高中信息技術教學設計實踐

朱修萍

【教材分析】

“數據與大數據”是浙教版（2019）信息技術必修1第一章“數據與信息”的第五部分，其中涵蓋了大數據的定義、大數據的特點、大數據的思維方式以及大數據對社會的作用等知識。對本課的學習，可以讓學生了解大數據的背景及意義，熟悉其相關應用和特點，感受大數據時代的來臨，進一步理解數據在社會生活和工作中的重要性。

【學情分析】

學生對大數據這個概念比較陌生，但對數據和信息技術的基礎知識有一定的了解。因此，需要通過一些具體案例的講解和讓學生親身體驗大數據的應用，來加深學生對大數據的理解和認識。同時，需要針對學生的不同水平，適當拓展一些有關大數據的知識，以滿足基礎較好、學有余力學生的學習需求。

【教學重點】

1.大數據的概念和特征。

2.大數據的產生和發展趨勢。

3.大數據的應用及價值。

【教學難點】

1.如何讓學生理解大數據的概念和特征。

2.如何讓學生深入了解大數據的應用及價值。

3.如何引導學生感受大數據的時代特點。

【教學過程】

一、導入新課

教師：同學們，今天我們要學習的新課是“數據與大數據”。在我們的日常生活中，數據無處不在、無時不在。那么，到底什么是數據呢？

學生：數據就是一些數字、文字、圖片、視頻等可以用來表達信息的東西。

教師：非常正確！數據就是用來表達信息的東西。那么，什么是大數據呢？

學生：大數據就是指數據量很大、很復雜的數據。

教師：非常好！大數據就是指數據量很大、很復雜的數據。那么，數據和大數據之間有什么關系呢？

學生：大數據應該就是指數據量很大、很復雜的數據集合。

教師：對的！大數據就是指數據量很大、很復雜的數據集合。我們今天要學習的內容就是大數據。不過，在開始之前，我先給大家展示一個案例讓大家更好地理解大數據的概念和特點。

教師活動：通過多媒體向學生展示幾個與數據有關的圖片或視頻，如某城市一天的出行數據，或某一購物網站的消費數據，或某醫院的醫療數據等。

提出問題：這些數據展示了什么？又意味著什么？

學生活動：觀看圖片或視頻，思考并回答問題。

教師總結：這些數據記錄了各種活動的狀態和結果，它們是客觀存在的，是人們決策的依據。

二、講解理論知識

（一）數據的定義與類型

教師提問：什么是數據？

學生思考并回答。

教師總結：數據是記錄客觀事物的符號，是信息的載體。數據可以是數字、文字、圖像、聲音等。數據的類型包括文本類型、數值類型、日期類型、布爾類型等。

（二）大數據的概念與特點

教師提問：什么是大數據？大數據和普通數據有什么區別？

學生思考并回答。

教師總結：大數據是指數據量巨大、復雜度高、處理速度快的數據集合。大數據的特點包括數據量大、處理速度快、數據種類多、價值密度低等。

（三）大數據的來源

教師提問：大數據從哪里來？

學生思考并回答。

教師總結：大數據的來源主要有兩個方面，一是人工生成的數據，如社交媒體、電子郵件等；二是機器生成的數據，如傳感器、GPS定位系統等。

（四）大數據處理的基本流程

教師提問：大數據如何處理？

學生思考并回答。

教師總結：大數據處理的基本流程包括數據收集、數據預處理、數據存儲、數據處理和數據分析五個步驟。其中，數據收集是指從各個源頭收集數據；數據預處理是對數據進行清洗、去重、格式轉換等操作；數據存儲是指將數據存儲在數據庫或云端；數據處理是指對數據進行統計分析、挖掘等操作；數據分析是指通過可視化技術將處理結果呈現出來，幫助人們做出決策。

（五）大數據的應用

教師提問：大數據有哪些應用？

學生思考并回答。

教師總結：大數據的應用非常廣泛，包括但不限于商業智能、醫療健康、交通出行、環境保護等。在商業智能方面，大數據可以幫助企業分析市場趨勢，制定營銷策略；在醫療健康方面，大數據可以幫助醫生分析病例，提高診斷準確率；在交通出行方面，大數據可以幫助政府規劃交通路線，提高人們出行效率；在環境保護方面，大數據可以幫助政府監測空氣質量、水質量等環境指標。

三、分析案例

案例1：假設你是一名電商平臺的用戶，你在平臺上購買了很多商品。那么，這些購買行為會在該平臺上留下數據痕跡。如果平臺想要預測你的購買行為，或者向你推薦更多類似的商品，它就可以對這些數據進行分析和挖掘，這是數據與大數據在電商領域的典型應用。

案例2：假設你是一名新聞網站的用戶，每次你訪問該網站，瀏覽器都會向服務器發送獲取頁面內容的請求，這些請求會在服務器上留下訪問日志。如果新聞網站想要了解哪些文章最受歡迎，或者預測訪問趨勢，它就可以對這些日志進行分析和挖掘。這是數據與大數據在新聞領域的典型應用。

案例3：假設你是一名醫療保健領域的專業人士，你正在研究一種新的治療方法。在該治療方法中，你希望了解不同因素對治療效果的影響。為了回答這個問題，你可以收集患者的醫療記錄和健康狀況數據，并對這些數據進行分析和挖掘。這是數據與大數據在醫療保健領域的典型應用。

通過以上三個案例，我們可以看到數據與大數據已經深入到我們生活的方方面面。它可以幫助我們更好地了解自己的行為和興趣愛好，提高工作和學習效率。同時，它也可以幫助企業和組織更好地了解客戶需求、市場趨勢和業務運營情況，從而提高運營效率和市場競爭力。

四、上機實踐

為了幫助學生更好地理解和掌握數據與大數據的相關知識，我們準備了一些上機實踐活動。以下是幾個簡單的上機實踐任務。

◆任務一：探究大數據的應用場景

1.打開Chrome瀏覽器，進入京東網站。在搜索框中輸入感興趣的商品關鍵詞，如“手機”“電腦”等。觀察搜索結果頁面中商品的排列順序和推薦類型，思考：這些排列順序和推薦類型是如何產生的？點擊“更多”查看其他用戶對該商品的評價和反饋數據，思考這些數據對購買決策的影響。

2.觀察搜索結果頁面右上角的“為你推薦”模塊，思考：這是如何利用瀏覽歷史和購買行為等數據實現個性化推薦的？

3.嘗試搜索一些其他關鍵詞并進入感興趣的商品詳情頁，觀察詳情頁中的商品規格、價格、促銷活動等相關信息以及下方的“猜你喜歡”模塊，思考：這些數據對購買決策的影響以及如何利用這些數據進行個性化推薦的？

4.點擊“加入購物車”并結算訂單，思考：在結算過程中，京東網站是如何利用用戶數據提高購物體驗的？總結京東網站利用大數據的應用場景以及給用戶帶來的便利。

◆任務二：認識大數據的挑戰與應對措施

1.通過搜索引擎輸入“大數據的挑戰與應對措施”，了解大數據面臨的主要挑戰以及應對措施有哪些。

2.根據搜索結果可以發現，大數據的挑戰主要集中在以下幾個方面：數據收集、存儲、管理、分析等；大數據安全與隱私保護方面；大數據人才短缺問題；大數據倫理和社會問題。

3.針對上述挑戰，思考應對措施以及相應的解決方案。例如，技術挑戰方面可以考慮采用分布式存儲技術、數據挖掘技術等；安全與隱私保護方面可以采取加密技術、數據脫敏技術、訪問控制技術等；人才短缺問題可以通過加強教育和培訓來提高大數據領域的人才儲備；倫理和社會問題則需要從政策、法規、道德等多個層面進行規范和約束。總結各種挑戰和應對措施之間的關系以及在解決大數據問題中需要注意的事項。

◆任務三：大數據在智慧城市建設中的應用探究

1.打開地圖類應用或訪問智慧城市相關的網站，如智慧城市等；在地圖或智慧城市網站上查找并了解你所在城市或某個感興趣的城市的大數據應用情況。

2.這些大數據應用可能包括交通、環境、公共安全、城市規劃等方面，深入了解這些應用是如何利用大數據提高城市運營效率、改善民生福祉的。

3.以某個具體的案例為例，如智能交通系統，了解其是如何運用大數據技術緩解城市交通擁堵問題，提高出行效率的。思考：如果將其他智慧城市應用的數據融合起來，是否可以更全面地優化城市運營管理和資源配置？

4.智慧城市的大數據應用數據來源主要是什么？如何保證數據的安全性和隱私性？在實際操作過程中是否存在數據共享和流通的難題？總結大數據在智慧城市建設中的應用現狀及未來發展趨勢，思考如何進一步推動大數據技術在智慧城市領域的應用創新。

◆任務四：數據可視化實踐

1.訪問并熟悉一款常用的數據可視化工具，如Tableau、Power BI、Excel等。參照該工具的幫助文檔或教程，嘗試創建一個簡單的可視化儀表板或報告。可以選擇你感興趣或熟悉的數據主題，如個人理財、銷售業績、學生成績等。

2.在制作過程中，嘗試使用不同的數據可視化類型，如柱形圖、折線圖、餅圖、地圖等。根據數據特點選擇最能反映數據規律和趨勢的可視化類型。

3.在完成可視化作品后，思考該工具的優缺點以及在實際工作中如何發揮數據可視化的價值。例如，如何幫助企業決策者更好地理解數據，制訂戰略和計劃？總結數據可視化的實踐經驗，為后續學習和工作打下基礎。

五、課堂總結與布置作業

通過本次課程的學習，我們了解了數據與大數據的基本概念和特點，探討了大數據的應用場景、挑戰與應對措施，并進行了數據可視化實踐。

課堂總結：

數據與大數據已成為當今社會的核心資源，其應用領域廣泛，具有巨大的潛力和價值。

大數據的應用場景包括電商推薦、新聞閱讀、醫療研究等方面，其個性化推薦和預測功能為人們帶來便利。

大數據的挑戰主要集中在技術、安全、人才、倫理等方面，需要采取相應的措施來克服。

數據可視化作為一種直觀的數據呈現方式，可以幫助人們更好地理解和分析數據，為決策提供依據。

作業：

1.寫一份1000字以內的課程心得體會，總結本次課程的收獲和感悟。

2.設計一個與自己工作或興趣相關的實踐項目，運用所學的數據與大數據知識進行實踐操作，如構建一個簡單的推薦系統或寫一個數據分析報告。

3.在下次上課時，準備一個簡短的演講，分享自己在實踐項目中的心得體會和遇到的問題及解決方案。

4.針對本次課程的不足之處提出建議和改進意見，以便更好地完善課程內容，提高學習質量。

編輯：常超波