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(共41张PPT)
1.4 智能养花与数据分析
电子工业版八年级下册
新知导入
数据分析的三大作用
教学目标
1、了解数据、信息和数据分析的概念。
2、了解数据分析的目的和过程。
3、了解线性回归和逻辑回归的概念。
4、掌握一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系。
5、掌握预测高温时盆栽的用水量的程序。
1.4.1 数据分析的作用
新知讲解
数据分析是指用适当的统计分析方法对收集到的大量数据加以汇总、处理、分析，是有组织、有目的地收集数据、分析数据，使之成为信息的过程。
新知讲解
数据也称为观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果。
新知讲解
信息：指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。
新知讲解
数据分析的目的是把隐藏在一大批杂乱无章的数据中的信息提炼出来，找出研究对象的内在规律。
新知讲解
数据分析过程：
（1）识别信息需求；
（2）收集数据；
（3）分析数据；
（4）评价并改进。
练一练
对智能养花系统的数据观察与结论分析。
分析的问题 现象或结论
1、在班级智能养花系统中，通过观察传感器获取的数据，我发现了什么现象？
2、通过这些现象，我得到了什么猜想？
3、我想通过什么方法验证这些猜想？
练一练
对智能养花系统的数据观察与结论分析。
分析的问题 现象或结论
1、在班级智能养花系统中，通过观察传感器获取的数据，我发现了什么现象？
2、通过这些现象，我得到了什么猜想？
3、我想通过什么方法验证这些猜想？
盆栽的用水量并不是一成不变的，会随着外界环境发生变化。
温度越高，用水量越大。
通过控制环境温度，得到不同温度下相关用水量的数据。
1.4.2 温度与用水量的数据分析
新知讲解
线性回归是利用数理统计中的回归分析，确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。
新知讲解
在线性回归中，只包含一个自变量和一个因变量，且二者的关系可用一条直线近似表示的回归分析方法称为一元线性回归分析。
新知讲解
逻辑回归是是一种广义的线性回归分析模型，常用于数据挖掘，疾病自动诊断，经济预测等领域。
新知讲解
线性回归和逻辑回归的区别。
新知讲解
一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系。
第一项表示温度
第二项表示该温度下
盆栽3天的用水量
新知讲解
一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系。
训练完成后得到一条表示温度与用水量数据的线性回归直线
新知讲解
设置“温度与用水量关系”图表的程序。
X轴表示温度数据
y轴表示用水量数据
输入数据用红点表示
得到的线性回归直线可以用蓝色直线表示
最后将图表显示出来
新知讲解
温度与用水量关系的线性回归图表。
温度与用水量关系
练一练
输入线性回归算法的数据量的多少，是否会影响线性回归的结果呢？
答：
不会有明显变化，因为线性回归是利用数理统计中的回归分析，确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法，线性回归是无限接近真实的结果。
新知讲解
加载“线性回归”模块。单击“扩展”“添加”按钮，在“PythonAI扩展”区中安装和加载“线性回归”模块。
1.4.3 预测高温时盆栽的用水量
新知讲解
输入测试温度数值的程序。
输入测试温度数值“32”，程序就会返回在该温度下的用水量。
该温度下的用水量为：3.99724517906336
执行完毕
新知讲解
项目实施——不同生长期的蒜苗的用水量数据分析实验。
生长周期（天） 用水量（L）
1 0.2
2 0.15
3 0.1
4 0.08
5 0.07
6 0.06
7 0.05
新知讲解
对记录的生长周期（天）和用水量（L）进行数据分析，得到生长周期和用水量的模型。
新知讲解
通过分析生长周期（天）和用水量（L）之间得出结论。
早期的蒜苗需要的用水量更多，中期用水量开始减少，后面对用水量需求减少很多。
不同季节蒜苗对用水量的要求也不一样，春夏季的用水量较高，秋冬季的用水量较少。
新知讲解
参考不同生长周期的蒜苗用水量实验，找一个自己感兴趣的方向进行研究，探索影响植物吸水率的因素。
研究的内容 研究的过程
盆栽草莓 1、选择盆土：种植盆栽草莓时，要使用排水性好的多孔陶盆，并利用自动控制浇水系统。
2、移栽株苗：选择长势良好，生长健壮的草莓苗栽种在盆土中。
3、后期管理：将盆栽放在通风处养护，长出新叶后移入采光好的地方。
课堂练习
1、简述数据分析的概念和过程。
2、简述线性回归和逻辑回归的概念。
课堂练习
1、简述数据分析的概念和过程。
答：
数据分析是指用适当的统计分析方法对收集到的大量数据加以汇总、处理、分析，是有组织、有目的地收集数据、分析数据，使之成为信息的过程。
数据分析过程：（1）识别信息需求；（2）收集数据；（3）分析数据；（4）评价并改进。
课堂练习
2、简述线性回归和逻辑回归的概念。
答：
线性回归是利用数理统计中的回归分析，确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。
逻辑回归是是一种广义的线性回归分析模型，常用于数据挖掘，疾病自动诊断，经济预测等领域。
课堂总结
本次课首先介绍了数据、信息和数据分析的概念，数据分析的目的和过程，线性回归和逻辑回归的概念，然后讲解一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系，最后探讨了预测高温时盆栽的用水量的程序。
板书设计
智能养花与数据分析
一、数据分析的作用
1、数据、信息和数据分析的概念
2、数据分析的目的
3、数据分析过程
二、温度与用水量的数据分析
1、线性回归和逻辑回归的概念
2、线性回归和逻辑回归的区别
3、一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系
4、设置“温度与用水量关系”图表的程序
三、预测高温时盆栽的用水量
1、输入测试温度数值的程序
2、项目实施——不同生长期的蒜苗的用水量数据分析实验
课后作业：
1、描述两个变量间的数据关系模型，可以采用的方法是（ ）。
2、除了线性回归的数据分析方法，你还知道哪些数据分析的方法呢。
课堂练习
1、描述两个变量间的数据关系模型，可以采用的方法是（ ）。
2、除了线性回归的数据分析方法，你还知道哪些数据分析的方法呢。
3、利用校园气象站的物联网系统与传感器可以探测到同纬度的不同地区的天气数据，通过收集的这些数据，可以探究一些天气的规律。例如，图1.4.8（P33页）是根据收集到的南昌市与威海市2021年6月-12月的平均温度数据，绘制的散点图与回归线，请同学们根据下图分析，这些天气数据呈现这种状态的原因是什么，我们还能够根据获取的天气数据，探究哪些天气规律。
课堂练习
1、描述两个变量间的数据关系模型，可以采用的方法是（一元线性回归）。
2、除了线性回归的数据分析方法，你还知道哪些数据分析的方法呢。
答：
（1）方差分析：用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验，通过分析研究不同来源的变异对总变异的贡献大小，从而确定可控因素对研究结果影响力的大小；
（2）聚类分析：将数据分类到不同的类或者簇这样的一个过程，所以同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性；
课堂练习
（3）决策树分析：一种运用概率与图论中的树对决策中的不同方案进行比较，从而获得最优方案的决策方法。
（4）蒙特卡洛模拟：当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。
课堂练习
3、请同学们根据下图分析，这些天气数据呈现这种状态的原因是什么，我们还能够根据获取的天气数据，探究哪些天气规律。
答：
南昌市6-12月气温变化与威海市相比较为明显，即年温差大。内陆地区的温差比沿海地区的温差大，造成这种差别的主要原因是水的比热容比泥土、砂石的比热容大，吸收或放出相同的热量后，水温度升高或降低的小。
单元总结
单元总结
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信息科技 第4课 智能养花与数据分析教学设计
课题 智能养花与数据分析 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级下
教材分析 通过情景描述、实践探究、知识拓展和巩固练习等，将信息科技与新方法、新应用有机的结合在一起，帮助学生了解信息科技应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。学生通过对本教材的学习逐步掌握信息科技的相关知识，具备一定的科学精神和科技伦理，提高创新能力，夯实信息社会责任，发挥信息科技课程的独特育人价值，为数字强国培养优秀接班人和建设者。
教学目标 1、信息意识：针对简单问题,确定解决问题的需求和数据源,主动获取、筛选、分析数据,解决问题。2、计算思维：依据问题解决的需要,组织与分析数据,用可视化方式呈现数据之间的关系,支撑所形成的观点。3、数字化学习与创新：在学习过程中,选择恰当的数字设备支持学习,改变学习方式。4、信息社会责任：明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任和行为准则。
重点 1、了解数据、信息和数据分析的概念2、了解数据分析的目的和过程3、了解线性回归和逻辑回归的概念
难点 1、掌握一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系2、掌握预测高温时盆栽的用水量的程序
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 数据分析在国外早就广泛应用于各个领域，并有很多国家成立了相应的行业组织或管理机构，拥有专业的数据分析人员。随着企业的不断成长和行业规模的日渐扩大，规范市场运作、指导企业发展、监管行业自律的需求越来越突出，组建行业协会的呼声也越来越高。播放短片引出今天教学内容智能养花与数据分析。 观看视频思考：数据分析有哪些作用。 激发学生对数据分析的学习兴趣并快速进入学习状态
讲授新课 一、数据分析的作用1、数据分析是指用适当的统计分析方法对收集到的大量数据加以汇总、处理、分析，是有组织、有目的地收集数据、分析数据，使之成为信息的过程。2、数据也称为观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果。3、信息：指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。4、数据分析的目的是把隐藏在一大批杂乱无章的数据中的信息提炼出来，找出研究对象的内在规律。5、数据分析过程（1）识别信息需求；（2）收集数据；（3）分析数据；（4）评价并改进。练一练对智能养花系统的数据观察与结论分析。二、温度与用水量的数据分析1、线性回归是利用数理统计中的回归分析，确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。2、在线性回归中，只包含一个自变量和一个因变量，且二者的关系可用一条直线近似表示的回归分析方法称为一元线性回归分析。3、逻辑回归是是一种广义的线性回归分析模型，常用于数据挖掘，疾病自动诊断，经济预测等领域。4、线性回归和逻辑回归的区别。5、一元线性回归分析探究温度与用水量的数据关系。6、设置“温度与用水量关系”图表的程序。练一练输入线性回归算法的数据量的多少，是否会影响线性回归的结果呢？答：不会有明显变化，因为线性回归是利用数理统计中的回归分析，确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法，线性回归是无限接近真实的结果。三、预测高温时盆栽的用水量1、输入测试温度数值的程序。输入测试温度数值“32”，程序就会返回在该温度下的用水量。2、项目实施——不同生长期的蒜苗的用水量数据分析实验。对记录的生长周期（天）和用水量（L）进行数据分析，得到生长周期和用水量的模型。通过分析生长周期（天）和用水量（L）之间得出结论。答：早期的蒜苗需要的用水量更多，中期用水量开始减少，后面对用水量需求减少很多。不同季节蒜苗对用水量的要求也不一样，春夏季的用水量较高，秋冬季的用水量较少。练一练1、简述数据分析的概念和过程。2、简述线性回归和逻辑回归的概念。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务学生小组间讨论，共同完成任务。自主完成课堂练习 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务培养学生合作学习能力通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务培养学生自主学习能力
布置作业 1、描述两个变量间的数据关系模型，可以采用的方法是（ ）。 2、除了线性回归的数据分析方法，你还知道哪些数据分析的方法呢。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 本次课首先介绍了智能养花控制系统的组成，智能养花控制系统常见的执行器、智能开发板与水泵的连接方式、智能开发板控制水泵开关的程序，然后讲解控制系统消息的订阅和控制，最后探讨了自动控制浇水程序控制系统的调试。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、控制系统的组成1、智能养花系统工作过程2、智能养花控制系统的组成3、智能养花控制系统常见的执行器4、智能开发板与水泵的连接方式5、智能开发板控制水泵开关的程序二、控制系统消息的订阅和控制1、自动控制系统的概念2、自动控制系统的分类3、开闭环控制系统4、土壤湿度检测程序5、自动控制浇水程序三、控制系统的调试1、智能养花控制浇水量程序2、智能养花控制系统运行状态3、项目实施——班级智能养花系统之控制系统 学习、记忆、及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
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