C6应用数据分析模型—微能力认证 (12)

1、数据模型分析的方法从目前的数据库及数据仓库建模方法来说，主要分为四类。第一类是大家最为熟悉的关系数据库的三范式建模，通常我们将三范式建 模方法用于建立各种操作型数据库系统。第二类是Inmon提倡的三范式数据仓库建模，它和操作型数据库系统的三 范式建模在侧重点上有些不同。Inmon的数据仓库建模方法分为三层，第一层 是实体关系层，也即企业的业务数据模型层，在这一层上和企业的操作型数据 库系统建模方法是相同的；第二层是数据项集层，在这一层的建模方法根据数 据的产生频率及访问频率等因素与企业的操作型数据库系统的建模方法产生了 不同；第三层物理层是第二层的具体实现。第三类是Kimball提倡的数据仓库

2、的维度建模，我们一般也称之为星型结 构建模，有时也加入一些雪花模型在里面。维度建模是一种面向用户需求的、 容易理解的、访问效率高的建模方法，也是笔者比较喜欢的一种建模方式。第四类是更为灵活的一种建模方式，通常用于后台的数据准备区，建模的 方式不拘一格，以能满足需要为目的，建好的表不对用户提供接口，多为临时 表。下面简单谈谈第四类建模方法的一些的经验。数据准备区有一个最大的特点，就是不会直接面对用户，所以对数据准备 区中的表进行操作的人只有ETL工程师。ETL工程师可以自己来决定表中数据 的范围和数据的生命周期。下面举两个例子：1）数据范围小的临时表当需要整合或清洗的数据量过大时，我们可以建立同

3、样结构的临时表，在 临时表中只保留我们需要处理的部分数据。这样，不论是更新还是对表中某些 项的计算都会效率提高很多。处理好的数据发送入准备加载到数据仓库中的表 中，最后一次性加载入数据仓库。2）带有冗余字段的临时表由于数据准备区中的表只有自己使用，所以建立冗余字段可以起到很好的 作用而不用承担风险。举例来说，笔者在项目中曾遇到这样的需求，客户表客户ID，客户净扣 值，债项表债项ID，客户ID，债项余额，债项净扣值，即客户和债项是一对 多的关系。其中，客户净扣值和债项余额已知，需要计算债项净扣值。计算的 规则是按债项余额的比例分配客户的净扣值。这时，我们可以给两个表增加几 个冗余字段，如客户表客

4、户ID，客户净扣值，客户余额，债项表债项ID，客 户ID，债项余额，债项净扣值，客户余额，客户净扣值。这样通过三条SQL 就可以直接完成整个计算过程。将债项余额汇总到客户余额，将客户余额和客 户净扣值冗余到债项表中，在债项表中通过（债项余额x客户净扣值/客户余额） 公式即可直接计算处债项净扣值。另外还有很多大家可以发挥的建表方式，如不需要主键的临时表等等。总 结来说，正因为数据准备区是不对用户提供接口的，所以我们一定要利用好这 一点，以给我们的数据处理工作带来最大的便利为目的来进行数据准备区的表 设计。数据分析模型在教学中的应用现代社会已经进入一个“信息化”时代，而信息的主要载 体是数据，在当

5、今信息化社会中扮演着非常重要的角色。任何 行业的各个领域都存在着海量数据，这些杂乱无章的数据隐含 着一些本质规律，而这些规律将为各行业的决策者进行科学的 推断与决策提供理论依据。数据分析就是讨论如何对这些纷繁 复杂的数据进行分析，1揭示其中隐含的内在规律、发掘有用 的信息，为决策者的正确决策提供理论依据。“数据分析”是 信息与计算科学等专业的必修课，是一门实用性很强的学科， 它最大的特点就是“让数据说话”。2, 3该课程的教学目的 是使学生全面了解并掌握数据的描述性分析、推断性分析的理 论和方法，形成根据实际问题去收集、整理和分析数据，从中 获得有用信息的统计思维方式，其内容丰富，方法众多。因

6、此， 在教学中，要结合学科的特点，强化基本思想、基本步骤的教 学，增加实际案例，注重培养学生建立数学模型和应用计算机 软件的能力，增强学生的数据分析意识，才能不断提高教学质 量。一、目前数据分析教学中存在的问题理论教学与实践教学的比重不协调有的数据分析教学以数据分析软件的教学与应用为主，对 理论讲得过少；有的教学又过多注重理论教学，用于实际应用 的课时较少；有的将理论教学与实践教学分为两个学期，使得 学生对理论不想学，实践应用时又缺乏理论做指导。学生学习的积极性不高，存在厌学现象现在，许多大学生学习动机功利性较强，只对他们认为将 来在工作中用得着的课程感兴趣，而对其他课程则仅仅追求及 格。虽然

7、数据分析方法也是一门应用性很强的学科，但其需要 的基础理论要求比较高，而信息与计算科学专业的数据分析教 材多以理论为主，学生普遍认为数据分析讲述的抽象的理论方 法在一些实际工作中很少用到，即使用到，也可以借助现成的 工具加以解决，更加之有的学生没有掌握好该课程的先修课程 “概率论与数理统计”，导致本课程的学习更加困难。因此， 很多学生对“数据分析”课程不感兴趣。部分学生课堂参与性不强课堂上由于种种原因，师生互动有限，整体学习效果一般。 现在真正符合学生特点的数据分析教材也不多，多数教材存在 与专业脱节、例题陈旧等不足。种种原因导致了 “数据分析” 教学内容的选择存在随意性和盲目性，甚至存在着教

8、学内容因 教材而设的现象，不能很好地为专业素质的培养提供服务。教学方法与考核方式不科学现在主要的教学方法单一，教学手段单调，教师根据教学 大纲完成教学任务，学生学习教师课堂上讲的东西；教师根据 教材内容布置作业，学生完成作业，然后教师批改作业；最后 进行期终考试，学生应付考试，拿到了学分。由此造成教师传 授知识，学生被动地接受知识，学生能否运用数据分析的理论 来解决实际的问题，则不得而知，不利于提高学生利用所学知 识解决实际问题的能力。二、“数据分析”课程教学的几点体会优化教学内容，强化基础理论和基本方法的教学“数据分析”的理论与方法内容丰富，涉及面广，应用范 围大。它的主要内容包含数据的描述

9、性分析、多元回归分析、 方差分析、主成分分析、典型相关分析、聚类分析、判别分析 等。数据分析各部分之间相互联系，具有系统的理论和方法， 而且数据分析的理论研究还会进一步地发展。因而课堂教学内 容的优化，将会对教师的上课效率与学生的学习效果产生极大 的影响。例如，主成分分析与典型相关分析这两部分内容既有 相同点又有各自的应用范围，可以将它们结合在一起进行讨论。同时，为了有助于学生今后的继续学习和方法的有效应用， 应该重视数据分析基本理论、基本方法和基本步骤的教学和训 练，使他们掌握数据分析基本理论和基本方法，掌握各主要内 容的模型、概念与理论及其应用。如讲解线性回归模型时，对 于参数的最小二乘估

10、计和统计推断内容，应对一些定理和公式 逐步推导，让学生不仅掌握了定理的内容和证明技巧，搞清楚 了有关的计算过程，而且为编写线性模型的统计计算程序以及 改进最小二乘方法奠定基础。又如讲解聚类分析与判别分析时， 要让学生了解它们都有各自的应用范围。聚类分析方法是按样 品（或变量）的数据特征，把相似的样品（或变量）倾向于分 在同一类中，把不相似的样品（或变量）倾向于分在不同类中; 而判别分析方法假定组（或类）已事先分好，判别新样品应归 属哪一组。在实际应用中，又常常将聚类分析与判别分析结合 应用，也就是先利用聚类分析方法将样品进行合适的分类，再 运用判别分析方法将新出现的样品划分到已有的类别中去。由

11、于“数据分析”内容较多，而课时又不足，所以在教学 中可以适当淡化较复杂的基础理论证明过程，加强教学内容的 优化组织，在理论教学的基础上加强应用教学。加强案例教学，提高学生学习兴趣兴趣是学生最好的老师，只有学生对“数据分析”课程有 了学习的兴趣与动力，学生才能学好该课程，才能将其理论知 识与方法应用于实际。而案例教学是一种以学生为中心，对现 实问题和某一特定事实进行交互式探索的过程，能够有效提高 学生的学习兴趣。因而，在课堂教学中，我们应该从实际问题 出发，精选具有充分代表性、源于实际问题的典型例题与案例， 让学生对案例中的问题进行思考、分析、研究，选择适当的数 据分析方法对问题进行分析，结合数

12、学软件进行计算，最后对 计算过程和结果进行讨论，形成最后的总结报告。例如，在讲 解聚类分析与判别分析时，可以用家庭收支分析为例，首先要 求学生们根据以下各项内容调查各自家庭的收支情况：地区、 食品、衣着、燃料、住房、生活用品、文化生活等，将数据汇 总后，根据不同方法根据聚类分析，通过比较确定一个合适的 分类方法，然后，再实际调查其他班级学生家庭的收支情况， 利用判别分析方法对其进行判别，通过这个过程使学生们不但 了解了聚类分析与判别分析的异同，而且了解数据分析方法在 实际中的应用过程。通过案例教学，让学生在解决实际问题的 过程中，亲身体验到数据分析方法在解决实际问题方面的作用， 看到它在实际应

13、用中有着广阔的天地，从而激发学生学习该课 程的兴趣，逐步掌握利用数据分析解决实际问题的方法，切实 提高他们的综合能力。在实际教学中，不但要在课堂上利用案 例教学，还要根据实际情况布置案例作业，让学生在实际中体 会数据分析的作用。注重实验教学，加强对学生计算机软件应用能力的培养数据分析的发展和广泛应用与计算机的发展是紧密联系的， 没有计算机的应用，就没有数据分析理论与方法解决实际问题 的可能，学生在以后的工作中更多需要利用应用软件根据数据 分析理论解决实际问题。由于数据分析主要用于从纷繁复杂的 数据中揭示其隐含的内在规律、发掘有用的信息，为决策提供 理论支持。因而问题涉及的数据与变量非常多，因而

14、需要利用 的数据分析方法较多，计算量特别大，必须借助于计算机才能 够完成问题的求解。例如，要对汽车市场的需求进行预测时， 影响汽车总销售的因素有很多，包括国民生产总值（GDP）、第 三产业占GDP的比重、全社会固定资产投资、社会消费品零售 总额、人均年收入、城乡居民储蓄存款年末余额、保费等等， 此时需要利用多元线性回归分析方法进行预测，由于涉及的变 量多，而且每个变量需要多组数值，因而只有利用计算机才能 顺利完成此任务。实验教学应侧重于对思维方式和动手能力的 培养，作为理论教学的主要补充，它在整个教学环节中具有重 要地位，因此应强化实验教学在整个教学环节中的作用。实验 教学主要根据实际问题，利

15、用相应的数据分析理论与方法建立 数学模型，再利用相关数学软件进行计算，最后分析计算结果 形成报告。可用于数据分析的相关软件有统计软件SAS、SPSS 和数学软件MATLAB等，可结合学生的实际情况，选用相应的数 学软件，在教学实践中选择了 SAS统计软件来协助学生在计算 机上对一些具体问题进行分析。在教学过程中，把课堂教学、 实验教学相互融合起来。课堂教学突出课程的基础性，实验教 学强调课程的实践性、应用性。通过这种理论教学与实验教学 相结合的方式，学生不仅能较好地掌握与数据分析基本方法相 关的一些分析过程，加深对基本理论的理解，还能增强他们学习的兴趣、信心和分析解决问题的能力。当然，利用计算

16、机结合应用软件计算出的结果只是图表或 数字，必须结合实际对输出结果进行分析、解释。因而在教学 中要针对实际问题组织学生对输出结果进行解释，培养学生对 所得数据结果进行合理解释的能力。建立合理的课程考核体系，确保教学效果数据分析本身就是“从实际中来，到实际中去”的典型代 表，因此在整个教学过程中，应该抓住培养“解决实际问题能 力”这一落脚点，以往期末“一张卷”的考核模式偏离了数据 分析的本质。而课程考核是教学活动的重要环节，是引导学生 发展的有效教育手段。因而要根据“数据分析”课程的特点与 教学大纲的要求，科学、合理地设置课程考核体系，使其有效 地反馈教师的教学活动与学生的学习活动。因此，数据分

17、析考 核时，要着重突出学生实践能力、创新意识的培养与考核。可 以采用2： 2： 6的考核记分法，即平时作业成绩占20%，平时 作业可以是开放式的作业，由学生根据实际情况从实际生活中 选取实例，利用数据分析方法对问题分析并求解；上机实验成 绩占20%，上机实验着重于软件的应用与结果的分析；期末考 试成绩占60%，以全面培养和提高学生的综合能力。对于平时 作业与上机实验可以编制数据分析案例库，数据分析案例库中 的安全要求学生应用数据分析的理论，建立解决实际问题的模 型，选取合适的应用软件，编制相应的程序，最后给出结果分 析，以这种“建模训练”为主线的教学理念，其目的是培养学 生的“创新意识和实践能

18、力”。今后可以探讨以开放的考核作 为主要方式，淡化甚至取消期末“一张卷”的考核模式，突出 利用知识解决实际问题、培养学生创新意识的考核手段。三、小结综上所述，“数据分析”课的教学既要突出理论与方法的 讲解，又要重视培养学生发现问题、解决问题的能力。实际生 活中往往需要对数据进行分析来解决问题，而对数据进行分析 需要运用各种软件，因此在教学中要加强分析方法与软件操作 的结合，这样才能实现课程教学目标。能量的控制一、教材分析能量的控制是冀人版科学六年级上册第二单元 无处不在的能量第六课内容。在学生认识了声、光、电、磁等现象后，帮助学生认 识生活中的能量，并为后面进一步研究能源奠定基础。通 过前面几

19、课的学习，同学们知道了我们生活中常见的能量 以及能量的转换。而本课学习能量的控制，是本单元的重 点，让学生感受到能量的转化和控制促进了人类技术的进 步和发展，技术的进步又为人类更好地控制、转化能量提 供了条件。体现了科学与社会、生活、技术之间的联系。二、学情分析这个单元主要学习与能量有关的知识，能量比较抽象， 刚开始学这个单元的时候，学生没多大的兴趣，随着学习 的深入，兴趣越来越高，因为能量与我们的生活很贴近， 学生能够比较主动的去学习，对实验活动充满兴趣。知识与技能：1、愿意通过实验或调查研究的方式对生活中的能量控 制装置进行探究。2、分析常见的简单能量控制装置作用和操作方法，推 测能量控制

20、装置的工作原理。过程与方法：用图形或文字的方式设计能量控制的装置并制作。情感态度与价值：能与同学交流自己的实验方案和实验发现。能将所获 得的知识运用到实际生活中，解决实际问题。四、实验内容1、探究生活中有哪些控制声、光、电、磁、热、气等 能量装置，分析他们的作用，控制的是什么能量，是怎样 操作的，并完成记录表。2、设计能量控制装置：根据自己设计的主题，明确能 量控制装置的类型；根据装置类型，设计能量控制装置的 结构，并用简图表示出来；与小组同学交流合作，改进方 案。五、教学准备交互式电子白板、交互式白板学科工具、多媒体课件、 101教育PPT软件、电池盒、导线、灯泡、铅笔芯、电源开 关、废旧水

21、瓶、小水车、玩具喇叭、蜂鸣器、蜡烛、瓷盘、 铁钉、卡纸、剪刀、胶带、线绳等，展示超声波传感器、 光敏传感器、热敏电阻、人体传感器、温度传感器、火焰 传感器等智能控制元件。六、创新要点本课利用交互式电子白板，通过学科工具，让学生认识 生活中常用的能量控制装置，把一些常用的实验元件导入 资源库，课堂上随时拖拉到白板上供学生使用，感受实物 电路中能量的控制装置。本课教材中只提供了两个实验，我们除了让学生探索生 活中一些常见的能量控制装置外，还搜集许多操作材料， 包括一些学生搜集的废旧材料，让学生自制能量控制装置， 更是创新设计了声能、热能、生物能、电能、电磁能、风 能等能量控制装置。实验后展示了超声

22、波传感器、光敏传感器、热敏电阻、 人体传感器、温度传感器、火焰传感器等智能控制元件，让学生感受在数字化的今天，我们应该怎样利用科技力量， 控制能量，让各种能量更好的为我们人类服务，培养学生 科学的思维方式。七、教学过程1、寻找生活中的能量控制装置出示课前布置的预习作业表格寻找能量控制装置， 学生进行交流，小组汇报：你找到哪些能量控制装置，他 们控制的是什么能量？引导学生从不同角度阐述自己的看 法，引导学生提出为什么的问题。寻找能量控制装置班级：姓名：装置名称作用控制的能 量操作方法sa探究2、这些装置有什么用途，它们是怎样工作的？教师出示百叶窗、太阳伞、手电筒开关、收音机旋钮 等能量控制装置，

23、请学生说出他们有什么用途，他们是怎 样工作的？3、探究小风扇转速快慢的原因用互动电子白板电路学科工具展示台灯灯泡由亮到暗 及由暗到亮的变化过程，探究能量控制装置的作用及其工 作原理，推测生活中常见的简单控制装置的工作原理（课 本第57页图片）4、我设计的能量控制装置尝试用一些实验材料和生活中的废旧材料自主设计一 个能量控制装置。我的能量控制装置（2）根据装置的类型，设计自控装置的结构，并用 简图或文字表示出来。（3）与小组的同学交流自己的设计思路，根据小组 成员沟通建议，取长补短，修改自己的方案。（4）设计制作，小组展示交流，比一比谁的设计更 新颖，评选最佳方案。5、智能时代的控制元件展示超声

24、波传感器、光敏传感器、热敏电阻、人体传感 器、温度传感器、火焰传感器等智能控制元件，让学生感 受在数字化的今天，我们应该怎样利用科技力量，控制能 量，让各种能量更好的为我们人类服务，培养学生科学的 思维方式。6、自我评价展示活动结束后，利用评价表进行自我评价。活动自我评价评价项目懂得自控装置的意义能从生活中找出2-5个控制能量的装置能分析各种能量控制装置的作用和操作方法愿意设计、制作能量控制装置能与其他同学交流自己的发现6、材料收集、整理，分享鼓励学生收集更多的有关资料，制作成资料卡片，与同 学分享。八、教学反思本课从实验材料、实验效果、实验评价等方面依据小 学科学课程标准新的课程理念：1.面

25、向全体学生；2.倡 导探究式学习；3.保护学生的好奇心、和求知欲；4.突出学 生的主体地位。活动过程满足了孩子们探究欲望，弥补教材两个实验单 一的问题，同时还可以不断拓展，突出了学生的主体地位， 尽可能多的满足全体学生不同需求，学生课下结合查阅资料，自己探究实验，满足孩子们的求知欲，实验效果非常 明显。通过交互式电子白板，将先进的信息技术与科学课相融 合，通过虚拟实验、现实实验，满足孩子们的求知欲，实 验效果非常明显。通过对实验材料的改进，学生的参与性 更广，探究性更强。可以使不同层次的全体学生都能获得 更多的学习机会。本节课在学生实验探究过程中，采用评价量表与实验 记录单相结合的方式进行过程

26、性评价。星级评测方式，使 学生更容易直观的了解自己达成了哪些目标。模型介绍学习力的重要性毋庸置疑。所谓学习力就是学习动力，学 习毅力和学习能力三要素。学习力是把知识资源转化为知识资 本的能力。（1）学习动力是指自觉的内在驱动力，主要包括学习需要、 学习情感和学习兴趣。（2）学习毅力，即学习意志，是指自觉地确定学习目标并 支配其行为克服困难实现预定学习目标的状态。它是学习行为 的保持因素，在学习力中是一个不可或缺的要素。（3）学习能力，是指由学习动力，学习毅力直接驱动而产 生的接受新知识、新信息并用所接受的知识和信息分析问题、 认识问题、解决问题的智力，主要包括感知力、记忆力、思维 力、想象力等

27、。相对于学习而言，它是基础性智力，是产生学 习力的基础因素。三要素之间的关系学习力是由三个要素组成的。这三个要素分别是学习的动 力、学习的毅力和学习的能力（如左图）。学习的动力体现了 学习的目标；学习的毅力反映了学习者的意志；学习的能力则 来源于学习者掌握的知识及其在实践中的应用。一个人、一个组织是否有很强的学习力，完全取决于这个 人、这个组织是否有明确的奋斗目标、坚强的意志和丰富的理 论知识以及大量的实践经验。右图是学习力的模型。这个模型 揭示了学习力和其三要素的内在联系。这个模型告诉我们，学 习力是其三个要素的交集，只有同时具备了三要素，才能成为 真正的学习力。当你有了努力的目标，你只是具

28、备了“应学” 的动力；当你具备了丰富的理论和实践经验，你仅仅具有了“能学”的力量；而当你学习的意志很坚定的时候，你不过是 有了“能学”的可能性。只有将三者合而为一，将三者集于一 身，你才真正地拥有学习力。背景学习力自1956年随着学习型组织的提出缘起于管理领域， 后被迁移到教育领域，主要研究教学中如何构建学习者的学习 力以促其有效终身学习。因为学习力理论早期研究主要集中在 管理领域，国外植根教育领域的学习力研究并不多，从全球范 围来看，教育领域的学习力教育研究都尚处于初级阶段。国内最早在教育领域进行学习力教育系统研究的是著名学 习力教育专家余建祥，目前已进行了十多年的研究和实践，逐 步形成了较

29、完整、系统的教育领域学习力教育理论体系和训练 体系。他创立了学习力“六要素说”，认学习力主要包括学习 方法、学习动力、时间管理、学习习惯、学习心智（情商管 理）、学习意志六个要素，这六个要素互相关联又相对独立， 任何一个要素的改善，都会促进学习能力的改善和提升。学习 力“六要素说”相较于原先的“四要素说”和“七要素说”理 论，更倾向于实践性和可实施性，把学习力教育理论朝应用领 域大大推进了一步。学习管理学习力六要素说根据调查，刚入学的五六岁儿童，约有82%对自己的学习 能力极有自信，而当他们16岁时，这一百分比急降为18%。 五分之四的青少年和成年人在重新面对学习时会有无力感。为 什么呢？一一

30、是没有学会学习！“未来的文盲不再是不认识字的人，而是没有学会怎样学 习的人。”埃德加 沙因（世界著名未来学家）复旦大学原校长杨家福教授曾说，一个大学生在毕业离开 大学的那天，他在这四年里所学的知识有50%已经过时。这是 现代社会的一个重要特征：知识创造与更新的速度日益加快。 人类知识总量翻番所需要的时间已从过去的100年、20年、10 年缩短到目前的3年左右。有人预计，在50年后，人类所拥有 的知识总量中，现存知识只占其中的1%。换句话说，在未来的 50年中我们所用的知识绝大部分都是新知识。因此，个人社会 竞争力的高底不仅仅取决于你现在掌握了多少知识，更大程度 上取决于你学习掌握新知识的速度和

31、能力的大小。也就是说今 天知识折旧速度加快。计算机和现代通信技术使知识的实效性 和时效性变得很快。大部分的知识可以复制。拥有某种知识的优势会迅速失去。未来唯一持久的优势，是有能力比你的竞争 对手学习得更快。所以未来个人学习力将是其最核心的竞争力。来源因研究的视角不一，导致各学者对其构成要素的说法不一， 较为典型的有以下几种说法：“四要素说”。英国布里斯托尔大学Guy Claxton教授 (2002)首先提出了学习力构建的四个要素，即通过四种行为所表现出来的四种力量“4R” ：顺应/顺应力 (resilient/resilience)、策应/策应力 (resourceful/Resourcefu

32、lness)、反省/反省力 (Reflective/Reflection)、互惠/互惠力 (reciprocal/Relationships)。“七要素说”。英国ELLI项目以Guy Claxton教授的 开拓性研究为基础，后经过深层次研究丰富了学习力的构建要 素，并在语言表达上做了精确定义，它们分别是：变化和学习(Changing and Learning)、关键好奇心(Critical Curiosity)、意义形成(Meaning Making)、创造性 (Creativity)、学习互惠(L earning Relationships) 略意识(Strategic Awareness)、顺应力(Resilience)；该 项目认为七个要素是相互依赖、相互促进的关系，属于同一事 物的不同方面，其中一个或者两个要素获得发展，其他要素及 个体的学习力水平亦能获得一定程度的提升。“