浙教版 (2019)选修1 数据与数据结构第六章 大数据时代数据的组织6.2 POI数据的组织与应用优秀教案

课程标准

和

教学目标

POI数据的组织与应用

教材内容：POI数据的组织与应用

适应的课程标准：

1.3 结合生活实际，理解数据结构的概念，认识数据结构在解决问题过程中的重要作用。

教学目标：

● 提供相关软件，指导学生熟悉POI数据的特点。

● 结合大数据操作的相关理念，引领学生能用专业的视角分析POI数据处理中用到的数据结构和算法。

● 启发学生根据已有生活经验，设想能够应用POI数据开展各种社会活动的案例并对活动的可行性进行分析、评估。

指向的核心素养：

●信息意识：有目的获取信息，乐于分享。本节课重视学生通过网络“感知POI数据”，有意识地获取与POI数据相关的信息；并根据专业知识的需求，主动搜集与大数据组织与管理相关的资料。

●计算思维：用数据结构表达数据的逻辑关系。在前面的学习中，学生已逐步树立起用常见数据结构表达数据的方式。在本节课的学习中，学生以更高级的数据结构来组织和管理数据，且以更先进的算法来处理数据；本节课所涉及的知识难度虽然有点大，但会以合理的方式落实教学目标。

●数字化学习与创新：运用数字化工具建构知识。本节课的内容可以认定是“从现象到本质”的探究，POI数据在日常生活中虽然随处可见，但其蕴含的强大知识背景还需我们深入学习才能了解，学生在本节课的学习中，将充分发挥数字化学习的优势，衍生出自己新的想法并尝试实践。

●信息社会责任：能够分析数据与社会各领域间的关系；对信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度。源于生活的教学背景，随着知识的逐步铺开，最后回归事实的解决方法形成与创新。本节课学生将体会到数据、技术与社会的密切联系，并在下一节课的项目挑战中得到充分发挥。

学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，python编程环境。

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

情境导入

导入1：打开某共享单车信息平台，了解该共享单车在本市区的服务点设置情况，思考这些服务点的设置与该区域的公民生活状况有无必然联系？。

导入2：选择文件夹“北京地铁”中的plotVisualization.py文件（需要提前安装好相应库），以指定经纬度（以北京地铁的四惠东站）的兴趣点为中心，显示对应的网页文件，滚动鼠标滑轮对地图放大或者缩小，感知POI数据的特点。

感知POI数据的特点以及在不同应用中的存在形式，为下一步揭开POI数据的真面目奠定基础。

学习任务：POI数据的组织与表示

●学习任务：POI数据的组织与表示

知识讲解

①结合已获取到的POI信息，分解其包含的数据内容。

②带领学生一起回顾大数据存储与计算的基础框架思想（Hadoop与MapReduce相关知识），映射至POI数据组织管理的大致形式。学生回顾、讨论，教师总结：数组查找的优势是有序时二分查找时间复杂度O(Log2n)，但插入时间复杂度O(n)；链表插入时间复杂度O(1)，但查找时间复杂度O(n)。

通过回顾必修1中的“数据处理与应用”大数据处理相关知识，了解大数据处理的基本思想与架构，使学生更容易理解POI数据的组织和表示。

自主学习

●自主学习

结合书本内容与教师提供的学习资料，学生自学并简要了解空间索引技术、GeoHash算法等内容。教师随时做好辅导答疑的工作。

简要了解相关技术核心内容，为问题讨论环节实施开放性的思考积聚灵感。

问题与讨论

教师布置讨论任务：以查询自己所处位置50米范围内的POI数据为例，试着讨论引入空间索引技术的必要性。

作为本节课落实知识的最重要载体，此环节的问题与讨论维系着从简单思考到思维迭代并完成方案优化的自然递进。

拓展学习

GeoHash算法的主要思想是什么？

课堂小结

知识梳理：

①POI数据的概念；

②POI数据的组织与表示；

③POI数据处理中的数据结构与算法分析。

帮助学生整理知识

作业布置

可以进一步了解空间索引技术中用到的高级数据结构相关信息；另外思考并预习下一节课的项目挑战（“模拟创业”）的实施框架。为下阶段的学习提供努力的方向。

课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。

教学设计思路

作为数据结构部分的最后“点睛之作”，其“不可逾越”的专业负担成为了课堂教学难以突破的障碍，如何让学生颠起脚尖就能触碰技术前沿的新事物，教学设计时将更多地考虑如下几方面内容：

1.找准本节课的定位。高端的专业知识仅凭学生目前所掌握的算法及数据结构水平还远远无法驾驭，因此，本节课的教学设计定位在科普、开拓视野上；力求知识广度上的涉猎，再求专业上的更大突破。

2.做好知识上的衔接过渡。本节课的知识内容除了简单的科普知识，还牵涉到更多的专业数据结构和算法知识。教学设计时，考虑了密切结合必修1第四章有关数据的组织和处理的内容，使之成为学生从追求知识广度到专业深度的学习桥梁。

3.实现迭代思维的牵引。在本章第1课时“实时查询系统中数据的组织”中，让学生领略融会贯通地选用合理的数据结构去解决问题，甚至能创造性地改进既有的数据结构和算法，最终能用迭代的思想去看待数据结构的设计、数据的组织与存储。本节课安排了问题与讨论环节，在空间索引技术必要性的讨论过程中，让迭代的思想更加深入人心。

针对

核心素养培养的

设计考虑

本课既是本书收官之作，又是促成学生开展新的学习与思考的开篇之作。如果说本模块中前面数据结构部分的学习是“微观”世界的碎片化探秘，那么本课就是希望学生能站在更高的“宏观”层面（电商平台信息查询系统）去系统地认识数据的组织与存储，全面地内化那些具体的数据结构知识，并能融会贯通地选用合理的数据结构去解决问题，甚至能创造性地改进既有的数据结构和算法，最终能用迭代的思想去看待数据结构的设计、数据的组织与存储。同时，激发学生进一步学习数据的组织与存储、数据结构与算法设计的兴趣。建议本课采用项目学习方式进行，可选择电商平台查询服务的数据结构和算法设计、手机费用统计中的数据组织与处理、导航软件中的数据组织三个引导项目展开。引导项目更接近现实的真实情境，项目的真实度、复杂度相对更高，教学中既要在特定的环节中去还原项目的情境，又要注意适度对项目所涉及的各个方面进行分类，既促进学生进一步学习的兴趣，又为后续教学的开展做好内容聚焦的准备。