作者：高思铭 | 字数：10539 | 阅读：

［摘要］如何通过巧妙的教学设计落实高中信息技术新课标必修1中数据分析单元教学的课堂教学目标成为教师需要思考的问题。本文以《数据为何更懂你？——对短视频平台用户交互数据的关联分析》一课为例，以创设真实项目情境与剖析典型应用实例为主要突破口，阐述在高中信息技术数据分析单元教学中落实新课标要求，突破教学壁垒的探究与思考。

［关键词］真实情境；高中信息技术；数据分析

《普通高中信息技术课程标准》（2017年版）中，“数据处理与应用”是模块一的学习内容之一。该内容主要建立在“大数据”这一学科大概念下，在此大概念的主导和贯穿下，关联数据、信息、算法、程序、云计算、人工智能等概念，有着承前继后的重要地位。“数据处理与应用”在课标中的要求是：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；根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告，理解对数据进行保护的意义[1]。面对新变化、新课标、新要求，作为普通高中一线教师怎么教、学生怎么学的问题，不同版本的教材针对这部分内容给出了一些教学思路和案例参考。但在真实教学中，大部分一线信息技术教师对此部分内容较为陌生，尤其是涉及到“数据分析”等核心内容时，难以较好地完成教学目标及落实学科核心素养。在针对该内容教学中，如何更好地设计教学，突破教学难点，贯彻和落实学科核心素养，成为了本文探讨的问题。本文以《数据为何更懂你？——对短视频平台用户交互数据的关联分析》一课为例，探究高中信息技术数据分析课程中如何突破教学难点，打破教学壁垒，基于真实情境和典型应用实例的教学设计，真正落实学科核心素养。

一、数据分析课程的教学现状

随着大数据技术的不断发展，大数据及数据分析都对社会生活产生了广泛的影响。现在是时候需要从关注技术本身的应用转向关注使用技术所产生的内容——数据，未来一个国家对数据的占有与控制权将会成为海权、陆权、领空权、太空权之外的另一种国家核心资产[2]。

无论是现在还是未来，大数据都具有举足轻重的作用。如今，“数据分析”作为高中信息技术必修1的重要内容之一，一线信息技术教师有必要让学生懂得用数据说话，不仅仅是因为数据的客观特征，更因为数据分析往往能够让人们把事物看得更全面，大数据分析让人们看清纷繁复杂的现象背后的内在逻辑。新课程改革以来，数据分析课程虽然逐步受到学校教师的关注，但在课程的实际实施过程中，仍存在各种问题。

（一）过程形式化  停留于浅层体验

数据分析这一内容在高中信息技术课程教学中尚处于初步阶段，课程大多流于表面，以浅层体验和感受为主。然而，作为信息时代原住民的高中生们，他们有较强的信息意识和信息感知力，他们在生活中已经积累了较多的大数据体验的感性认知，有较高的应用能力，他们更迫切地需要透过现象认识本质。这就要求高中信息技术课堂不能还像小学课堂那样，课程的内容设置仅仅停留在浅层体验和感性认知阶段。这样很难让学生真正体会和理解数据分析领域的知识与技能，更不能透过现象认识到事物的本质，提升计算思维和升华思想。

（二）概念模糊化  片面追求写代码

目前，大部分信息技术教师对数据分析领域的内容缺乏深入了解，加上该部分内容繁杂，是在具有一定编程基础上，对实际问题的进一步解决和应用。因而教师存在对该部分内容简化处理甚至直接跳过的情况，或者是干脆将该部分内容等同于布置任务写代码。这样的处理都是不利于学生理解并内化该部分学习内容的。抛开解决问题的过程，直接进行代码讲解的方式，简单粗暴，加大了学生的理解难度，反而会让学生对该内容产生畏难情绪，更加背离了提升学生计算思维能力的培养目标。

（三）内容空泛化  无法解决真实问题

“数据处理与应用”内容在课标中强调了“剖析典型的应用实例，解决具体任务需求”的要求。但从实际情况来看，大部分数据分析课程的教学内容只是比较空泛地介绍数据分析的相关概念和应用案例等，无法做到真正带领学生通过分析实例来层层递进地感受解决问题的过程，无法深入浅出地进行知识建构，学生很难感受到用计算思维方式解决问题的过程，领悟数据分析的关键知识和技术精髓。

为了解决当前数据分析课程设计和实施过程中的问题，教师需要基于学科核心素养，紧扣课标要求，认真思考课程设计的理念。数据分析的专业性特点还要求教师具备一定的专业理论知识，选择合适的项目案例，制定符合学生学情的教学策略。

二、基于真实情境的单元教学设计策略与实践

（一）创设真实项目情境  解决实际问题

真实的情境与案例能激发学生开放、合作、协商和注重证据的行动意识，产生正向的心理影响，使他们积极参与到学习活动中，增强对真实信息问题的敏感性，提升对知识的掌控力，促进学生对真实问题进行深入的思考和探索，从而真正促进他们信息素养的形成[3]。

针对“数据处理与应用”的内容，从学生关注的时事热点及社会问题着手，选择学生听见、看见的真实情境案例，更利于展开教学。如今，刷短视频已经成为了一种社会现象，大量涌现的短视频平台吸引了大量的关注度，同时带来了一些社会问题：沉溺、耗时、信息茧房、极端信息流行、侵犯隐私等。学生们也深有体会并非常好奇，为何短视频平台总能有让人欲罢不能的魔力使人沉溺其中，其背后蕴藏着哪些数据分析原理。因此我们确定了“数据处理与应用”内容的项目主题：对短视频平台用户交互数据的关联分析。基于该真实项目情境，为了解决项目实际问题，引导学生采用数据分析流程，将整个项目分为了5个步骤：项目规划（认识大数据）、数据采集和处理、数据的关联分析法、数据的可视化处理、项目总结报告。而其中，数据的关联分析法也是最关键最核心的内容。针对这个内容，《数据为何更懂你？——对短视频平台用户交互数据的关联分析》一课进行了详细设计。

（二）剖析典型应用实例  明确核心概念

在信息技术必修1《数据与计算》（广东教育出版社）5.3.2《关联分析》中对数据的关联分析法的描述如下：

关联分析就是分析并发现存在于大量数据之间的关联性或相关性，从而描述一个事物中某些属性同时出现的规律和模式。

如果在课堂教学中，仅仅单纯地照本宣科，学生很难从字面上理解抽象的知识，学生会觉得枯燥、厌学等，严重影响课堂教学效率。因此，引入典型应用实例，层层剖析，将生涩难懂的抽象概念融入学生的探究任务当中，可以引导学生在动手操作、自主探究和解决问题的过程中将“学知识”与“用知识”有效融合，关注能力与意识，使学生主动地理解知识、掌握技能和发展能力。

1.剖析典型案例 发展计算思维

为了更清晰讲解“关联分析”的概念，本课巧妙设计了同学们熟悉的“快餐店推荐套餐”的典型案例，通过一组简化的数据（图1），让同学们透过数据推测“如果一个顾客购买了薯条，那么他很大可能还会购买什么？”通过对该问题的思考，引导学生将不熟悉的数据关联性问题转化为熟悉的数据求概率问题。进而让学生总结出关联分析法的原理：获得数据→统计同时出现的数据的概率→按照概率大小进行排序。同时，同学们也习得了如何将大问题拆解成可解决的小问题，再对问题进行抽象化的过程。

2.明确核心概念  调用算法实现

以图1数据为例，依次明确相关概念：项集、置信度、支持度及Apriori函数的调用。让学生理清逻辑思路，通过设置上机实践任务，调整参数值及运行代码，帮助知识内化。

轻代码，重思维，引导学生进行问题探究：

（1）根据数据关联分析结果，你会向商家推荐哪种套餐组合（表1）？

（2）思考（图2）：订单量只有4条数据，会对结果造成什么影响？

通过设计学生实践任务，既突出本节课的重点，回归“大数据”这一学科大概念，又利于渗透“将大问题分解成小问题”的模块化思想，为后续解决项目具体问题作铺垫，也很好地落实了学科核心素养。

3.解决项目问题 完成迁移应用

通过对“快餐店推荐套餐”典型案例的分析，学生在掌握相关的知识、思想与方法以后要能迁移到项目真实情境的具体问题解决中：

（1）项目回顾

项目名称：数据为何更懂你？——对短视频平台用户交互数据的关联分析；

项目已经完成内容：项目规划、数据采集、数据整理；

（2）项目分析

①本节课要完成的项目内容：数据的关联分析；

②明确项目要解决的问题：探究短视频平台为用户自动推荐视频的原因；

③问题分解：将大问题转化为小问题，探究“视频类型”之间的数据关联，例如（20号用户，在8月1日观看了[1001]（动画片类型）视频，你觉得他还可能会喜欢哪个类型的视频呢？）；

④问题抽象化：将“向用户推荐什么类型的视频”问题转化为数学中的“求概率”问题。

⑤算法实现：完成以下3个小问题：a.如何设置apriori函数的三个参数值？b.最小支持度和最小置信度的值是如何影响输出结果的？c.记录与[1001]关联程度最高的视频类型。

（3）项目实践

学生分项目小组实践（表2），用计算思维的方式，分析项目问题，完成对“短视频平台用户交互数据中视频类型的关联分析”。

在解决该项目具体问题的过程中，首先引导学生用计算思维的方式分析项目问题。引导学生明确项目问题，进行问题拆分，即将大问题拆解成可解决的小问题，再对问题进行抽象化（求概率问题），最后通过算法实现，锻炼同学们的计算思维能力。

基于新知，充分发挥同学们的自主学习能力和小组合作意识，通过项目小组同学的讨论和实践，完成对“短视频平台用户交互数据中视频类型的关联分析”。这样，既巩固新知，又提高了学生的解决问题的能力。创设这样的迁移应用环节，实现采用关联分析法分析项目实际问题，抽象问题，合理组织数据，运用合理的算法形成解决问题的方案，培养计算思维。从而突破本节课的难点，让同学们收获极大的成就感。

4.联系实际辩证讨论 拓展思维延伸

小组讨论，辩证思考“各种网络平台的推荐系统在为我们带来便利的同时，也为我们带来哪些困扰？”学生通过对数据的关联分析，洞察与思考数据背后隐藏的社会问题与发展矛盾，辩证认知技术发展带来的利与弊，提高信息社会责任意识。

三、单元教学实施评估与反思

（一）基于真实情境  剖析典型案例

在教学情境案例选择时，应主要从学生真实生活体验出发，选择他们真实想解决的问题，更能引起学生共鸣。例如本项目中选择大部分学生喜爱浏览的B站作为切入点，结合同学们遇到的问题及本单元内容，确定了该项目主题—对短视频平台用户交互数据的关联分析。

（二）巧用教学平台  开展项目式学习

设计大单元教学时，在一周一课时的教学条件下，如何帮助学生保持项目研究的连贯性和记忆有效性是一个值得思考的问题。有效借助教学平台，一贯式的集中每次课程的内容和保存学生的学习进度，这样有助于学生在大单元学习中的连贯性和有效性。本项目采用了数据分析平台jupyter notebook——基于 Web 的交互式计算笔记本环境，能让学生将说明文本、代码和可视化内容全部组合到一个易于共享的文档中，这样易于项目制作的连贯性，提高教学效率。

（三）把握课标内容  轻代码重思维

在本课例中，为了落实和解决项目问题，让学生更透彻地理解关联分析法计算数据的方法，会使用到apriori算法。该内容看似超出了课标要求，实际上是学生理解关联分析法和使用关联分析法进行数据运算的有效载体。学生在了解apriori算法原理的过程，就是运用计算思维的方式来解决实际问题的过程。同时，又通过对该算法的使用，有效调用apriori算法的参数值（支持度和置信度），使得学生对关联分析原理有了更清晰的认知。

（四）教学网络问卷  实现良性循环

教师利用网络问卷的形式，对参与这次课程学习的同学们进行了学习评价。从学生的反馈中可以看出，学生通过本节课的学习已经对数据分析之关联分析法有了较深入的了解，能够更加明确如何利用计算思维解决现实问题等。同时，也认识到拓宽视野、跳出信息茧房、积极培养更广泛的兴趣爱好等的重要性。

综上，高中信息技术课程旨在全面提高学生的学科核心素养，它更关注学生是否能自觉地、科学地面对现实问题，合理地应用信息技术，不成为技术工具的“奴隶”；使学生关注信息技术与其他领域的融合，不要单纯成为信息技术的“消费者”；塑造学生正确的情感、态度和价值观，能从容、自信、创新、负责任地生活在信息社会中[3]。

结  语

作为一线信息技术教师，需要在教学中主动思考如何不再照本宣科、“死气沉沉”，而是真正“活”起来；需要带领学生敢于对真实问题进行深入的思考与探究，认真思考真实案例中的学科知识和学科逻辑；需要善于挖掘开放性和挑战性的问题，留出空间放手让学生探索与挑战，合理满足他们的成就感，使学生体验幸福感，增强自信心[4]。教师更要紧扣课标要求，提升专业理论知识，制定符合学生学情的教学策略，不畏困难才能突破教学壁垒。

参考文献

[1]教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]杨旭，汤海京.数据科学导论[M].北京：北京理工大学出版社，2017.

[3]熊璋，李锋.信息时代·信息素养[M].北京：人民教育出版社，2019.

[4]熊璋，陆海丰.信息系统与社会·情境与案例[M].北京：人民教育出版社，2020.