【碑林教育·“名師”+】名師有約——碑林區(qū)中小學(xué)信息技術(shù) 孫波“名師+”研修共同體

一年級數(shù)學(xué)組

<h3><font color="#010101">       孫波，高級教師，中小學(xué)信息技術(shù)教研員，陜西省碑林教師進修學(xué)校信息部主任。陜西省信息技術(shù)學(xué)科帶頭人，西安市信息技術(shù)學(xué)科帶頭人，西安市模范教師。從1998年開始，參與了歷次陜西省中小學(xué)《信息技術(shù)》教材的編寫與修訂工作，合編了陜西省《小學(xué)信息技術(shù)教師用書》，參與編寫了陜西省中小學(xué)《網(wǎng)絡(luò)道德安全教育》、《在編程中學(xué)會創(chuàng)造》等。主持過省市區(qū)各級課題研究，多篇論文發(fā)表。多年來一直從事中小學(xué)教師信息技術(shù)相關(guān)培訓(xùn)工作，被聘為陜西省中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程項目專家組成員、主講教師。參與省內(nèi)外信息技術(shù)相關(guān)國培、省培項目的培訓(xùn)和交流。一貫注重青年教師的培養(yǎng)工作。西安市智慧校園建設(shè)專家組成員，參與西安市中小學(xué)校智慧校園建設(shè)項目。</font></h3> <h3><font color="#010101">       突如其來的疫情，嚴重的影響了我們的正常教學(xué)秩序，面對疫情，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺、信息化學(xué)習(xí)工具、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源等與信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的話題被空前關(guān)注。在這“停課不停學(xué)”的非常時期，我們感受到了科學(xué)技術(shù)的重要性，體會到了信息技術(shù)與學(xué)科學(xué)習(xí)深度融合的科學(xué)性和必要性。同時，我們也要清醒的認識到我們廣大學(xué)科教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力還有待提高，我們要在應(yīng)用中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中提升，全面提高信息素養(yǎng)！齊心協(xié)力，科學(xué)規(guī)劃，協(xié)作實施，我們一定能在黨和政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，借助科學(xué)技術(shù)戰(zhàn)勝疫情！</font></h3> <h3 style="text-align: center"><b>名師觀點：深入研究實踐，推進人工智能教育</b></h3>        人工智能是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)，已成為社會發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力。我國于2017年發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確了我國新一代人工智能的發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。人工智能技術(shù)正在快速的應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域，深刻地改變著人類的生活方式和社會結(jié)構(gòu)，改變著人們的思維模式和解決問題的方式，對人類的學(xué)習(xí)、生活和工作有著重大的影響。對人工智能的認識和了解，是這個時代人們必修課程。教育信息化帶動教育現(xiàn)代化，人工智能占領(lǐng)著現(xiàn)代教育的制高點，只有打下堅實的教育基礎(chǔ)，才能讓我們的接班人牢牢把握科技的制高點。人工智能進入中小學(xué)校課堂教育，課程建設(shè)成為發(fā)展人工智能教育的關(guān)鍵，師資隊伍建設(shè)成為重中之重。<br>       人工智能賦能教育，核心是把人工智能落實到教學(xué)層面。在中小學(xué)，開展人工智能教育，讓人工智能進入課堂是大勢所趨。人工智能教育逐漸進入中小學(xué)，各校開展了形式各樣的人工智能教育教學(xué)活動，使人工智能教育緊跟信息時代大教育的發(fā)展步伐。但由于教育部沒有出臺義務(wù)教育階段人工智能教育的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，各地中小學(xué)人工智能教育教學(xué)處在各自為政的狀態(tài)，教學(xué)內(nèi)容、師資力量、教學(xué)方法模式差異極大。在一定的區(qū)域內(nèi)相對統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)，規(guī)范教學(xué)內(nèi)容，形成一系列科學(xué)的教學(xué)方法與教學(xué)模式，必將對人工智能教育在中小學(xué)的全面開展，起到積極的促進作用。<br>       當(dāng)前，碑林區(qū)中小學(xué)人工智能教育走在全市前列，對西安市人工智能教育發(fā)展具有引領(lǐng)作用。但碑林區(qū)內(nèi)各校人工智能教育發(fā)展不均衡，課程開設(shè)有差異，教學(xué)內(nèi)容不盡相同。在人工智能課程開設(shè)，課堂教學(xué)方法、教學(xué)模式有待進一步規(guī)范化、科學(xué)化。<br>      我們接下來要研究在本區(qū)域內(nèi)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定，不同類型教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)方法、教學(xué)模式研究。規(guī)范在區(qū)域內(nèi)開設(shè)人工智能課程的內(nèi)容，研究人工智能課程的教學(xué)方法、教學(xué)策略，總結(jié)出不同課型的教學(xué)模式。這將給本區(qū)域內(nèi)開設(shè)人工智能課程的學(xué)校及教師提供有益的幫助，有效推進人工智能教育教學(xué)在區(qū)域內(nèi)學(xué)校的全面開展。<br>       總之，要研究人工智能課程體系及教學(xué)模式，必先明確區(qū)域內(nèi)人工智能課程目標(biāo)，確定本區(qū)域人工智能課程教育教學(xué)內(nèi)容，分學(xué)段、分年級形成完整的課程體系。然后在教學(xué)實踐中，不斷探索教學(xué)方法和策略，形成不同教學(xué)內(nèi)容在不同學(xué)段的教學(xué)模式。進而推進教學(xué)模式應(yīng)用，使人工智能課程教學(xué)在本區(qū)域內(nèi)得到廣泛開展。<br> <h3><font color="#010101">       高中新課標(biāo)頒布以來，項目學(xué)習(xí)正在逐步走進信息技術(shù)課堂。項目學(xué)習(xí)的教學(xué)活動如何開展，是每位老師關(guān)注的焦點。我們通過西大附中朱麗花老師的《數(shù)據(jù)的可視化表達》教學(xué)設(shè)計，體驗項目學(xué)習(xí)在信息技術(shù)課程中的應(yīng)用。</font></h3> <div style="text-align: center;"><b><br></b></div><div style="text-align: center;"><b>《數(shù)據(jù)的可視化表達》教學(xué)設(shè)計</b></div><h5 style="text-align: center;"><b>西北大學(xué)附屬中學(xué) 朱麗花</b></h5><div style="text-align: center;"><b><br></b></div><b>     【課標(biāo)要求】</b><div><h3>       一、學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)：</h3>       1.在復(fù)雜情景中，認識數(shù)據(jù)分析對提高信息價值的重要性；<font color="#ed2308">（信息意識）</font><br>       2.確定問題解決方案，選用適當(dāng)?shù)臄?shù)字化工具或方法，獲取、組織、分析數(shù)據(jù)；<font color="#ed2308">（計算思維）</font><br>       3.有效運用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源與工具開展學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量；<font color="#ed2308">（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）</font><br>       4.采用簡單的技術(shù)手段，保護數(shù)據(jù)、信息以及信息設(shè)備的安全。<font color="#ed2308">（信息社會責(zé)任）</font><br>       二、內(nèi)容要求:<br>       1.針對具體學(xué)習(xí)任務(wù)，體驗數(shù)字化學(xué)習(xí)過程，感受利用數(shù)字化工具和資源的優(yōu)勢； <br>       2.通過典型的應(yīng)用實例，了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達的基本方法；<br>       3.根據(jù)任務(wù)需求，選用恰當(dāng)?shù)能浖ぞ呋蚱脚_處理數(shù)據(jù)，完成分析報告，理解對數(shù)據(jù)進行保護的意義。 <br>       三、學(xué)業(yè)要求：<br>       1.根據(jù)需要選用合適數(shù)字化工具開展學(xué)習(xí)；<br>       2.了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達的基本方法,能夠利用軟件工具或平臺對數(shù)據(jù)進行整理、組織、計算與呈現(xiàn)，并能通過技術(shù)方法對數(shù)據(jù)進行保護；<br>       3.在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上完成分析報告。<br>       四、學(xué)業(yè)質(zhì)量水平：<br>       水平1：針對典型的數(shù)據(jù)問題，利用軟件工具或平臺對數(shù)據(jù)進行整理、組織與計算，通過技術(shù)方法對數(shù)據(jù)進行保護；在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，能利用合適的統(tǒng)計分析圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果；<br><h3>       水平2：對日常生活中常見的問題，利用軟件工具或平臺準(zhǔn)確而有序地對數(shù)據(jù)進行整理、組織、計算與呈現(xiàn)，并妥善做好數(shù)據(jù)保護；在對數(shù)據(jù)進行綜合分析的基礎(chǔ)上撰寫分析報告。</h3></div> <b>     【項目設(shè)計】</b><div><b><br></b>       概述：本單元安排項目學(xué)習(xí)活動如下表：<br></div>       項目一：網(wǎng)絡(luò)購物平臺客戶行為數(shù)據(jù)分析及可視化表達<div>       一、情境設(shè)定：<br>       在網(wǎng)絡(luò)購物中，消費者的購物行為可以被數(shù)據(jù)服務(wù)器所記錄，比如瀏覽、購買過哪些商品、支付能力和消費習(xí)慣等，商戶可以依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用數(shù)據(jù)分析方法對大量的客戶數(shù)據(jù)進行整理、組織、計算和分析，推斷市場整體需求和個人消費偏好，從而確定營銷策略，為客戶提供適應(yīng)產(chǎn)品和個性化服務(wù)，增強市場競爭力。<br>       二、學(xué)習(xí)目標(biāo)：<br>       1. 認識大數(shù)據(jù)，能夠簡述大數(shù)據(jù)技術(shù)的主要特點；<br>       2. 知道數(shù)據(jù)采集的基本方法，能夠運用數(shù)據(jù)采集工具有效采集數(shù)據(jù)；<br>       3. 知道關(guān)聯(lián)分析、聚類分析等常用數(shù)據(jù)分析算法的數(shù)學(xué)原理，簡單了解貝葉斯統(tǒng)計分類技術(shù)；<br>       4. 會使用統(tǒng)計圖表及其他工具對數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行可視化表達，能夠借助圖表解釋、闡述分析結(jié)論。<br>       三、重點和難點：<br>       1.重點：運用數(shù)字化學(xué)習(xí)工具開展學(xué)習(xí)，利用計算思維采集并分析數(shù)據(jù)，對分析結(jié)果進行恰當(dāng)?shù)目梢暬磉_；<br>       2.難點：理解數(shù)據(jù)分析算法，掌握數(shù)據(jù)分析方法。<br>       四、核心知識與主要技能：<br><h3>       1.核心知識結(jié)構(gòu)：</h3></div>        2. 概念界定：<div>     （1）大數(shù)據(jù)：指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。<br>     （2）數(shù)據(jù)處理：是對數(shù)據(jù)的采集、存儲、檢索、加工、變換和傳輸。<br>     （3）數(shù)據(jù)分析：指用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析方法對收集來的大量數(shù)據(jù)進行分析，提取有用信息和形成結(jié)論，并對數(shù)據(jù)加以詳細研究和概括總結(jié)的過程。<br><h3>     （4）數(shù)據(jù)可視化：以恰當(dāng)?shù)囊曈X表現(xiàn)形式對數(shù)據(jù)進行展示、理解和詮釋。</h3><h3> 3. 主要技能：Excel數(shù)據(jù)輸入、整理、函數(shù)及自定義公式計算等；Python語言爬蟲程序、數(shù)據(jù)分析程序的錄入、調(diào)試和運行等。</h3>       三、項目活動評價：<br>       填寫《項目活動評價表》<br>       四、項目活動劃分：<br><h3>       本項目由四個主題活動構(gòu)成，每個活動占用一個課時。</h3></div> <b>【活動四】</b><div><b><br></b>       一、活動名稱：數(shù)據(jù)的可視化表達<br><h3>       二、活動要求：</h3><h3> 1.閱讀教材提供的“數(shù)據(jù)地圖”、“詞云”等案例，理解數(shù)據(jù)可視化概念及作用，分析各種數(shù)據(jù)類型的可視化呈現(xiàn)方式；</h3>       2.嘗試利用在線詞云圖生成網(wǎng)站，完成個性化的詞云圖，體驗數(shù)據(jù)可視化的效果及魅力；<br>       3.以小組為單位，分析討論并使用數(shù)據(jù)可視化表達工具Seaborn和Bokeh。學(xué)會選用恰當(dāng)?shù)墓ぞ呖梢暬磉_數(shù)據(jù)；<br>       三、拓展思考：<br>在數(shù)據(jù)可視化表達時，經(jīng)常有太多的指標(biāo)想要通過一個信息圖完成，這里面就出現(xiàn)一個問題，這些維度的所有數(shù)據(jù)真的需要一張圖表現(xiàn)嗎？表現(xiàn)出來的信息，其他人能看的明白嗎？所以數(shù)據(jù)降維，化繁為簡是數(shù)據(jù)可視化表達的首要工作，其次是數(shù)據(jù)清洗，去掉所謂的噪音，留下有價值的信息，有時拋棄一些數(shù)據(jù)會使可視化效果更美麗。最后經(jīng)過可視化表達后，我們還需要對處理結(jié)果進行分析和研究，重點是能夠讀懂背后蘊含及傳遞的信息，為決策提供依據(jù)；<br>       四、活動實施建議：<br>       1. 應(yīng)通過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)和可視化數(shù)據(jù)兩者的對照和比較，讓學(xué)生正確理解數(shù)據(jù)可視化的概念及作用。<br>       2. 能對數(shù)據(jù)可視化有一個客觀全面的認識。數(shù)據(jù)可視化本身是表層的東西，數(shù)據(jù)分析才是核心。可是一款優(yōu)秀的數(shù)據(jù)可視化一定要有深刻的內(nèi)涵。從技術(shù)的角度來說，要有大數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的智能因子在里面；從背景的角度來說，要源于實際，假大空、純粹只為了炫技的可視化并沒有什么意義； <br>       3. 數(shù)據(jù)分析類型主要分為三種，有關(guān)趨勢分析、有關(guān)比例分析、有關(guān)關(guān)系分析。處理不同的數(shù)據(jù)類型，可視化呈現(xiàn)方式具有差異，應(yīng)結(jié)合恰當(dāng)案例，學(xué)生有一個清晰總體的框架，讓學(xué)生正確理解，深刻體會。學(xué)會能根據(jù)不同的數(shù)據(jù)，選用恰當(dāng)?shù)目梢暬尸F(xiàn)方式；<br>       4. 給學(xué)生提供一些最新的可操作的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，讓學(xué)生親身體驗數(shù)據(jù)可視化工具。教學(xué)中不能只停留在教師講，學(xué)生知道的層次，而是應(yīng)該通過實際操作、討論分析等方法，讓學(xué)生深入體會數(shù)據(jù)可視化工具，感受它的魅力；<br>       5. 數(shù)據(jù)可視化表達是整個數(shù)據(jù)分析的最后一環(huán)。只有把數(shù)據(jù)可視化做得通俗易懂，才能讓更多人理解數(shù)據(jù)分析的內(nèi)涵，讀懂背后蘊含的信息，為決策提供依據(jù)； <br>       6. 知識拓展：</div><div>     （1）數(shù)據(jù)可視化常用到的三項技術(shù)，數(shù)據(jù)降維、關(guān)聯(lián)關(guān)系、扁平交互。<br>     （2）從技術(shù)角度來說,數(shù)據(jù)可視化的實施步驟主要有四項:需求分析,建設(shè)數(shù)據(jù)倉庫/數(shù)據(jù)集市模型,數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、加載，建立可視化分析場景。<br>     （3）大數(shù)據(jù)可視化面臨的挑戰(zhàn)主要指可視化分析過程中數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式,包括可視化技術(shù)和信息可視化顯示。<br><h3>　　 ①體量(Volume):使用數(shù)據(jù)量很大的數(shù)據(jù)集開發(fā),并從數(shù)據(jù)中獲得意義。</h3><h3>　　 ②多源(Variety):開發(fā)過程中需要盡可能多的數(shù)據(jù)源。</h3><h3>　　 ③高速(Velocity):企業(yè)不用再分批處理數(shù)據(jù),而是可以實時處理全部數(shù)據(jù)。</h3><h3>　　 ④質(zhì)量(Value):不僅為用戶創(chuàng)建有吸引力的信息圖和熱點圖,還能通過大數(shù)據(jù)獲取意見,創(chuàng)造商業(yè)價值。</h3><br><h3>一、單選題：</h3></div><div><h3> 1.以下關(guān)于數(shù)據(jù)可視化表達的敘述中，錯誤的是（）。</h3><h3> A. 數(shù)據(jù)可視化借助于圖形化手段，清晰有效地傳達與溝通信息</h3><h3> B. 我們要選擇合適的圖表類型，并以易于理解的方式呈現(xiàn)信息</h3><h3> C. 數(shù)據(jù)可視化將推動數(shù)據(jù)思維升華，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中新的業(yè)務(wù)邏輯</h3><h3> D. 數(shù)據(jù)可視化應(yīng)盡量采用3D、動畫、陰影以及色彩斑斕的形式</h3></div><div><h3> 2. 目前有多種成熟的知識可視化工具，下面( )不屬于這類可視化工具。</h3><p style="text-align: left;">            A.概念圖             B.思維導(dǎo)圖 </h3><p style="text-align: left;">            C.認知地圖          D.趨勢圖</h3><h3> 3. 常常用圖論可視化呈現(xiàn)方式來表述常見的關(guān)系模型，下列不適合用圖論的是（）。</h3><h3>        A.公司組織結(jié)構(gòu)圖        B.人類關(guān)系網(wǎng)</h3><h3>        C. 城市人流量檢測       D. 家譜樹 </h3><h3> 4. 可視化分析的運行過程可看作是( ) 的循環(huán)過程。</h3><h3>            A.數(shù)據(jù)→ 知識→ 數(shù)據(jù)       </h3><h3> B.知識→ 知識→ 知識</h3><h3>            C.數(shù)據(jù)→ 數(shù)據(jù)→ 數(shù)據(jù)     </h3><h3>   D.知識→ 數(shù)據(jù)→ 數(shù)據(jù)</h3><h3><br></h3></div><h3>二、簡述題：</h3><div>       1. 面對新高考科目改革，選科可以說是影響終身的“選擇”。試從興趣愛好與未來職業(yè)規(guī)劃設(shè)計調(diào)查方案（方案中應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的一般過程），了解同學(xué)們的現(xiàn)狀，為合理選科提供依據(jù)。<br>       作業(yè)完成質(zhì)量的水平劃分如下：<br>       水平一：畫出調(diào)查方案項目規(guī)劃圖，恰當(dāng)描述實際需求，合理劃分興趣愛好和職業(yè)規(guī)劃類型，規(guī)范設(shè)計問卷； <br>       水平二：在水平一的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)問卷的形式發(fā)放問卷，采集數(shù)據(jù)，掌握通過公式、函數(shù)圖表進行數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計的方法，能夠讀懂圖表傳遞的信息；<br><h3>       水平三：在水平二的基礎(chǔ)上，觀察數(shù)據(jù)及其初步統(tǒng)計的結(jié)果，展開小組討論，使用在線調(diào)查平臺的交叉分析工具對問卷中的一些數(shù)據(jù)進行交叉分析，挖掘更多的信息，給選科提供一些合理的建議。</h3></div>