【碑林教育·“名師”+】名師有約——碑林區中小學信息技術孫波“名師+”研修共同體

一年級數學組

<h3><font color="#010101">       孫波，高級教師，中小學信息技術教研員，陜西省碑林教師進修學校信息部主任。陜西省信息技術學科帶頭人，西安市信息技術學科帶頭人，西安市模范教師。從1998年開始，參與了歷次陜西省中小學《信息技術》教材的編寫與修訂工作，合編了陜西省《小學信息技術教師用書》，參與編寫了陜西省中小學《網絡道德安全教育》、《在編程中學會創造》等。主持過省市區各級課題研究，多篇論文發表。多年來一直從事中小學教師信息技術相關培訓工作，被聘為陜西省中小學教師信息技術應用能力提升工程項目專家組成員、主講教師。參與省內外信息技術相關國培、省培項目的培訓和交流。一貫注重青年教師的培養工作。西安市智慧校園建設專家組成員，參與西安市中小學校智慧校園建設項目。</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秩序，面對疫情，網絡學習平臺、信息化學習工具、網絡學習、網絡學習資源等與信息技術、網絡技術相關的話題被空前關注。在這“停課不停學”的非常時期，我們感受到了科學技術的重要性，體會到了信息技術與學科學習深度融合的科學性和必要性。同時，我們也要清醒的認識到我們廣大學科教師的信息技術應用能力還有待提高，我們要在應用中學習，在學習中提升，全面提高信息素養！齊心協力，科學規劃，協作實施，我們一定能在黨和政府的正確領導下，借助科學技術戰勝疫情！</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>        人工智能是引領未來的戰略性技術，已成為社會發展和經濟發展的重要推動力。我國于2017年發布了《新一代人工智能發展規劃》，明確了我國新一代人工智能的發展戰略目標。人工智能技術正在快速的應用于社會的各個領域，深刻地改變著人類的生活方式和社會結構，改變著人們的思維模式和解決問題的方式，對人類的學習、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代化，人工智能占領著現代教育的制高點，只有打下堅實的教育基礎，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校課堂教育，課程建設成為發展人工智能教育的關鍵，師資隊伍建設成為重中之重。<br>       人工智能賦能教育，核心是把人工智能落實到教學層面。在中小學，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，各校開展了形式各樣的人工智能教育教學活動，使人工智能教育緊跟信息時代大教育的發展步伐。但由于教育部沒有出臺義務教育階段人工智能教育的相關標準和規范，各地中小學人工智能教育教學處在各自為政的狀態，教學內容、師資力量、教學方法模式差異極大。在一定的區域內相對統一教學目標，規范教學內容，形成一系列科學的教學方法與教學模式，必將對人工智能教育在中小學的全面開展，起到積極的促進作用。<br>       當前，碑林區中小學人工智能教育走在全市前列，對西安市人工智能教育發展具有引領作用。但碑林區內各校人工智能教育發展不均衡，課程開設有差異，教學內容不盡相同。在人工智能課程開設，課堂教學方法、教學模式有待進一步規范化、科學化。<br>      我們接下來要研究在本區域內人工智能課程教學內容的設定，不同類型教學內容的教學方法、教學模式研究。規范在區域內開設人工智能課程的內容，研究人工智能課程的教學方法、教學策略，總結出不同課型的教學模式。這將給本區域內開設人工智能課程的學校及教師提供有益的幫助，有效推進人工智能教育教學在區域內學校的全面開展。<br>       總之，要研究人工智能課程體系及教學模式，必先明確區域內人工智能課程目標，確定本區域人工智能課程教育教學內容，分學段、分年級形成完整的課程體系。然后在教學實踐中，不斷探索教學方法和策略，形成不同教學內容在不同學段的教學模式。進而推進教學模式應用，使人工智能課程教學在本區域內得到廣泛開展。<br> <h3><font color="#010101">       高中新課標頒布以來，項目學習正在逐步走進信息技術課堂。項目學習的教學活動如何開展，是每位老師關注的焦點。我們通過西大附中朱麗花老師的《數據的可視化表達》教學設計，體驗項目學習在信息技術課程中的應用。</font></h3> <div style="text-align: center;"><b><br></b></div><div style="text-align: center;"><b>《數據的可視化表達》教學設計</b></div><h5 style="text-align: center;"><b>西北大學附屬中學朱麗花</b></h5><div style="text-align: center;"><b><br></b></div><b>     【課標要求】</b><div><h3>       一、學科核心素養目標：</h3>       1.在復雜情景中，認識數據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，選用適當的數字化工具或方法，獲取、組織、分析數據；<font color="#ed2308">（計算思維）</font><br>       3.有效運用數字化學習資源與工具開展學習，提高學習質量；<font color="#ed2308">（數字化學習與創新）</font><br>       4.采用簡單的技術手段，保護數據、信息以及信息設備的安全。<font color="#ed2308">（信息社會責任）</font><br>       二、內容要求:<br>       1.針對具體學習任務，體驗數字化學習過程，感受利用數字化工具和資源的優勢； <br>       2.通過典型的應用實例，了解數據采集、分析和可視化表達的基本方法；<br>       3.根據任務需求，選用恰當的軟件工具或平臺處理數據，完成分析報告，理解對數據進行保護的意義。 <br>       三、學業要求：<br>       1.根據需要選用合適數字化工具開展學習；<br>       2.了解數據采集、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據進行整理、組織、計算與呈現，并能通過技術方法對數據進行保護；<br>       3.在數據分析基礎上完成分析報告。<br>       四、學業質量水平：<br>       水平1：針對典型的數據問題，利用軟件工具或平臺對數據進行整理、組織與計算，通過技術方法對數據進行保護；在數據分析的基礎上，能利用合適的統計分析圖表呈現數據分析結果；<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確而有序地對數據進行整理、組織、計算與呈現，并妥善做好數據保護；在對數據進行綜合分析的基礎上撰寫分析報告。</h3></div> <b>     【項目設計】</b><div><b><br></b>       概述：本單元安排項目學習活動如下表：<br></div>       項目一：網絡購物平臺客戶行為數據分析及可視化表達<div>       一、情境設定：<br>       在網絡購物中，消費者的購物行為可以被數據服務器所記錄，比如瀏覽、購買過哪些商品、支付能力和消費習慣等，商戶可以依靠大數據技術，利用數據分析方法對大量的客戶數據進行整理、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，為客戶提供適應產品和個性化服務，增強市場競爭力。<br>       二、學習目標：<br>       1. 認識大數據，能夠簡述大數據技術的主要特點；<br>       2. 知道數據采集的基本方法，能夠運用數據采集工具有效采集數據；<br>       3. 知道關聯分析、聚類分析等常用數據分析算法的數學原理，簡單了解貝葉斯統計分類技術；<br>       4. 會使用統計圖表及其他工具對數據分析結果進行可視化表達，能夠借助圖表解釋、闡述分析結論。<br>       三、重點和難點：<br>       1.重點：運用數字化學習工具開展學習，利用計算思維采集并分析數據，對分析結果進行恰當的可視化表達；<br>       2.難點：理解數據分析算法，掌握數據分析方法。<br>       四、核心知識與主要技能：<br><h3>       1.核心知識結構：</h3></div>        2. 概念界定：<div>     （1）大數據：指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合。<br>     （2）數據處理：是對數據的采集、存儲、檢索、加工、變換和傳輸。<br>     （3）數據分析：指用適當的統計分析方法對收集來的大量數據進行分析，提取有用信息和形成結論，并對數據加以詳細研究和概括總結的過程。<br><h3>     （4）數據可視化：以恰當的視覺表現形式對數據進行展示、理解和詮釋。</h3><h3> 3. 主要技能：Excel數據輸入、整理、函數及自定義公式計算等；Python語言爬蟲程序、數據分析程序的錄入、調試和運行等。</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：數據的可視化表達<br><h3>       二、活動要求：</h3><h3> 1.閱讀教材提供的“數據地圖”、“詞云”等案例，理解數據可視化概念及作用，分析各種數據類型的可視化呈現方式；</h3>       2.嘗試利用在線詞云圖生成網站，完成個性化的詞云圖，體驗數據可視化的效果及魅力；<br>       3.以小組為單位，分析討論并使用數據可視化表達工具Seaborn和Bokeh。學會選用恰當的工具可視化表達數據；<br>       三、拓展思考：<br>在數據可視化表達時，經常有太多的指標想要通過一個信息圖完成，這里面就出現一個問題，這些維度的所有數據真的需要一張圖表現嗎？表現出來的信息，其他人能看的明白嗎？所以數據降維，化繁為簡是數據可視化表達的首要工作，其次是數據清洗，去掉所謂的噪音，留下有價值的信息，有時拋棄一些數據會使可視化效果更美麗。最后經過可視化表達后，我們還需要對處理結果進行分析和研究，重點是能夠讀懂背后蘊含及傳遞的信息，為決策提供依據；<br>       四、活動實施建議：<br>       1. 應通過傳統數據和可視化數據兩者的對照和比較，讓學生正確理解數據可視化的概念及作用。<br>       2. 能對數據可視化有一個客觀全面的認識。數據可視化本身是表層的東西，數據分析才是核心。可是一款優秀的數據可視化一定要有深刻的內涵。從技術的角度來說，要有大數據整理、數據分析和數據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. 數據分析類型主要分為三種，有關趨勢分析、有關比例分析、有關關系分析。處理不同的數據類型，可視化呈現方式具有差異，應結合恰當案例，學生有一個清晰總體的框架，讓學生正確理解，深刻體會。學會能根據不同的數據，選用恰當的可視化呈現方式；<br>       4. 給學生提供一些最新的可操作的數據可視化系統，讓學生親身體驗數據可視化工具。教學中不能只停留在教師講，學生知道的層次，而是應該通過實際操作、討論分析等方法，讓學生深入體會數據可視化工具，感受它的魅力；<br>       5. 數據可視化表達是整個數據分析的最后一環。只有把數據可視化做得通俗易懂，才能讓更多人理解數據分析的內涵，讀懂背后蘊含的信息，為決策提供依據； <br>       6. 知識拓展：</div><div>     （1）數據可視化常用到的三項技術，數據降維、關聯關系、扁平交互。<br>     （2）從技術角度來說,數據可視化的實施步驟主要有四項:需求分析,建設數據倉庫/數據集市模型,數據抽取、清洗、轉換、加載，建立可視化分析場景。<br>     （3）大數據可視化面臨的挑戰主要指可視化分析過程中數據的呈現方式,包括可視化技術和信息可視化顯示。<br><h3>　　 ①體量(Volume):使用數據量很大的數據集開發,并從數據中獲得意義。</h3><h3>　　 ②多源(Variety):開發過程中需要盡可能多的數據源。</h3><h3>　　 ③高速(Velocity):企業不用再分批處理數據,而是可以實時處理全部數據。</h3><h3>　　 ④質量(Value):不僅為用戶創建有吸引力的信息圖和熱點圖,還能通過大數據獲取意見,創造商業價值。</h3><br><h3>一、單選題：</h3></div><div><h3> 1.以下關于數據可視化表達的敘述中，錯誤的是（）。</h3><h3> A. 數據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信息</h3><h3> C. 數據可視化將推動數據思維升華，發現數據中新的業務邏輯</h3><h3> D. 數據可視化應盡量采用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方式來表述常見的關系模型，下列不適合用圖論的是（）。</h3><h3>        A.公司組織結構圖        B.人類關系網</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( ) 的循環過程。</h3><h3>            A.數據→ 知識→ 數據       </h3><h3> B.知識→ 知識→ 知識</h3><h3>            C.數據→ 數據→ 數據     </h3><h3>   D.知識→ 數據→ 數據</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規劃設計調查方案（方案中應當體現數據處理的一般過程），了解同學們的現狀，為合理選科提供依據。<br>       作業完成質量的水平劃分如下：<br>       水平一：畫出調查方案項目規劃圖，恰當描述實際需求，合理劃分興趣愛好和職業規劃類型，規范設計問卷； <br>       水平二：在水平一的基礎上，以網絡問卷的形式發放問卷，采集數據，掌握通過公式、函數圖表進行數據計算和統計的方法，能夠讀懂圖表傳遞的信息；<br><h3>       水平三：在水平二的基礎上，觀察數據及其初步統計的結果，展開小組討論，使用在線調查平臺的交叉分析工具對問卷中的一些數據進行交叉分析，挖掘更多的信息，給選科提供一些合理的建議。</h3></div>