信息技术必修1 数据与计算4.2 大数据处理优质课教案设计

课程标准

和

教学目标

编程处理数据（2）Python分析数据实践

教材内容：第四章 4.2.2 编程处理数据--3.利用Python分析数据实践

适应的课程标准：

1.4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。

1.5根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据。

教学目标：

●了解数据分析问题的分析方法和问题解决的基本思路。

●会运用Python程序语言，调用相应程序模块完成一定的数据处理任务，得出数据分析结论。

指向的核心素养：

信息意识：能够根据给定任务的需要，明确需要解决问题的关键；在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。

计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，设计、选择算法，并利用Python语言实现这一方案。

教学环境：有教学控制软件的多媒体机房。

建议课时：1课时

教学活动设计

教学环节

教学过程

设计意图

新课导入

创设问题情境，提出问题：

①班级中哪个姓氏的学生人数最多？请描述统计过程及结果。

②如何统计全校学生中排名前三的姓氏？请描述统计过程及结果。

③如何统计全市、全省乃至全国排名前20的姓氏？请描述统计过程及结果。

学生讨论并回答问题：

问题①: 在小规模数据集中找最值，学生可以不使用工具软件直接分析全班学生的姓名数据，推理答案。

问题②:在较大规模的数据集中找最值，需要借助简单的数据处理软件（如Excel）分析全校学生姓名数据。

问题③: 在更大规模的数据集中找最值，使用简单的数据处理软件（如Excel）效率比较低，可以编程处理。

处理三个问题的基本过程：

分析问题，形成问题解决方案→收集数据→处理数据→呈现结果

从学生生活实际出发，创设问题情境，提出不同数据规模的姓氏统计问题，引导学生从数据分析的视角，对比分析、思考不同数据规模问题的解决方案，理清数据分析的思路，导入新课。

知识讲解

教师使用PPT，和学生一起分析教材中数据分析实例“身边的百家姓”。

分析问题：

①理解姓名数据集“xm.csv”：数据规模、数据格式、数据类型。

②明确数据分析的目的：分析数据集中姓氏的构成情况。

③理清数据分析的基本方法及过程：统计数据集中不同姓氏的人数→排序不同姓氏的人数→可视化呈现析→观察、分析→描述分析结果。

分析程序：

①算法基本流程：打开存放居民姓名的文件，利用循环结构提取所有姓氏→构造Dataframe数据结构组织储存数据→利用Dataframe的函数分组统计、排序各姓氏的人数→利用matplotlib模块函数图形化显示结果。

②复姓与单姓的处理：先定义复姓集合；如果姓名的前两字在复姓集合内，就认为是复姓中的一个；否则按单姓处理。

有了导入的铺垫，学生对姓氏处理算法有了初步的理解，趁热打铁，让学生根据实例统计分析当地近年来居民姓名中名的情况，从而实现知识要点的内化。

分析问题的步骤设计，引导学生领悟生成解决问题方案过程中的思路。

分析程序的设计，从基本流程到关键点突破，引导学生先把握整体思路再聚焦关键点的程序分析方法。

实践体验

布置任务：在Python中实践教材教材中数据分析实例“身边的百家姓”。

在充分分析的基础上，独立运用前面课上所学数据分析、pandas模块、matplotlib模块知识，实践编程实现数据分析的过程和方法，丰富数据分析的经验，感悟数据分析的方法。

学习评价

通过过程观察、个别指导、适时干预，推进实践进程。

交流、总结实践过程中遇到的主要问题。

通过过程观察和适时干预，保障实践活动顺利开展；通过交流、总结，帮助学生解决实际过程中遇到的难题，促进学生对编程处理数据基本过程和方法的理解，发展计算思维。

实践探索

布置任务：在“身边的百家姓”实例基础上，按小组进一步理解数据集“xm.csv”中数据，选择不同视角，挖掘、提取姓名数据中蕴含的信息。如：姓名数据中名的构成情况、复姓的情况、和自己同名或同姓的情况等。

在“身边的百家姓”实例分析和实践基础上，引领学生多角度分析数据、发现问题、解决问题。从而拓展学生的思维广度和深度，发展学生创造性思维。

学习评价

学生分组探究过程中，教师通过观察、个别指导、适时干预等方式推进节奏与合作成效。

通过小组内讨论、小组交流，确定小组研讨内容的合理性、正确性。

通过教师点评、小结，促进学生数据分析知识的理解与建构。

教师通过观察、个别指导、适时干预确保活动进程；通过小组讨论、交流，保障各小组进行的数据分析的合理性；通过教师点评、小结，增强整体知识的建构。

反馈

每人一个小便签，在便签上请同学们写上今天的收获、困惑，用一句话总结数据、呈现数据分析的一般方法，贴在黑板上。

常规活动，每次下课前让学生完成“收获-困惑-理解”的便签，以便及时掌握学情。

作业布置

基础作业（面向所有学生）：

完成教材第138页“思考与练习”第2题

完成教材第143页“巩固与提高”第4题

完成本条目课后练习的1-5题。

提升作业（面向学有余力学生）：

完成本条目课后练习的6题。

基础作业，促进学生对课堂内容进行反思、整理，巩固学习效果、促进思维发展。提升作业，根据学生的基础、能力布置作业，满足不同层次的学生需求。

教学设计思路

按本章第一节课前对全章的整体规划和设计，本条目1课时，内容主要包利用Python分析数据的实际。

本条目“Python分析数据实践”的内容，数据分析方法与实践深度融合，我采用了讲授法、实践法、探究法。

新课导入，从学生生活实际出发，创设问题情境，提出不同数据规模的姓氏统计问题，引导学生从数据分析的视角，对比分析、思考不同数据规模问题的解决方案，理清数据分析的思路，导入新课。

数据分析项目实例的实施，教师可以先引领学生共同分析“身边的百家姓”项目问题，形成基本解决方案，在这一过程中渗透、讲解分析问题的基本方法和思路；然后引领学生共同分析教材中“身边的百家姓”项目程序中算法的基本流程及算法实现的关键点，并在过程中渗透程序分析的基本方法。在此基础上要求学生实践教材中“身边的百家姓”程序实现，探究姓名数据中还能发现和挖掘出那些有意义的信息，让学生从问题解决出发，体验利用python分析数据过程和方法。

数据分析项目实例的实施，使学生从抽象到具体地理解利用Python分析处理数据的特点，提炼数据分析的步骤与方法，提升学生的计算思维；再通过项目实践，让学生亲身实践，自己编写程序解决实际的问题，将新的知识模块纳入原有知识体系，实现知识的升华。

针对

核心素养培养的

设计考虑

本条例各个核心素养的具体落点分析如下：

信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，明确解决问题的关键，在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值”。

计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，设计、选择算法，并利用Python语言实现这一方案。

本条目教学中，“身边的百家姓”数据分析项目实例的实施分为两阶段：第一阶段实践教材中数据分析实例“身边的百家姓”，教师引领学生根据解决问题的需要，逐步分析问题，明确解决问题的关键，确定解题方法和思路；第二阶段要求学生应用第一阶段中问题分析和解决的方法，选择不同视角，挖掘、提取姓名数据中蕴含的信息。两个阶段的问题分析和解题思路设计，都在增强学生的信息意识的同时很好的发展计算思维。

同时，第二阶段的项目实例实施过程中还采用了小组合作的学习方式，在解决问题的过程中，既发挥了小组合力的优势，又提升了学生的协作意识。