资源简介

(共22张PPT)
八年级　物联网实践与探索
第四单元　第19课
数据呈现可视化
1
教学目标
本课要完成的两项任务
认识数据可视化，能为实际问题选图并读图。
02
01
了解作用
结合教室温度、智慧社区和航班记录，说明图表能帮我们看见什么。
02
选择方式
根据趋势、比例、分布或词频选择图表，用教室温度数据体验绘制折线图。
用带时点和读数的证据说明一个现象。
2
新知导入
同一间教室的两个测点
观察同一天窗边与门边的温度变化。两个测点都在整点记录。
03
教室测点示意
09:00—15:00 每小时记录一次
窗边 A
靠近窗户的一侧
门边 B
靠近门口的一侧
想判断哪一处温度变化更大，需要什么数据？
3
图表作用
统计量与时间记录
最高、最低和平均值可以概括数值范围。要定位最高值，还需要查看时间记录。
04
最高
37 ℃
最低
23 ℃
平均
约 26.9 ℃
窗边 A 的温度记录（教学仿真）
时间 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00
温度（℃） 23 24 25 26 37 27 26
查时间记录，定位到 13:00 的 37 ℃。
3
图表作用
折线图中的异常线索
把数据转化为图表或图形，就是数据可视化。折线能显示突变发生的时点。
05
温度（℃）
窗边 A
门边 B
教学仿真　横轴为采集时间
待核查时点
13:00
窗边 A 记为 37 ℃
相邻为 26 ℃、27 ℃。
门边 B 同时刻为 26 ℃。
请保留原记录并复核。
3
图表作用
智慧社区的整体概况
一张监测大屏可以汇总设备、用水、环境等信息，便于值班人员查看全局。
06
智慧社区数据监测（教学仿真）
设备状态
设备在线情况和待核查事件
用水监测
各时段的用水量变化
环境监测
温度与空气湿度等读数
先看整体状况，再到待核查的设备或点位查看详情。
3
图表作用
航班历史记录中的变化
比较同一航班最近几次实际到达时间与计划时间。图中正数表示晚到的分钟数。
07
航班历史到达记录（教学仿真）
4 / 5
5 次记录中有 4 次晚于计划到达
最近两次分别晚到 19 分钟、24 分钟。
历史变化可供出行参考，下一次请查看实际到达信息。
3
图表作用
学习活动 1 生活中的图表
小组举一个生活中的图表，说清它呈现了什么数据，帮助谁做什么。
08
发现异常
定位突然变化的读数
了解概况
同时看多个指标
发现趋势
观察一段时间内的变化
交流与决策
用图共享发现，给判断提供依据
示例 手机热水器的每日用水趋势图帮助住户查看用水变化。
4
图表方式
趋势与比例
表达随时间的变化，可以用折线图或柱形图。表达各部分占整体的大小，可以用饼图或环形图。
09
℃
步行 16 人 / 40%
公交 12 人 / 30%
骑行 8 人 / 20%
其他 4 人 / 10%
教学仿真　横轴为采集时间
步行 16 人，占全班 40%。
4
图表方式
散点图与位置分布
散点图用点的位置呈现数据的分布。与地图结合，可以显示点位在哪里、哪些区域更集中。
10
北侧道路
体育馆
校门口
学校周边空闲共享单车（教学仿真）
读点
每个点代表一辆空闲单车。
找聚集
校门口附近的点更集中。
先在地图上找到校门，再看附近点位。
4
图表方式
学习活动 2 课文标签云
标签云用字体大小表示词频。所选词语中，出现次数越多，字体越大。
11
花盆短文的标签云（词频示例）
小苗喜欢阳光。
阳光照着花盆。
花盆里的小苗长高了。
阳光充足时，要观察土壤，土壤太干就浇水。
1
分词
从短文中分出词语
2
词频统计
计算所选词出现次数
3
生成标签云
按词频设置字号
“阳光”出现 3 次。换一段课文，试着找出最常出现的关键词。
4
图表方式
按表达目的选择图表
先确定读者要比较的关系，再选图。一个图表应让读者容易找到所需信息。
12
要回答的问题 推荐的图表 重点观察
什么时候升温、降温 折线图或柱形图 按时间看变化
哪种方式占全班多少 饼图或环形图 看部分与整体的关系
空闲单车集中在哪里 散点图与地图 看位置与聚集
短文哪些词常出现 标签云 看词频与关键词
比较两个测点随时间的变化，用双折线图，共用时间轴和温度单位。
5
温度折线
学习活动 3 温度折线图的数据
先按测点筛选。每个测点按采集时间升序排列整行，使时间与温度一一对应。
13
横坐标 X
createdAt
采集时间
纵坐标 Y
valueMsg
温度（℃）
门边 B 温度记录（教学仿真）
时间 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00
温度（℃） 22 23 24 25 26 25 24
门边 B 的 13:00 对应 26 ℃。绘图前核对每一行的时间和温度。
5
温度折线
用 Python 绘制温度折线图
下面是绘图片段。df 是已准备并按时间排序的门边 B 数据表。
14
Matplotlib 绘图结果（教学仿真）
1
import matplotlib.pyplot as plt
2
X = df["createdAt"]
3
Y = df["valueMsg"]
4
plt.figure(figsize=(8, 6))
5
plt.title("Temperature")
6
plt.xlabel("Time")
7
plt.ylabel("Temperature (°C)")
8
plt.plot(X, Y)
9
plt.show()
figsize=(8, 6) 设置画布尺寸，单位为英寸。
5
温度折线
三种制图途径
无论用哪种工具，先选对数据列，绘图后核对标题、坐标、单位和数据点。
15
Python
设置画布与标题，使用 plot() 绘制折线，使用 show() 显示。
WPS 表格
选中时间与温度两列，插入折线图，检查标题和坐标。
物联平台
选择测点和时段，查看平台的温度趋势图。
绘图库示例 Matplotlib 用于 Python，ECharts 常用于网页。
plot() 绘折线，scatter() 绘散点，bar() 绘柱形。
6
巩固练习
教室数据可视化挑战
先匹配图表，再装配折线，最后用读数指出需要核查的记录。
16
第 1 关
图表分拣
拖动或点选任务卡，
匹配表达目的与图表。
第 2 关
折线装配
给 X、Y 匹配数据列，
按时间排序。
第 3 关
异常取证
找出异常时点，
选择复核动作。
开始挑战
根据即时提示纠错，可重玩。
教学仿真 · 完成后切回课件第 17 页
6
巩固练习
异常读数的复核
用点位、时点和读数描述发现，再决定下一步。
17
点位与时点
窗边 A，13:00
数据证据
窗边 37 ℃，门边同一时刻 26 ℃
下一步
保留并核对原始记录，检查传感器状态。
图表提示哪里值得核查。异常原因要结合原始记录和设备状态确认。
7
拓展提升
土壤湿度对比实验
用时间序列比较日照处和阴暗处的土壤湿度，为后续反馈控制提供依据。
18
探头与花盆的对照布置示意
1
检查读数
用三份湿度不同的土样试测，记录传感器读数。
2
设置对照
两盆土初始湿度相同，分别放日照处和阴暗处。
3
绘图比较
用同一时间轴与湿度量纲绘制两条折线。
主控板每 30 分钟采集并上传一次，持续一天。
8
课堂总结
从数据到可解释的图表
用图找线索，用记录核对结论。
19
1
明确问题
看趋势、比例、分布还是词频
2
匹配图表
选对图表与数据列
3
检查数据
核对时间顺序、单位和来源
4
读图复核
写出时点、点位、读数和下一步
分享图表时写明数据来源与单位，并标明仿真数据。
9
作业布置
绘制门边 B 的温度折线图
使用课件第 13 页的 7 条记录，可手绘或用电子表格绘制。
20
提交一张图和一句带时点、读数的发现
图中写明
标题、采集时间、温度（℃）、教学仿真
参考发现
13:00 为 26 ℃，此后降到 15:00 的 24 ℃。
自查顺序 时间是否有序 → 时点与温度是否对应 → 单位是否标出第19课 数据呈现可视化 教学设计
授课信息
单元 第四单元 简易物联系统实践 课题 数据呈现可视化 课时 1课时
学段/课型 八年级/新授课 授课时间 授课教师
教学分析
一、学情分析 学生已在第18课练习排序、筛选和统计，也见过柱形图和饼图。容易凭图形外观选图，或把折线突变直接当作设备故障。本课先比较统计量与原记录，再让学生选图、配轴、找点并复核。
二、教材分析 本课位于《物联网实践与探索》第四单元（教材第90—94页）。学习数据可视化的作用和常见方式，用教室温度数据体验绘制折线图，为第20课根据数据设计反馈控制算法作准备。
素养目标 信息意识 从教室温度折线图定位待核查的时点，能举例说明可视化的作用。
计算思维 根据趋势、占比、分布或词频的表达目的，选择图表并说明理由。
数字化学习与创新 在仿真中为温度折线图匹配数据列并按时间排序，读懂 Python 绘图关键语句。
信息社会责任 分享图表时说明数据来源和单位，发现异常时保留原记录、先核查再下结论。
四、教学重点 1．理解可视化在发现异常、把握概况、观察趋势和交流决策中的作用。 2．根据表达目的选图，用有序且对应的时间、温度数据绘制折线图。
四、教学难点 将实际问题转化为恰当的图表和坐标设置，并用具体时点与读数解释图中现象。
五、教学方法 情境对照、任务探究、演示操作。教师预先把 PPT 与互动 HTML 放在同一文件夹，准备可投影的 A、B 两组仿真记录。 有 Python 环境可演示代码。有电子表格或物联平台可演示相同的选列与制图过程。也可直接离线使用互动网页。
六、教学过程 教学内容 设计意图
新课导入 教师活动 展示同一间教室的窗边 A、门边 B 两个测点。教师出示窗边 A 的最高 37 ℃、最低 23 ℃、平均约 26.9 ℃，请学生说明仅凭这些统计量能否知道最高值出现的时间。 学生活动 指出还要查看带时间的记录。结合第18课回忆统计量能概括数据，提出用图看变化。 让学生带着“什么时候发生变化”进入本课。
六、教学过程 教学内容 设计意图
新课讲授 19.1 数据可视化的作用 教师活动 把窗边 A、门边 B 的记录绘成双折线图。追问“哪个点需要核查，有什么证据？”引导对照 A 在 12:00、13:00、14:00 的 26、37、27 ℃，并查同一时刻 B 为 26 ℃。可视化把数据转化为图表或图形，便于发现和定位异常。 结合教材大屏与航班案例，说明大屏汇总设备状态、用水与环境信息，便于看概况。航班仿真历史中 5 次有 4 次晚于计划，能为安排出行提供参考。图表也便于共享信息、讨论与决策。 学习活动 1。请小组举一例生活中的图表，说清它呈现什么、帮助谁做什么。 学生活动 报告 13:00 窗边 A 的 37 ℃需核查。可举手机热水器的每日用水趋势图，说明住户能查看用水变化。 用异常、概况和趋势三个案例区分图表的作用，练习用数据说明发现。
新课讲授 19.2 常见的数据可视化方式 教师活动 用折线图看门边温度随时间变化。柱形图也可比较不同时间的数值。用环形图呈现 40 人出行方式占比，步行 16 人，占 40%。用散点与示意地图看空闲单车的位置和聚集情况。 学习活动 2。演示标签云的分词、词频统计、按频次绘图。用花盆短文举例，“阳光”出现 3 次，在所选词中字体最大。引导学生在熟悉的语文课文中试选关键词，有条件可用在线工具生成标签云。 学生活动 说出趋势、比例、分布、词频分别用什么图表示，结合原文判断大字词语与主题的关系。 从数据关系出发选图，理解词频图仍需结合语境阅读。
新课讲授 19.3 体验温度折线图 教师活动 学习活动 3。提出“门边温度怎样变化，怎样比较两个测点？”演示用已清洗的门边 B 数据表 df，按采集时间升序排列整行，再把 createdAt 赋给横坐标 X，valueMsg 赋给纵坐标 Y。对照教材图19.4，边指代码边看绘图结果。 import matplotlib.pyplot as plt X = df["createdAt"] Y = df["valueMsg"] plt.figure(figsize=(8, 6)) plt.title("Temperature") plt.xlabel("Time") plt.ylabel("Temperature (°C)") plt.plot(X, Y) plt.show() df 已准备好，框内为绘图片段。figsize 的单位是英寸。plot 绘折线，show 显示图形。可用 WPS 表格选中时间与温度两列，插入折线图，核对标题、单位与数据点。ECharts 常用于网页图表。 学生活动 指出图中 13:00 对应 26 ℃。画双折线时按测点分别整理，使用同一时间轴和温度单位。 建立数据列与坐标点的对应关系，理解排序时应整行移动。
六、教学过程 教学内容 设计意图
巩固提升 教师活动 在 PPT 第16页点击“开始挑战”，开展“教室数据可视化挑战”。教师巡视或组织同桌轮流操作，依据页面的即时反馈追问选图和纠错理由。 通关后切回课件第17页。提问“发现突变后，你要查什么？”让学生说出时点、点位、读数及至少一项复核动作。 学生活动 图表分拣。拖动或点选任务卡，匹配趋势、比例、分布与词频对应的图表。折线装配。将时间放在 X、温度放在 Y，按时间排序，观察折线怎样变化。异常取证。点击 13:00 窗边 A 的 37 ℃点，对照门边 B 的 26 ℃，选择核对原始记录和传感器状态。根据错因提示修正，可重新挑战。 检查能否选对图表、排好数据、读出异常线索并提出复核办法。
拓展提升 教师活动 联系教材的物联花盆实验。先用三份不同湿度的土样检查传感器读数，再把初始湿度相同的两盆土放在日照处与阴暗处。尽量保持土量、容器和探头插入深度一致。主控板每30分钟采集、上传一次，持续一天。 学生活动 说明怎样把两处湿度记录画在同一张折线图上。结合曲线与采集条件，讨论数据怎样为植物角选址或后续浇水判断提供依据。 将方法迁移到物联花盆，给第20课的反馈控制留下数据依据。
新课总结 教师活动 请学生用本课数据复述“明确问题、匹配图表、检查数据、读图复核”。提醒展示时写明来源和单位。 学生活动 用“点位、时点、读数、下一步”四项说明一条图中发现。 检查学生能否把方法用于自己的解释。
作业布置 教师活动 用课件第13页门边 B 的 7 条仿真记录绘一张折线图，可手绘或用电子表格。标注标题、时间、温度单位和“教学仿真”，写一句带时点和读数的发现。 学生活动 自查时间顺序、数据一一对应和单位。参考发现为 13:00 达到 26 ℃，此后降至 15:00 的 24 ℃。 以图和一句证据检验独立制图、读图能力。
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