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

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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。