處理”“描述性分析”“數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)”四個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，建議12課時(shí)完成。從整本教材編排來(lái)看差別不大，如上頁(yè)表2所示。

由表2可以看出，本單元圍繞“數(shù)據(jù)分析”這個(gè)核心概念，并以此概念為主導(dǎo)，完成數(shù)據(jù)管理與分析基本過程與方法的學(xué)習(xí)，其中包括分析什么數(shù)據(jù)（前期學(xué)習(xí)或者課前準(zhǔn)備需要分析的數(shù)據(jù)）—怎么分析數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)分析工具和數(shù)據(jù)分析方法）—數(shù)據(jù)分析能力（明確分析的角度、選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ吆头椒ǎ獢?shù)據(jù)可視化表達(dá)（概念，適用場(chǎng)景、編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、撰寫數(shù)據(jù)分析報(bào)告）。通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠明確數(shù)據(jù)分析的大體步驟，增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析的過程性和有序性;了解常用的數(shù)據(jù)分析方法的內(nèi)涵及特點(diǎn)，能根據(jù)具體的數(shù)據(jù)分析要求，選用合適的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;能夠使用Python語(yǔ)言編寫數(shù)據(jù)分析程序;理解數(shù)據(jù)分析的意義，增強(qiáng)用數(shù)據(jù)闡述自己觀點(diǎn)的意識(shí)和能力;了解數(shù)據(jù)可視化的基本過程，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)可視化的意義;掌握數(shù)據(jù)可視化的常用方法，提高可視化操作的能力;能夠使用Python語(yǔ)言編寫數(shù)據(jù)可視化的程序。教師可以結(jié)合學(xué)生前面單元所學(xué)，合理安排本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

● 結(jié)束語(yǔ)

“數(shù)據(jù)分析”單元屬于選擇性必修課程，其內(nèi)容難度要求有明顯的增加，這給教師的教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。教師在備課之前，一定要熟悉《課標(biāo)》和教材，以《課標(biāo)》為基礎(chǔ)，對(duì)每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容與《課標(biāo)》的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平和學(xué)科核心素養(yǎng)水平進(jìn)行詳細(xì)梳理，根據(jù)本校實(shí)際條件和學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、能力水平，系統(tǒng)把握教學(xué)內(nèi)容，抓住章節(jié)的內(nèi)容特點(diǎn)，合理安排教學(xué)策略，設(shè)計(jì)相應(yīng)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)。

項(xiàng)目主題：數(shù)據(jù)分析知天氣。

項(xiàng)目目標(biāo)：本項(xiàng)目通過對(duì)收集到的某一地區(qū)一段時(shí)間內(nèi)的天氣數(shù)據(jù)（含空氣質(zhì)量指數(shù)）進(jìn)行分析，從大量看似雜亂無(wú)章的天氣數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)內(nèi)在規(guī)律和變化趨勢(shì)，從而挖掘數(shù)據(jù)背后的現(xiàn)象和一些有價(jià)值的事實(shí)依據(jù)。

項(xiàng)目要求：

①查找并閱讀與“數(shù)據(jù)管理與分析的新技術(shù)”相關(guān)資料，了解“數(shù)據(jù)管理與分析”當(dāng)前出現(xiàn)的新技術(shù)以及學(xué)科面臨的挑戰(zhàn)。

②根據(jù)要分析的問題，采用恰當(dāng)?shù)姆治龇椒▽?duì)數(shù)據(jù)分析，增強(qiáng)數(shù)據(jù)可視化的能力。

③撰寫天氣數(shù)據(jù)的分析報(bào)告，闡述獲得的事實(shí)并發(fā)表自己的觀點(diǎn)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)分析和自我表達(dá)能力。

項(xiàng)目成果報(bào)告：略

學(xué)生通過閱讀、學(xué)習(xí)項(xiàng)目范例，按照項(xiàng)目范例所示的各個(gè)環(huán)節(jié)完成本組選定題目的項(xiàng)目。