资源简介

第五章 数据处理和可视化表达
一、项目简介
项目主题 典型城市空气质量变化研究
项目背景 2020 年 9 月 22 日在 75 届联合国大会上我国提出将努力在 2060 年实现“碳 中和 ”，2021 年 “碳达标 ”和“碳中和 ”首次写入政府工作报告， 2022 年 10 月 16 日召开的二十大也再次提到了碳达标。近几年，我国各地方政府先后采 取了一系列措施整治环境， 各个城市空气质量也都有了明显的改善， 中国对空 气质量的严格要求对推动全球气候治理起到关键性的推动作用。本项目以大数 据为依托， 对各典型城市的空气质量数据进行采集和分析， 进而探究数据背后 的真相。
对应教材 粤教版信息技 术必修 1《数据与计算》第五章 课时安排 4 课时
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“典型城市空气质量变化研究 ”为项目范例， 通过“典型城市空气质量变化研究 ”项目， 让学生认识和了解大数据，学会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）
（三）目标分析
1. 项目目标
本章以“典型城市空气质量变化研究 ”为项目范例， 通过“典型城市空气质量变化研究 ”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）能够理解对数据保护的意义；
（8）能够了解数据预处理及分析；
（9）能够体验多种数据分析技术；
（10）能够掌握选用恰当的工具处理数据；
（11）能够掌握总结和归纳数据分析的方法和步骤；
（12）能够了解数据可视化的两种类型；
（13）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；
（14）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
资源名称 清单及描述 形式（类型） 来源
课件 第五章 数据处理和可视化表达 （课件） 演示文稿 教师制作
微课 5-3 聚类分析程序介绍 微课视频 教师制作
学习资料 《近十年气象变化》 《探究大数据特征》 文档、视频 教师准备
软件工具 后羿采集器 软件 互联网
六、学习活动流程
七、教学过程
(
一
)第 课时 认识大数据 教学设计
环 节 课 堂 活 动 设计意图
创 设 情 ， 视 频 导 入 教师活动 在学习本节内容之前，请学生观看一则《近十年气象变化》视频 学生活动 观看视频感知大数据。 教师活动 请同学们思考，为什么视频中说我们的气象预测稳步提升？依据什么？ 学生活动 回答问题 教师活动 引入本节课内容——认识大数据 利 用 视 频 进 行 导入， 可 调 动 学 生 的 学 习热情， 同 时 给 予 学 生 直 观 感 知 大 数 据。
任 务 驱 动 ， 内 容 讲 解 1、 大数据概念 教师活动 ： 展示大数据的概念并讲解 大数据是指无法在可承受的时间范围内用常规软件工具进行高效 捕捉、管理和处理的信息集合， 是需要新处理模式才能具有更强 的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样 化的信息资产。 学生活动： 通 过 知 识讲授、 学 生 交 流讨论， 自 主 探 究 等 方 法， 学生 掌 握 本 节 课 主 要 知 识
环 节 课 堂 活 动 设计意图
观看 PPT 并听讲。 2、 大数据特征 教师活动 ： 已经学习了大数据的概念， 我们通过一则视频来总结大数据 的特征（从互联网产生大数据角度思考） 播放视频 学生活动 学生观看视频，并交流讨论，总结大数据的特征 教师活动 ： 提问学生，并对学生的总结进行反馈。 展示大数据的 4v 特征，并进行详细讲解。 1.数据体量大 2.数据类型繁多 3.价值密度低 4.数据变化快 学生活动 ： 观看 PPT 并认真听讲。 3、 大数据对日常生活的影响 教师活动 ： 请同学根据任务单，总结大数据对我们日常生活的影响。 学生活动 ： 打开任务单，进行案例阅读和总结内容填写。 教师活动： 结合学生的回答，根据案例讲解内容 方便支付、方便出行、方便购物与产品推销、方便看病与诊病 个人信息泄露、信息诈骗、信息伤害。 内容。
环 节 课 堂 活 动 设计意图
项 目 提 出 ， 小 组 合 作 教师活动： 大数据已和我们的生活息息相关，那么我们如何发挥大数据的优 势？ 目前，大数据应用于智慧预测中比较多。那我们就一起探索 大数据的智慧预测。 给出项目主题——探究典型城市空气质量的研究 典型城市有山西太原、安徽合肥、浙江杭州（3 选 1） 展示百度指数近年来对空气质量的关注度，提问学生为什么这几 年关注度不高现象。 学生活动 ： 小组成员之前根据主题进行典型城市的确定。 学 生 合 作 探 索 体 验 给 予 大 数 据 开 展 的项目， 并 项 目 学 习 单 完 成 项 目规划， 任 务 分 配。培养 其 逻 辑 思 维 能 力 和 团 结 合 作 能力。
项 目 规 划 ， 创 新 发 展 教师活动 ： 项目开展要经过数据采集、数据分析、数据可视化等阶段。前期 需要做好规划才能保证项目的顺利实施。 学生活动： 根据项目学习单，进行任务分配，并利用数字化工具思维导图 mindmaster 软件制作项目规划图。 教师活动： 巡视小组成员间任务分配以及各自操作，给予相关问题解答。 展示 ： 请小组成员展示其项目规划图， 其他学生听讲并给予自己小组内 容补充。
展 示 总 结 ， 反 思 升 华 教师活动 ： 教师展示小组项目规划图。 学生活动： 观看并调整自己组内规划图 教师活动： 教师利用思维导图总结。 目前我们已经进行了项目规划，请同学思考如何将项目付诸实践， 即如何采集太原/合肥/杭州空气质量数据。 知 识 性 内 容 的 小结， 将 知 识 技 能 尽 快 化 为 学 生 的 信 息素养。 给 予 学 生 课 后 思 考 方 向， 便于 数 据 采 集 的 开 展。

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