沪科版高中信息技术必修1教案

《数据与计算》教案2022年7月1日目录TOC\o"13"\h\u第一单元数据与信息 1项目一探秘鸟类研究 1———认识数据、信息与知识 1项目二探究计算机中的数据表示 5第一学时了解数值数据和文本数据 5第二学时了解声音和图像的数字化 10第二单元数据处理与应用 15项目三调查中学生移动学习现状 15第一课时明确数据需求 15第二课时采集数据 20第三课时加工、分析和可视化数据 27第四课时撰写报告，提出数据应用建议 36项目四认识智能停车场中的数据处理 40第一课时探究停车引导中的数据处理 40第二课时计算停车费 49第三课时分析停车位使用数据 58第三单元算法和程序设计 64项目五描述洗衣机的洗衣流程 64第一课时从洗衣流程认识算法 64第二课时描述“洗涤算法” 70第三课时分析洗衣流程的控制结构 75项目六解决温标转换问题 79第一课时体验程序设计的一般过程 79第二课时了解程序的基本控制结构 87第三课时优化程序，判断输入有效性 93项目七用计算机计算圆周率 96第一课时设计算法实现用数学公式计算 96第二课时设计算法实现用随机投点法计算 104项目八分析历史气温数据 113第一课时用列表表示和计算平均气温 113第二课时用模块化设计批量计算平均气温 125第四单元人工智能初步 133项目九了解手写数字识别 133第一课时初识字符识别 133第二课时了解机器学习中的数据采集与预处理 140第三课时建立手写数字识别模型并进行验证 145第四课时评估手写数字识别模型并开展应用 150第一单元数据与信息项目一探秘鸟类研究———认识数据、信息与知识教材分析必修一第一单元项目一的主要内容为认识数据、信息与知识，本项目涉及的理论性较强，是后续学习的基础知识。教材采用案例分析的方法，以“探秘鸟类研究”为线索，通过分析科学家对鸟类活动的研究，按照知识构建的一般过程，呈现了“收集数据、获取信息、构建知识”的过程，并设计了“采集鸟类活动的数据、处理数据、利用大数据获取信息”将知识与方法的学习融入其中，引导学生在学习活动中感知其中的数据与信息，归纳数据与信息的特征，理解数据、信息、与知识之间的关系。教学目标1、知识与技能（1）通过实例分析，通过获取到的数据，感知其中的信息，描述信息的概念和特征，理解数据、信息与知识之间的相互关系。（2）学生能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。2、过程与方法在教学过程中以教材案例的分析为主，结合学生生活实际引导学习数据、信息与知识的相关知识，了解大数据的应用，归纳大数据的特点。情感态度与价值观教学中提高科学合理的利用信息技术解决问题的能力，发展计算思维，着重培养学生的信息意识和信息社会责任感。教学重难点教学重点：了解数据、信息与知识的概念，理解数据与信息的特征。教学难点：理解数据、信息与知识之间的关系。教学策略1、教学方法：项目一的内容是基础，建议可以采用教师讲授、学生合作学习、探究活动三种形式穿插进行学习。2、学时：1学时教学过程（一）情景导入“人类社会已进入大数据时代，信息技术与社会各领域的交互融合引发了数据量的迅猛增长，同时带来了海量信息。现实社会中，数据和信息无处不在，我们时刻处于数据和信息的包围之中。那么，什么是信息？今天，我们将学习信息的基本知识，并如何处理数据，获取信息。”（二）新课教学1、什么是信息信息（iOfoSmBtioO）是数据中所包含的意义，是对数据进行加工的结果。把数据有组织、有规律地采集在一起就形成了信息。数据一方面承载着信息，另一方面也产生着信息。2、信息的特征（1)普遍性数据是对客观事物属性的描述。事物是普遍存在的，因此，数据也无处不在，无时不有。考试的成绩、上课的铃声是数据，人们阅读的文章、观看的影片也是数据······有了数据，人们就会感知其中的意义，自觉或不自觉地获取信息。因此，信息也是普遍存在的。（2)可处理性对数据可以进行加工处理，生成新的数据。信息是数据加工的结果，同一数据经过不同的加工可以得到不同的信息。同时，对信息进行分析处理，可以得到更多的信息。例如，从某个人的身份证号码中提取第7~12位，得到数据199006.根据身份证号码的编码规则，从中可以解读出信息－这个人的出生年月为1990年6月。作进一步加工处理，还可以从中解读出更多信息，如这个人的年龄、属相等。（3)传递性与共享性数据和信息是可以传递和共享的，同一数据或信息可以通过复制、传播，被多人重复使用。在传递和共享的过程中，数据和信息本身不会像物质和能源那样产生损耗。例如，同一新闻，可以通过报纸、电视、网络等多种渠道传播。在这一过程中，新闻通过各种渠道传递给多人，而新闻本身不会因传递和共享而有任何损失。（4)价值相对性与时效性数据和信息是有价值的，但其价值只有当数据或信息被利用时才能体现出来。数据和信息的价值具有相对性，是否有价值及价值的大小取决于使用者的需求，以及使用者对数据和信息的认知、理解和应用能力。数据和信息的价值还与时间有关，即具有时效性。例如，某商场今年10月1日至7日举办店庆活动，商品打折促销，如果消费者恰好想去该商场购物，并在10月7日之前获得了这个信息，那么，该信息对其是有价值的。但过了10月7日，该信息就无效了，其价值就降低了。3、数据与信息数据是对客观事物属性的描述，是记录下来的某种可以识别的符号。信息是数据中所包含的意义，是对数据进行加工的结果。数据和信息之间有着固有的联系和区别，它们具有许多共同特征，同时又存在差异，具有一些不同的特征。4、知识知识（LOoXMeEHe）是人们在改造世界的实践活动中所获得的可用于指导实践的认识、规律和经验，是归纳提炼出来的有价值的信息。5、数据、信息与知识的关系从数据到信息，再到知识，是一个从低级到高级的认知过程。数据是信息和知识的来源。无论信息还是知识，都来自于数据，都是以数据为载体而存在的。信息是经过加工的数据，知识是经过人类归纳整理和反复验证后沉淀下来而呈现的规律。同时，相应的知识又是加工数据、提炼信息的基础，能帮助人们理解信息。由此可见，数据、信息与知识之间不存在绝对的界限，三者有着千丝万缕的联系。了解大数据"大数据"是一个体量特别大，数据类型特别多的数据集，并且这些数据集无法用常规的软件和工具对其内容进行捕捉、管理和处理。大数据的特征：大数据通常具有4V特征，为别为：Volume（数据量）、Velocity（处理速度）、Variety（多样性）、Veracity（真实性）。课堂小结了解信息、数据的概念；了解数据信息的不同特征；了解数据信息与知识的关系；了解大数据的概念及其特征。教学反思本学时的知识点是本教材的基础，也是重点知识，对于刚上高中的学生来说都比较陌生，因此，教学过程中教师一定要讲理论知识结合学生身边的案例进行讲解分析，引导学生理解数据、信息与知识的相关知识。延伸学习大数据的概念以及大数据的特征。项目二探究计算机中的数据表示———认识数据编码第一学时了解数值数据和文本数据教材分析必修一第一单元项目二的主要内容为计算机中数值、文本、声音、图像四种数据的编码方法及过程，本节课主要从生活中编码的案例，帮助学生理解编码的意义和作用。引导学生了解二进制与十进制的相互转换过程，进一步学习数值数据和文本数据编码的相关知识。项目二的知识不仅为学生奠定数据的理念基础，也为后面章节中的数据处理的一般过程和编程的学习打下良好基础，因此，项目二的学习在本单元乃至后续的编程学习中都非常重要。二、教学目标1、知识与技能（1）了解数据编码的概念、意义和作用，体会数据编码的基本思想与方法。（2）经历数据编码的过程，掌握数值数据和文本数据编码的基本方法。2、过程与方法通过小组自主学习，小组合作，认识计算机中的数据编码，为学习信息技术打下理论基础，以便更好地适应数字化环境。3、情感态度与价值观通过学生对计算机中数据编码的认识，让学生明白数据编码的作用于意义，培养学生的信息意识。三、教学重难点教学重点：了解数据编码的概念、意义和作用，体会数据编码的基本思想与方法。教学难点：十进制与二进制的相互转换过程。四、教学策略1、教学方法：项目二的内容相对较难，建议可以采用教师讲授、学生合作学习、探究活动三种形式穿插进行学习。2、学时：认识数据编码（第1学时）。五、教学过程（一）情景导入：科技5分钟环节“阿里未来酒店开业，无人酒店成新模式”1、通过播放阿里未来酒店微视频，进一步介绍其基本情况。2、思考问题阿里未来酒店用什么技术完成服务员的工作？无人酒店采集了哪些形式的数据，才能够完成订酒店、刷脸入住、自动电梯、自动房门、声控打开各种设备等？——提出问题这么多数据在计算机中是如何表示的呢？（二）新课教学活动一：了解生活中的编码1、体验生活中的编码例举学生日常生活中接触的一些编码案例如：学生考号、快递单号、身份证号码、学籍号等（用图片的展示直观明了）2、分析生活中的案例+从树牌号认识编码以树牌号编码“２１３０１９８”为例，分析编码中承载的信息、编码的方法，总结编码的规则。提出问题（1）如果２区１１子区中有10023棵树，以上的编码规则是否适用？（2）１位十进制数能表示多少种情况？２位或者３位十进制数呢？（3）ｎ位十进制数能表示多少种情况？3、编码的概念编码（eOcoEiOH）是指用预先规定的方法将文字、数字或其他对象转换成规定的符号组合、或将信息、数据转换为规定的脉冲电信号。在计算机中，编码一般是指用预先规定的方法将数字、文字、图像、声音、视频等对象编成二进制代码的过程。4、编码的作用与意义编码是对象的唯一标识。通过辨识编码可以找到其唯一对应的对象。邮政编码对应的地区是唯一的、身份证号对应的人是唯一的，快递单上的条形码对应的包裹也是唯一的。活动二：学生活动2.11、学生了解二代身份证编码的规则，思考一代身份证号与二代身份证号的区别，启用二代身份证号的原因。活动二：尝试编写适合全校学生使用的个性学籍号，并阐述编码规则。教师提出问题：计算机是由逻辑电路组成，只有高低二种电位状态，所以计算机中只有0和1。那么：十进制数是如何转化成二进制数存储在计算机中呢？活动三：了解数值数据和文本数据编码1.了解二进制任务：学生观看微视频结合教材，自主学习二进制与十进制基础知识。思考问题：（1）列举适合用二进制数编码的实例，思考二进制数位数与编码的关系？（2）1位二进制数称为1bit,1个比特位能表示多少种情况？2个或者3个比特位呢？2、了解数值数据编码数值数据，又称为数字数据，是可用于算术运算的具体的数值。（1）数制数值数据通常采用数制来表达，如，1打等于12个，用的是十二进制；1小时等于60分钟，用的是六十进制；1米等于10分米，用的是十进制。生活中常用的是十进制数，它的基数为10，由10个基本码（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）组成，逢10进1。例如，十进制数328.56中，3、2、8、5、6所代表的数值大小分别如图120所示。其中，100、101等称为位权，以小数点为界，向左（整数部分）各位的位权依次100、101、102……向右（小数部分）各位的位权依次为101、102……二进制是计算技术广泛采用的一种数制，它的基数为2。同样，以小数点为界，向左（整数部分）各位的位权依次为20、21、22……向右（小数部分）各位的位权依次为21、22……例如，二进制数110.11中，各位数字所代表的数值大小分别如图121所示。（2）转换要用计算机存储和处理数值数据，首先要将其转换为二进制数。十进制数转换为二进制数，整数部分的转换方法是除2反向取余，小数部分的转换方法是乘2正向取整。如图123和图124所示，将十进制数37.375转为为二进制数，首先将其整数部分和小数部分分别转换为二进制数，然后再合并，得到（37.375）10=（100101.011）2。编码计算机中数值数据的编码分为原码、反码和补码，其编码规则见教材P19页表13。通常情况下，计算机用一个数的最位存放符号，即用0、1表示正负符号，正数为0，负数为1，这个二进制位数称为符号位。3、文本数据编码布置任务：完成活动2.——加密解密游戏。举例说明游戏玩法。提供资源：（１）标准ＡＳＣＩＩ码表。（２）ＧＢ２３１２１９８０信息交换用汉字编码字符集。活动三：课堂练习利用希沃白板课堂活动游戏答题方式完成练习1、一个字节由多少位二进制数组成？2、十进制数10转换成二进制是多少？3、二进制数01101110转换成十进制数是多少？4、二进制数加运算：1+0=1,0+1=1，那么1+1等于多少？5、在计算机中通常用（）来描述文件大小？六、课堂小结1、了解生活中的编码，理解编码的概念和意义。2、了解二进制数与十进制数转换的方法。3、了解数值数据和文本数据的编码基本方法。4、了解标准ＡＳＣＩＩ码表。七、教学反思本学时的知识点主要是“认识数据编码”，对于我们县级学校的学生来讲，基本上从农村上来的学生，在学习的过程中是有一定难度的，因此，学习新课之前一定要准备好导学案，安排学生课前了解，自主学习相关知识，在教学过程中老师要注意一任务驱动，以分组合作和个性化辅导多种方式进行教学。项目二探究计算机中的数据表示———认识数据编码第二学时了解声音和图像的数字化教材分析本课题选自上海科学技术教育出版社，高中信息技术必修1，《数据与计算》第一单元项目二的内容：《声音和图像的数字化》，本课题是项目二的重点内容，也是本单元的重点之一。主要介绍现实世界中的声音图像是如何转换为计算机所能识别的二进制数0和1的过程与原理，让学生理解声音图像数字化的过程的同时也让学生知道音频文件所占容量的大小是如何计算。教学目标知识与技能（1）经历声音数据数字化的过程，掌握声音数据数字化的基本方法，了解声音数字化的基本原理，知道采样频率、量化位数和声道数对数字化音频文件大小及效果的影响。（2）经历图像数字化的过程，掌握图像数字化的基本方法，了解图像数字化的基本原理，知道分辨率和量化位数对位图的影响。过程与方法通过课前自主学习与课中教师的分析讲解理解声音、图片的数字化过程及原理，通过任务实践掌握声音、图片文件容量大小的计算方法。情感态度与价值观通过学生课前预习了解声音数字化的过程与步骤，培养学生的自主学习能力，以学生分组讨论并回答问题，培养学生团队协作能力，设置任务驱动是为了学生掌握声音、图像文件容量大小的计算方法，培养学生动脑、动手和动口的好习惯。教学重难点重点：1、理解声音数字化的三个步骤：采样、量化和编码；2、掌握声音文件存储容量大小的计算的方法。难点：理解声音、图像数字化的过程与三个步骤：采样、量化和编码。教学策略教学环境：微机室，班班通大屏幕、希沃电子白板软件、多媒体课件。教学方法：讲解演示、任务驱动、分组合作。学时：1学时教学过程情景导入播放一段音乐，供学生欣赏，观察音乐界面，回答问题？问题：为了用计算机存储和处理一些声音、图像数据，需要将它们怎么样才能够成为音频文件？引入新课——《声音、图像数字化》（二）新课教学活动一了解声音数字化的过程与原理？模拟量和数字量的含义？①通常指现实世界的声音信息，它们是连续的。②把实际的物理量和它对应的数值表示出来，不连续的，是离散的。2、理解模数转换与数模转换的过程及原理？（教师通过图示分析模数相互转换的过程）活动二理解声音数字化的必须经历过程及步骤：采样、量化和编码。采样采样的含义？声音的采样是指每隔一段时间在模拟声音信号的波形上取一个幅度值。相隔时间相等的采样为均匀采样(又称为线性采样)，相隔时间不相等的采样为不均匀采样(又称为非线性采样)。采样频率指的是什么？常见的采样频率有哪些？采样频率与声音有什么关系？①计算机每秒钟在模拟声音信号的波形上采样的次数称为采样频率。②常见的采样频率有44.1kHZ、22.05kHZ、11.025kHz等。③采样频率越高，即采样的时间间隔越短，则在单位时间内得到的声音样本数据越多，对声音信号波形的表示越精确，声音的保真度越高。量化问题：量化的含义？什么是量化位数与量化级数？量化位数与声音有什么关系？①声音的量化是在采样之后，将采样所得到的幅度值用二进制数表示出来，这就是量化。②例如：取量化位数为4，那么十进制1就应该为二进制的0001，取值范围为24（16）个量化级数。③量化级越大，量化位数就越高，声音质量就越好。但文件容量也就越大。随堂任务：找到教材P17页图119(a)中第6和第10个采样点幅度值，并将其转换为4位二进制数。①第6个点为6；第十个点为13；②十进制转换位二进制6=01102；13=11012编码编码的含义？教师：声音的编码就是按照一定格式把经过采样和量化得到的离散数据记录下来，并在其基础上加入用于纠错、同步和控制的二进制数据，最终转换成数字音频信号并进行排序。声音数字化的三要素：采样频率、量化位数和声道数。教师：采样频率、量化知识点同上；声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。声音文件容量的计算：一般情况下，未经压缩的音频文件的数据量可以按如下方法计算：数据量(单位：字节)=数据率×持续时间=(采样频率×量化位数×声道数)÷8×持续时间例题：一张CDROM中存放了1小时的数字音乐(未经压缩)，则其数据量可按以下方法计算数据量(44100×16×2)÷8×60×60B=635040000B=620156.25KB≈606MB（三）课题练一练一段CD音乐时长为5分钟、量化位数为16位，采样频率为44.1kHz、单声道的Wave格式音频，需要的磁盘存储容量大约为都是MB?（44100*16）/8*5*60B =26460000B=25839.84KB =25.23MB（四）图像数字化从小小的商标到大型宣传海报，从各式各样的照片到风格迥异的图画，从茶杯上的图案到教材中的插图…凡此种种，从信息技术的角度看，都属于模拟图像，运用扫描技术或数字摄像技术可以将空间上连续的模拟图像转换成用0、1表示的数字图像，这一过程称为图像数字化。图像数字化的过程包含采样、量化、编码三个步骤。1.采样图像的采样是按一定的空间间隔自左到右、自而下提取画面信息，将一幅连续的模拟图像在空间上转换成若干个离散的像素点，每个像素点呈现不同的颜色(彩色图像)或亮度(灰度图像)。一幅图像所包含的横向和纵向的像素点的数目称为图像分辨率。例如，一幅图像的分辨率为640×480,表示该图像由横向640个像素点、纵向480个像素点，共640×480=307200个像素点组成。如果不考虑其他因素的影响图像分辨率越高，采样的精度就越高，数字化后的图像越清晰，同时图像所占的存储空间也越大。2.量化图像的量化是将采样得到的每个像素点的颜色或亮度用若干位二进制数表示出来，其方法与声音数据量化的方法类似。首先确定颜色或亮度的取值范围，然后将近似的颜色划分成同一种颜色，每种颜色用一个二进制数来表示例如，一幅黑白图像只有两种颜色，则每个像素点只需1个二进制位即可表示：表示黑色，0表示白色。一幅256级灰度图像，每个像素点需要用8个二进制位来表示，表示2=256个亮度层次；一幅24位真彩色的RGB图像，其三原色红、绿、蓝的每种光的强度被分成256个级别(0~255)，需要用8个二进制位来表示，每个像素点有三种颜色，所共需要用24个二进制位来表示，表示216777216种颜色记录每个像素点的颜色或亮度所需的二进制位数，称为颜色深度(也称色彩位数)。对于彩色图像来说，颜色深度决定了该图像可以用的最多颜色数目，颜色深度越大，显示的图像色彩越丰富，画面越自然、逼真。但要注意，在图像分辨率相同的情况下，颜色深度越大，图像所占的存储空间也越大。这种由纵横排列的像素点组成的图像称为位图(又称点阵图)。位图的质量主要由图像分辨率和颜色深度决定。图125呈现的是采用不同分辨率和颜色深度数字化后的位图。未经压缩的位图图像的数据量(单位：字节)=图像分辨率×颜色深度÷8。3.编码图像的编码就是按照一定的格式将位图上各个像点的量化数据记录下来的过程。由于位图的数据量大，并且含有大量的重复数据，编码时一般采用数据压缩技术进行压缩和还原处理。不同的编码方法形成了不同格式的图像文件，如BMP格式、JPEG格式等。六、课堂小结1、了解声音数字化的过程及原理；2、理解声音图像数字化过程的采样、量化和编码三个步骤；3、掌握常见的声音、图像格式存储容量的计算方法。七、教学反思本学时主要是让学生了解声音图像数字化的过程与原理，在了解声音数字化过程和原理后逐渐理解声音图像理解声音的采样、量化、和编码，最后引导学生掌握常见的音频格式存储容量的计算。由于学生的基础差，他们对数据数字化不是很熟悉，因此在教学过程中要慢中要质量，结合学生生活中接触过案例辅助学生理解相关知识，这样对我们学生才会达到理想的效果。第二单元数据处理与应用项目三调查中学生移动学习现状———经历数据处理的一般过程第一课时明确数据需求一、教材分析“明确数据需求”小节在引导学生了解数据处理的概念、作用与过程的基础上，着重突出数据处理的第一步“明确目标”。该小节以社调查研究这一典型的数据处理应用引出数据处理工作。同时，借助具体的中学生移动学习现状调查项目需求将“明确目标”所包含的知识点落实到位。项目中使用思维导图梳理数据需求，体现了课标中“针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化学习工具与资源的优势”的内容要求，引导学生学会运用数字化工具表达思想、建构知识。二、教学目标1、知识和技能知道明确数据需求的意义，能够针对具体的问卷调查确定数据需求。2、过程与方法借助具体的中学生移动学习现状调查项目需求将“明确目标”所包含的知识点落实到位。通过项目中使用思维导图梳理数据需求，引导学生学会运用数字化工具表达思想、建构知识。3、情感态度与价值观通过明确数据需求过程，感受数据需求的意义及重要性的价值。三、教学重点数据需求的确定方法。四、教学难点问卷调查数据需求的确定五、教学准备机房、移动学习软件、思维导图软件、在线调查平台。六、教学素材移动学习应用案例、调查问卷范例、在线调查平台网址。七、教学过程（一）导入1.教师引导提问：同学们，在今年上学期的疫情期间，你们怎么学习的?教师问：首先我们是使用了哪些工具？(学生可能回答，电脑、、平板等等。)教师追问：我们在使用这些工具时，应用了哪些学习软件？(学生自由发言。)教师小结：全校学生那么多，要调查全校的学生，范围太广了，我们可以先在班级里调查，通过班级中的数据作为代表，对收集上来的数据进行统计，看看哪种工具哪种软件是大家比较喜欢用的。2.出示学习目标展示移动学习应用，询问学生移动学习的使用情况，提出问题：“如何了解中学生的移动学习现状？”让学生倾听、观看、思考、讨论、回答。教师总结归纳学生的发言，引出这节课的主题——明确数据的需求。（二）讲授新课从移动学习软件开发者和使用者两个角度给出部分调查目标、研究问题和需要采集的数据，引导学生确定数据需求。1.数据需求数据需求是指在完成某个项目时所需要的数据。在进行某个项目时，都会对所需的数据进行分析和说明，即数据需求说明。数据需求说明根据提交对象的不同，可分为内部数据需求说明书和外部关联数据需求说明书，分别提交被审计单位和外部关联单位。不论是内部数据需求说明书，还是外部关联数据需求说明书均应包含下列内容：(1)需采集数据的信息系统(包括财务系统及相关业务管理系统)的名称和功能；(2)数据采集范围及方法；(3)数据提供时间；(4)双方责任；(5)其他相关事项。思考与讨论日常生活中，你知道哪些利用数据帮助判断、决策、解决问题的例子？教师总结：例如，教师通过对学生考试成绩的分析，找出薄弱知识环节，针对性地教学。对历年高考录取分数、人数统计分析，预估今年录取分数，填报志愿。网络购物平台的商品根据用户点击商品的频次、满意度等数据，提供商品排行榜，为用户选择商品提供参考。中文输入法根据用户词频，调整字词顺序，提高用户输入效率。2.明确数据需求不同的调查目的，需求不同的数据来支持。老师提问：如果我们要调查中学生移动学习现状，我们需要采集哪些数据？从移动学习软件开发者和使用者两个角度给出部分调查目标、研究问题和需要采集的数据，引导学生确定数据需求。老师组织学生分组讨论，确定小组的数据需求。分组讨论，确定调查目标、研究问题和需要采集的数据，用思维导图或其他形式记录讨论结果。组织学生展示汇报，点评并小结。展示汇报，完善数据需求。3.明确数据需求的重要性明确数据需求，就是某个项目对所需要的数据进行说明，如果说明出现方向性偏差或错误，就会增加这个项目的资金和时间成本，还有可能造成项目无法完成。思考与讨论面对中学生开展移动学习这一社会现象，不同的组织或个人，如教育部门、移动学习资源开发企业、家长，会面临或思考哪些问题？需求收集哪些数据帮助自己形成判断和决策？老师总结：以家长为例，会面临和思考的问题可能包括：移动学习应用的收费标准、内容质量、口碑、操作难易度、教师水平、学习时间自由度等。家长可能需要收集Ａｐｐ使用者的月平均花费、使用者对教学质量和教师水平的满意度、操作难易度评价、Ａｐｐ总体评价、使用Ａｐｐ的时间段等。（三）回顾总结这节课，我们学习了哪方面的知识？通过这节课的学习，你知道了什么？（四）布置课后任务如果你中餐在学校食堂吃，想节约时间要尽快吃完，有哪些方法？你需要哪些数据来分析你的方法是正确的？教学反思本节内容在引导学生了解数据处理的概念、作用与过程的基础上，着重突出数据处理的第一步“明确目标”。该小节以社会调查研究这一典型的数据处理应用引出数据处理工作。同时，借助具体的中学生移动学习现状调查项目需求将“明确目标”所包含的知识点落实到位。项目中使用思维导图梳理数据需求，体现了课标中“针对具体学习任务,体验数字化学习过程，感受利用数宇化学习工具与资源的优势”的内容要求，引导学生学会运用数字化工具表达思想、建构知识。项目三调查中学生移动学习现状———经历数据处理的一般过程第二课时采集数据一、教材分析“采集数据”小节以网络在线调查这一社会调查研究的数据采集主要途径为载体，引导学生经历数据处理过程中的数据采集工作。通过在线调查平台的了解、选择和尝试使用活动，学生将对“一站式服务”数据处理工具有了定的认识和体验。通过问卷的设计，学生将认识数据采集前准备工作的必要性。通过选择在线平台、添加问题、发放问卷、获取表格数据，学生将体验数据采集的过程。“思考与讨论”中的问题旨在引导学生关注影响数据采集的因素和数据保护的相关信息。该小节体现了课标内容要求中的“通过典型实例，了解数据采集的基本方法”和“根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，理解对数据进行保护的意义”。二、教学目标1、知识和技能（1）经历简单的数据收集过程，了解数据收集的方法。（2）通过选择在线平台、添加问题、发放问卷、获取表格数据，学生将体验数据采集的过程。2、过程与方法通过在线调查平台的了解、选择和尝试使用活动，学生将对“一站式服务”数据处理工具有了定的认识和体验。通过问卷的设计，学生将认识数据采集前准备工作的必要性。3、情感态度与价值观在与同学合作进行收集数据的过程中，增强合作意识，形成初步的实践能力。三、教学重点数据收集的方法。四、教学难点提高学生收集数据的能力。五、教学准备机房、移动学习软件、思维导图软件、在线调查平台。六、教学素材调查问卷范例、在线调查平台网址。七、教学过程（一）情境导入老师播放一段街头访问调查的视频，并提出你还知道哪些调查方法？教师作总结，引出课题——数据的采集。（二）数据的采集方法1.明确目标明确目标是指明确数据收集的目的，确立收集思路。首先，要思考开展数据收集的原因，即要解决什么问题。然后，要梳理数据收集的思路，搭建收集框架，确定使用哪些收集方法和工具。2.数据采集数据采集是指人们根据需要获取数据，它是确保数据处理过程有效的基础。技术工具的发展使得数据采集方式日趋多样。目前数据采集的来源主要有以下几种：（1）人工输入的观察、调研数据；（2）利用技术工具(例如传感器)直接采集的数据；（3）各种数据库中的数据；（4）利用搜索引擎工具在网络上快速获取的数据；（5）通过网络调查问卷采集的数据。（三）选择合适的数据采集方法和工具传统的社会调查方法主要有发放纸质问卷开展调查、面对面访谈调查、实地考察等。信息技术的飞速发展大大丰富了人们采集数据的方法和手段。随着互联网、移动用户的增多，通过网络开展在线调查已成为很多研究者的选择。人们推出了很多在线调查平台、网站及在线调查系统（图24）。还有如下等提供从在线问卷设计、数据采集到数据加工分析的“一站式服务”。研究者要楹据自己的需求，选择最适合自己的数据采集方法和工具。小贴士：“一站式服务”实际就是利用信息技术对服务进行集成、整合，因此也被认为是“提供整体解决方案”。它在提高服务效率的同时，也提高了服务提供者的竞争力。思考与讨论：1.你了解并尝试使用了哪些在线调查平台？你认为这些平台各自有什么特色？2.如何判断在线调查平台的设计是否专业、是否可信赖？教师总结：在线调查平台很多，各有特色。例如：问卷星，其功能强大，操作简单；问卷网，其模板多，简单好用；腾讯问卷，其功能全部免费，无人数和数量限制，且可使用微信和ＱＱ直接登录。可以从以下方面进行判断：界面是否美观、友好；提供的功能是否丰富、实用且操作方便，如问卷编辑方便与否、发放渠道是否多样、是否提供数据导出功能等；用户数量是否大；用户反馈是否好；典型应用案例是否权威。学生活动：寻找适合自己研究的数据采集方法和工具。(1)小组成员各自上网查找、了解可以利用的在线调查平台，并尝试使用。(2)小组交流讨论，对各种在线调查平台进行评估·是有偿使用还是免费使用？·提供的服务有哪些？能否满足需要？·问卷编辑是否方便？能否方便地导入？·问卷发放有哪些渠道？数据导出格式有哪些？是否支持自选分析工具·使用过该平台的人如何评价？(3)小组成员协商、确定本小组选用的在线调查平台。（四）在线编辑发放问卷，采集数据问卷是为了达到调研目的和采集必要数据而设计的一系列问题。问卷设计的好坏，直接关系到数据采集工作质量的高低。老师展示某在线调查平台上教师发布的调查问卷，引出设计问卷任务及了解在线平台功能的任务。提出问题：如何设计问卷？应注意哪些事项？当前许多在线调查平台都提供多种问卷创建方式，一般有三种模式，一种是设计好纸质问卷并直接导入，另一种是在平台上根据提示自由创建问卷(图26)，还有一种是直接使用平台提供的模板通过简单编辑生成问卷(图27)。下面就用实例说明。小贴士：在很多在线调查平台上编辑问卷时，可在屏幕上直观地得到即将打印到纸上的效果，故也称可视化操作。这是一种“所见即所得”技术。思考与讨论在线调查平台在编辑问卷时，要求先明确每个问题的类型，如单选题、多选题、排序题等。这是为什么？教师总结：明确问题类型后，平台才能确定答题的方式，从而给出对应的答题样式设计。在线问卷可以利用平台中的相关设置来控制数据采集的目标人群和问卷发放数量等（图28）。思考与讨论1.小组选择的平台提供了哪些数据采集设置？每条设置会对调查取样产生怎样的影响2.如果只想将问卷链接发送给本地区几所指定中学的学生，有哪些方法？采用这些方法可能会采集到大量非目标人群的数据吗？老师总结：通过与这些学校的一位或几位师生联系，请他们在学校的内部网络平台上发布问卷；或在学校的论坛等公开的平台上发布问卷。第一种方式不会采集到大量非目标人群的数据，第二种方式有可能。（五）获取表格数据传统纸质问卷回收后，需要研究者设计表格，手工录入纸质答卷上的数据。在线问卷则可以利用调查平台的相关功能，如“导出数据”，直接本次调查的答卷文件、表格数据(图29)思考与讨论1.传统纸质问卷通过“不记名”达到保护个人隐私的目的的，但在线䄰查通过IP地址就可以跟踪数据来源。在线调查应该如何保护个人隐私？如何对数据进行保密？2.某同学在公交车站等车时，一位市场调查人员请他用扫一个二维码，说是在网上简单回答一些问题，即可获得一份小礼品。这位同学是否应该接受这位调查员的提议呢？老师总结：①不设计可能泄露个人隐私的问卷问题；尽量使用问卷平台所提供的隐私保护方法，例如在平台的数据采集设置页面中，勿勾选“允许受访人答完问卷后查看结果”选项，勿勾选“显示分享按钮，分享答题链接到更多社交网站”选项，在发布问卷时取消勾选“共享到问卷库”选项。②控制数据的传播范围，对数据进行加密。③接受调查前先分析二维码链接的是否为钓鱼网站，问卷是否涉及个人隐私。（六）归纳小结归纳问卷设计的要点，布置课后任务：利用在线调查平台发布问卷，并向目标人群发放问卷。教学反思本节以网络在线调查这一社会调查研究的数据采集主要途径为载体，引导学生经历数据处理过程中的数据采集工作。通过在线调查平台的了解、选择和尝试使用活动,学生将对“一站式服务”数据处理工具有了一定的认识和体验。通过问卷的设计，学生将认识数据采集前准备工作的必要性。通过选择在线平台、添加问题、发放问卷、获取表格数据,学生将体验数据采集的过程。“思考与讨论”中的问题旨在引导学生关注影响数据采集的因素和数据保护的相关信息。该小节体现了课标内容要求中的“通过典型实例，了解数据采集的基本方法”和“根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，理解对数据进行保护的意义”项目三调查中学生移动学习现状——经历数据处理的一般过程第三课时加工、分析和可视化数据一、教材分析“加工、分析和可视化数据”小节引导学生使用在线调查平台上的便利的数据加工、数据分析和数据可视化工具，使学生了解数据分析、数可视化的概念与基本方法。该小节的重点是数据分析，着重对学生数据分析意识与思维的培养，体现了课标内容要求中的“通过典型实例，了解数据分析和可视化表达的基本方法”以及“根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据。二、教学目标1、知识和技能（1）了解数据处理的概念及过程。（2）了解数据分析的概念及基本方法。2、过程与方法通过小组合作完成实际项目，掌握数据处理的方法和数据可视化及其常见的呈现方式，提高运用信息技术解决综合问题的能力，选用恰当的软件工具或平台处理数据。3、情感态度与价值观(1)认识数据处理的应用价值。(2)培养学生对数据分析意识与思维。三、教学重点数据的分析的基本方法四、教学难点数据分析的工具使用五、教学准备机房、文本加工软件、数据处理软件。六、教学素材采集的数据及数据分析范例。七、教学过程（一）新课导入老师提问：调查问卷被收回意味着数据采集工作结束，那么我们将要如何处理这些问卷了和数据？学生回答。老师小结引出本堂课的主题——对数据加工、数据分析和数据可视化。（二）基本概念1.数据加工：数据加工是指通过数据编码、数据清洗、数据重组等一系列过程，使采集到的数据符合数据分析的需求。2.数据分析：数据分析（dataanalysis）是指用适当的分析方法与工具，对采集的数据进行分类整理，提取与发现其中有价值的信息，以形成结论的过程。3.数据可视化：数据可视化（datavisualization）是指将数据分析的结果通过表格、图表、图形等形式显示出来。（三）数据加工在本项目中，直接使用平台提供的功能对采集到的问卷数据进行统计分析，省略了数据加工环节。但在现实工作中，采集到的数据大多能立即用于数据分析，还须使用恰当的工具和方法进行加工。以问卷调查为例，须剔除出现答案残缺不全、重复填写、数据错误等问题的答卷；还有些数据须进行编码，如性别、年级、是否住校等选择题答案(图214)；而开放式问题得到的回答会非常多，显得杂乱无章，须分类并确定代码。（四）数据分析数据分析是指用适当的分析方法与工具，对采集到的数据进行分类整理，提取与发现其中有价值的信息，形成结论的过程。数据分析的目的是从描述研究对象的数据中，发现其内在特征和规律。数据分析有对比、细分和预测三大类，它们又各自对应不同的具体分析方法。在日常工作和现状研究中，运用最多的是描述性分析方法，如对比分析法、平均分析法和交叉分析法。(1)对比分析法对比是人们认识客观世界的基本方法。通过将两个或两个以上的数据进行对比，分析它们的差异，可以分辨数据的性质、变化、发展等个性特征。对比分析法可以分为横向比较和纵向比较(图215)。横向比较是同一时间不同总体指标的对比，纵向比较是不同时间同一总体指标的对比(2)平均分析法利用计算机平均数的方法，可以反映总体在一定时间、地点下数据特征的一般水平。平均分析法可以分为位置平均数和数值平均数（图216）。其中，运用得最多的是算术平均数。(3)交叉分析法这是一种立体分析法，它从横向和纵向两个方向来计两个或多个有联系的变量在交叉点的统计值。（五）数据可视化数据可视化是指将数据分析的结果通过表格、图表、图形等形式显示出来，还可以通过这些形式对分析结果进行一些交互处理。利用人对形状、颜色等特性的感官敏感性，数据可视化能更清晰、有效地帮助人们发现数据间的关系、规律和趋势，传递数据背后的信息，如图217所示。常见的数据图表包括条形图(图218)、折线图、饼(图219)柱状图(图220)面积图、散点图、雷达图等，使用图表工具还可以得到交互图表(图221)、漏斗图、帕累托图、旋风图、矩阵图等，数据可视化图形则包括地图、词云(图222)热力图(图223)树图、网络图等，甚至可以是动图、动画。最常用的图表工具是WPS表格或Excel等电子表格软件，在互联网上有大量优秀的数据可视化工具，如RAW、Infogram、Tableau等。除了利用现成的工具，也可以按自己需要缟程实现。实例：使用电子表格软件分析问卷调查单选题的统计方法在线调查与线下调查各有优缺点，在实际开展问卷调查时人们有时会同时采用这两种方法，如将线下分发的问卷回收后，将结果录入到电子表格中，然后进行统计分析。以下将介绍如何使用Ｅｘｃｅｌ软件进行单选题的统计分析。问题描述：某问卷现有９个单选题，每个问题有４个答案选项，收回问卷３８５份，现要统计每个问题４个答案选项所占比例，并用图表形式呈现各问题的百分比。录入的问卷结果如下图所示。（１）在统计结果工作表的Ｂ３单元格插入函数ＣＯＵＮＴＩＦ（）。（２）给ＣＯＵＮＴＩＦ（）函数的参数赋值。ＣＯＵＮＴＩＦ（）函数用于计算满足给定条件的单元格的数目，这里需要计算问卷结果工作表中问题１这一列（即Ａ列）单元格数值为“Ａ”的数量，所以Ａ选项数量统计公式为＝ＣＯＵＮＴＩＦ（问卷结果！A：A，“A”）。（３）将Ａ选项数量统计公式修改为计算百分比公式。因为收回调查问卷的总数是385份，所以计算A选项的百分比公式为＝ＣＯＵＮＴＩＦ（问卷结果！Ａ：Ａ，＂Ａ＂）／３８５。（4）将计算结果用百分比形式显示。选中Ｂ３单元格后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“单元格格式”，然后在“设置单元格格式”对话框中选择“数字”选项卡中的“百分比”，并将小数位数设置为２。（５）复制公式，修改公式中的参数，计算Ｂ、Ｃ、Ｄ选项的百分比。①将鼠标指针移动到Ｂ３单元格右下角，当鼠标指针变为黑色十字时，按住鼠标左键向下拖曳鼠标至Ｂ６单元格，松开鼠标。②依次修改Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６单元格公式中的条件为“Ｂ”“Ｃ”“Ｄ”。即Ｂ４＝ＣＯＵＮＴＩＦ（问卷结果！Ａ：Ａ，＂Ｂ＂）／３８５，Ｂ５＝ＣＯＵＮＴＩＦ（问卷结果！Ａ：Ａ，＂Ｃ＂）／３８５，Ｂ６＝ＣＯＵＮＴＩＦ（问卷结果！Ａ：Ａ，＂Ｄ＂）／３８５。（６）复制公式到其他几个问题所对应的单元格。选中Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６四个单元格，将鼠标指针移动到Ｂ６单元格右下角，当鼠标指针变为黑色十字时，按住鼠标左键向右拖曳鼠标至Ｊ６单元格，松开鼠标，完成自动填充。（７）制作全部９个问题的各选项的可视化表达图。①选择Ａ２：Ｊ６单元格。②插入图表，选择柱形图中的三维堆积柱形图。③双击图表，选择设计选项卡中的“添加图表元素—数据标签—其他数据标签选项”，再在“设置数据标签格式”对话框中的标签选项下的“值”。数据可视化的常用图表类型较多，一般选择便于观察的图表类型。例如本例中也可以选择三维簇状柱形图和条形图，如下两图所示。教学反思本节引导学生使用在线调查平台上的便利的数据加工、数据分析和数据可视化工具，使学生了解数据分析、数据可视化的概念与基本方法。该小节的重点是数据分析，着重对学生数据分析意识与思维的培养，体现了课标内容要求中的“通过典型实例，了解数据分析和可视化表达的基本方法”以及“根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据”。项目三调查中学生移动学习现状———经历数据处理的一般过程第四课时撰写报告，提出数据应用建议一、教材分析“撰写报告，提出数据应用建议”小节是数据处理的最后一环，也是体现数据处理意义的最重要一环。学生在数据分析和可视化表达的基础上，进行总结提炼，给出切实可行的数据应用建议。同时，使用恰当的工具软件呈现报告。该小节体现了“完成分析报告”的课标内容要求，渗透了数字化学习与创新这一学科核心素养的培养。二、教学目标1、知识和技能（1）了解调查报告。（2）使用恰当的工具软件呈现报告。2、过程与方法以任务驱动学习，培养学生的探索精神，并通过思考问题、小组讨论交流及及老师的提示讲解方式撰写调查报告，提出数据应用建议。3、情感态度与价值观通过了解调查报告，培养学生数字化学习与创新这一学科核心素养。三、教学重点了解调查报告，撰写报告的方法。四、教学难点呈现调查报告的工具学习，撰写报告。五、教学准备机房、数据处理结果、数据可视化表达。六、教学素材调查报告范例。七、教学过程（一）情境导入通过对调查数据的统计和分析，研究小组已经了解到中学生移动学习现状的基本情况，下一步，小组怎样才能根据调查情况清楚、客观地巽写报告并提出好和建议？学生讨论。老师总结引出本堂课题——撰写报告，提出数据应用建议（二）新课讲授1.了解报告大家利用网络，搜索一些有关调查报告的资料。大家以小组为单位，分别找出有关调查报告的资料自主学习。教师总结：2.调查报告的含义调查报告就是根据调查研究的成果写出来的正确反映客观事物及其规律的书面报告。它通常反映重大事件、新生事物、突出的典型、重要的经验和严重的问题。3.调查报告的特点（一）写实性。调查报告是在占有大量现实和历史资料的基础上，用叙述性的语言实事求是地反映某一客观事物。充分了解实情和全面掌握真实可靠的素材是写好调查报告的基础。（二）针对性。调查报告一般有比较明确的意向，相关的调查取证都是针对和围绕某一综合性或是专题性问题展开的。所以，调查报告反映的问题集中而有深度。（三）逻辑性。调查报告离不开确凿的事实，但又不是材料的机械堆砌，而是对核实无误的数据和事实进行严密的逻辑论证，探明事物发展变化的原因，预测事物发展变化的趋势，提示本质性和规律性的东西，得出科学的结论。(四)时效性。4.调查报告的格式调查报告一般由标题和正文两部分组成。（一）标题。标题可以有两种写法。一种是规范化的标题格式，即“发文主题”加“文种”，基本格式为“××关于××××的调查报告”、“关于××××的调查报告”、“××××调查”等。另一种是自由式标题，包括陈述式、提问式和正副题结合使用三种。陈述式如《东北师范大学硕士毕业生就业情况调查》，提问式如《为什么大学毕业生择业倾向沿海和京津地区》，正副标题结合式，正题陈述调查报告的主要结论或提出中心问题，副题标明调查的对象、范围、问题，这实际上类似于“发文主题”加“文种”的规范格式，如《高校发展重在学科建设――××××大学学科建设实践思考》等。作为公文，最好用规范化的标题格式或自由式中正副题结合式标题。（二）列出调查的主要内容，格式如下：调查时间：调查地点：调查对象：调查方法：调查人：调查分工：（三）正文。正文一般分前言、主体、结尾三部分。前言。有几种写法：第一种是写明调查的起因或目的、时间和地点、对象或范围、经过与方法，以及人员组成等调查本身的情况，从中引出中心问题或基本结论来；第二种是写明调查对象的历史背景、大致发展经过、现实状况、主要成绩、突出问题等基本情况，进而提出中心问题或主要观点来；第三种是开门见山，直接概括出调查的结果，如肯定做法、指出问题、提示影响、说明中心内容等。前言起到画龙点睛的作用，要精练概括，直切主题。主体。这是调查报告最主要的部分，这部分详述调查研究的基本情况、做法、经验，以及分析调查研究所得材料中得出的各种具体认识、观点和基本结论。结尾。结尾的写法也比较多，可以提出解决问题的方法、对策或下一步改进工作的建议；或总结全文的主要观点，进一步深化主题；或提出问题，引发人们的进一步思考；或展望前景，发出鼓舞和号召。（三）撰写报告报告巽写是对整个数据处理过程的总结。一是对所得的材料进行整理、分类、核实，发现遗漏疑问的地方，再作调查补充。二是分析、思考，提示材料的内部联系，发现事物的本质。通过报告，将数据处理的目的、过程、结果及方案完整地呈现出来，为决策提供参考依据。报告的种类很多，但不管采用怎样的呈现方式，都应该做到清晰可读，尤其要注重数据可视化，以使于阅读者正确、迅速地理解报告的内容。此外，报告不仅要发现问题，更要依据科学严谨的数据分析过程推导出来的结论和建议。（四）课后作业撰写“中学生移动学习现状调查报告”。教学反思本节是数据处理的最后一环，也是体现数据处理意义的最重要一环。学生在数据分析和可视化表达的基础上，进行,总结提炼，给出切实可行的数据应用建议。同时，使用恰当的工具软件呈现报告。该小节体现了“完成分析报告”的课标内容要求,渗透了数字化学习与创新这一学科核心素养的培养。项目四认识智能停车场中的数据处理———体验数据处理的方法和工具第一课时探究停车引导中的数据处理一、教材分析“探究停车引导中的数据处理”小节以停车引导的数据需求为切入点，引导学生认识获取相应数据所需的采集设备、记录数据所需的数据组织形式、存储数据所需的存储方式。在对具体问题开展探究的过程中，学生将认识数据采集的常用方法和工具。其中，关于数据组织形式和数据库部分的内容，需要教师结合实例适当讲解。“思考与讨论”中的问题旨在引导学生了解数据保护的相关知识，认识数据安全的重要性，发展信息社会责任。该小节具体体现了课标内容要求中的“通过典型的应用实例，了解数据采集的基本方法”和“根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，理解对数据进行保护的意义”。二、教学目标1、知识和技能（1）了解数据采集的常用方法和工具。（2）了解数据的组织和存储方式。2、过程与方法（1）通过典型的应用实例，了解数据采集的基本方法（2）根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，3、情感态度与价值观通过对本节的学习，让学生认识到对数据进行保护的重要性和意义。三、教学重点采集的常用方法和工具，数据的组织和存储。四、教学难点数据的处理。五、教学准备机房、电子表格软件、数据库管理系统、数据库应用软件。六、教学素材自动数据采集设备的实物、视频或图片；智能停车场的图片或视频。七、教学过程（一）导入播放智能停车场引导车辆的引导屏的视频或图片，提出问题：“引导屏上的信息是如何得到的？”引出数据自动采集设备。（二）数据采集的方法和工具智能停车场往往在停车场入口、各层各区域的交叉路口设立引导屏，显示行车路线指引信息和空闲车位数(图225)。同时，在每个车位的上方，根据车位的使用情况控制车位指示灯显示不同的颜色—绿色为“空闲”，红色为“占用”。驾驶员在几十米外即可看到指示灯，方便他们快速找到空闲车位。思考与讨论要统计出图226户外车位引导屏中的空闲车位数，需要采集每一个车位的哪些数据？与一个停车场中的车位相关的数据还有哪些？教师总结：所在层、所在区域、开放状态、是否有车；车位编号，车位属性（如临时、内部专用、租用、售出等）、维修状态等。要实现停车引导，首先应该了解车位占用情况，再将采集到的数据保存下来，并进行分析。那在采集数据时，须运用适当的方法和工具。数据采集的常用方法和工具：采集方法人工获取自动采集调查访谈观察实验文献调研物联感知视频监控网络平台采集工具问卷表格文献检索工具传感器摄像机采集软件网络爬虫移动App1.人工获取数据人工获取数据指人直接从社会现象、自然现象或文献中获得数据。(1)社会科学研究经常通过调查或访谈的方法获得一手数据。例如关于中学生移动学习现状的研究，可以从中学生的个体特质、移动学习的特点、家庭影响等角度展开探讨，设计相关问题，制作并发布问卷，从群体或个人获得一手数据。问卷是调查、访谈时常见的数据采集工具。相比传统纸质问卷，很多网络工具都可以帮助调查者更快捷、更精准地获得调查数据。(2)在观察自然现象和进行科学实验时，需要设计各种表格，科学地记录通过观察或实验得到的各种数据。(3)文献数据既包括正式出版、发行的纸质书刊、表、年鉴，也包括政府机构、职能部门网站定期发布的公报、统计信息、研究报告等，还包括企业、机构网站上免费或有偿提供的数据库数据。文献数据可以通过文献检索工具获取，如利用搜索引擎工具在网络上搜索专业的数据库。2.自动采集数据信息社会中，在信息技术的支持下，各种终端设备、网络数据库中记录存储着日益增长的海量数据。自动采集数据的方法通常有物联感知采集、视频监控采集、网络平台采集以及从已有数据库中采集等。(1)物联感是指，对于在物联网中使用电子标签或无线终端标识的智能化物体，通过传感器感知它们的数据变化，采集相关数据，并利用各种通信技术上传至网络信息中心存储。例如，通过佩戴相关设备，可以实时记录佩戴者的运动状态、呼吸量、血压、运动量、睡眠质量等生理状态数据，再利用无线或蓝牙技术，就可以将数据传送到网络信息中心或个人智能移动终端。(2)视频监控采集是指借助不同监控点的摄像机采集监控区域的数据。例如，高清电子警察系统利用动态视频检测触发技术对车辆违规行为进行抓拍并完成车牌识别。清晰完整地记录车辆违章过程，以及违章车辆的车型、车身颜色、车牌号码等数据。(3)网络平台采集要是指用户在访问网站或使用APP时，网站服务器上安装的采集软件自动采集用户的各种行为数据。如一个学习平台可以采集学生浏览了哪些视频或课件，看了多长时间，重复观看了哪些课件，是否快进观看，以及观看课件的顺序等，这行为都被完整地记录在系统日志文件中。通过日志搜索分析技术，可以筛选出有用的数据，用于判断学生的学习行为模式。采集互联网数据的工具还有很多，如网络爬虫、移动APP,而且这样的工具还在不断地发展中。网络爬虫是一个自动网页的计算机程序或自动化脚本，是搜索引擎的重要组成部分。网络爬虫类产品如八爪鱼采集器、网络矿工采集器等，在数据采集领域有着泛的应用，可以定期实时采集各大门户网站的数据。近年来，随着移动终端和通信技术的发展，移动Ap技术逐渐成为移动过程中数据采集的主导技术，采集方式更加灵活、多例如，学生可以通过无线网络，使用移动终端与云端的定位技术利用传感器、视频监控等设备，通过网络平台实时采集学习者的学习地点学习时间学习内容及学习状态等数据可以让教师实时了解学生的学习情况，进而实现个性化智能辅导。实例：车位占用情况数据的自动采集大型停车场通常采用多层多区域的组织方式，车位占用情况数据(空闲或占用)不是用人工记录，而是通过传感装置自动采集。图227是使用超声波传感器采集车位占用情况的示意图。安装在车位上方的超声波传感器自上而下发出超声波，并据此探测，分析物体或地面的反射波，精确测量出反射面到传感器的距离，由此准确地检测出每个车位的占用情况，从而实时采集到车位占用情况数据，同时将数据用车位指示灯直观呈现。思考与讨论某居民小区拟在出入口安装车牌识别摄像头，但部分车主担心自己的个人信息、车牌信息、停车数据等隐私被泄露。你觉得他们的顾虑有道理吗？教师总结：有道理，因为这些信息都会被车辆识别系统记录，一旦被泄露，能够从中分析出车主可能不在家的时间段从而产生安全隐患，或者被用于做有针对性的广告推销等。那我们要如何对数据保护？（三）数据的保护数据在采集、存储、管理与使用的过程中面临诸多安全风险。大数据时代，人们对数据的依赖性不断增强，数据安全与隐保护问题更加突出。 1.数据备份数据在传输存储交换的过程中会面临导致失或损坏的各种风险因素，如自然灾害信息攻击设备故障误操作等为避免风险通常需要进行数据备份。数据备份是周期性地将数据以某种方式制作一个或多个备，并将其存放在专门设备上加以保护，以便在数据丢失或损坏时能够有效地进行数据恢复。个人数据的备份主要通过文件的复制完成由用户对重要的数据文件在不同的存储介上归档保存。企业数据是企业的重要资产如果缺失数据备份措施，数据的安全性就得不到保障，可能导致数据丢失或损坏，对企业产生无法弥补的损失甚至带来灾难性后果。企业要制定数据备份策略，明确数据备份内容数据备份时间和数据备份方式等。企业的信息管理系统一般都包含数据备份的功能，以自动、全面、高效地在服务器上进行数据备份。2.数据的隐私保护在大数据的背景下，人们在互联网上的一言一行都会被自动记录：在网上阅读电子图书，阅读惯会被记录：在网上聊天与好友的联络情况会被记录：在网上购物购物喜好被记录：发送电子邮件，联絡方式会被记录；在网上搜索、搜索习惯会被记录一多项案例说明即使看似无害的数据被大量采集分析后，也会暴露个人隐私。不少网络企业既是数据的生广者，又是数据的存储、管理者和使用者，如果对用户数据的采集、存储、管理与使用等缺乏规范和监管，用户就无法确保自己隐私数据的安全。每个人都应有权决定自己的数据如何被利用，决定自己的数据何时以何种形式披露，或者何时被销毁。数据的隐私保护需要从立法、技术、管理等多方面给予保障。对个人来说，需要不断地提高和加强自身的隐私保护意识和防范能力。如在使用某一种系统和服务时，要考虑对方要求自己提供的数据是否与服务相关；在被要求提供身份证号码、号码等相关敏感数据时，要考虑对方是否正规机构；在一些社交媒体公布自己的生活照时，要注意是否涉及敏感数据。为对数据隐私做好保护，一些技术便应运而生。数据隐私保护技术包括：数据采集时的隐私保护，如数据精度处理；数据共享、发布时的隐私保护，如数据的匿名处理、人工加扰等；数据分析时的隐私保护；数据生命周期的隐私保护；以及隐私数据的可信销毁。3.数据的组织和存储数据以文件或数据库的形式永久存储在外存储器中。按照数据的组织和编码方式，文件可以分为不同的类型，可以由文件的后缀名加以区分。数据库按照特定的数据结构来组织、存储和管理数据，它相当于建立在计算机存储设备上的仓库。数据库有很多种类型，从最简单的存储各种数据的表格，到能够进行海量数据存储的大型数据库系统，都有着十分广泛的应用。结构化数据通常存储在关系型数据库或表格文件中。关系型数据库是现代信息系统中最流行的一种数据存储结构关系型数据库中的关系也称表((table)。一个关系型数据库由若干个二维表组成。非结构化数据(unastmuietureddata)主要以多媒体格式文件存储，例如各种格式的视频文件音频文件、图像文件文本文件等。随着大数据时代的到来，数据量急速增长。为了满足大数据的海量存储、快速查询安全兼容的需求，一些新型的非关系型数据库应运而生以应对大规模数据集合和多重数据种类带来的挑战，尤其是解决一些大数据应用难题。实例1：停车位数据的组织智能停车场引导屏上的空闲车位数是按停车场的层、区域甚至方位汇总得到的。停车引导系统采集好车位占用情况数据后，除了改变空闲车位数，还要输送车位的所在层、所在区域等数据。停车位数据到底包括哪些内容？这个问题关系到如何有效构建数据。任何一个事物都包含许多属性，事物的全部属性可按需求选择性地呈现。要解决的问题不同，对同一事物要呈现的属性也不同。在应用系统中，由若干属性构成的数据称为结构化数据(structureddata)。停车引导工作的需求是汇总不同层、不同区域的空闲车位数，统计时往往要用到车位占用情况、层、区域等属性，而无须关心车位尺寸等属性。例如，某停车场的停车位使用实时数据包括序号、采集时间、层、区域、车位占用情况、状态(对应该停车场的管理情况，如将车位分为开放、关闭、内部)，其结构图如图228所示。在大多数的数据处理中，通常以关系表的形式组织数据，如图229所示的停车位使用实时数据表。表格的第一行是标题，列出“采集时间”“编号”等属性名称。从第二行开始，每一行是条记录（record).每一列是一个属性，称为表格的字段(field)。行列交叉处是一个单元格，存放一条记录的某个字段值。实例2：停车位数据的存储如图230所示，停车引导工作本质上是一个数据处理过程。停车位使用实时数据表就存储在停车场服务器的数据库中，供停车场管理者查询实时数据或分析历史数据。要将数据存储在数据库中，首先要创建关系表的结构，然后将记录添加到关系表中。创建关系表结构时要确定关系表中每一个属性的数据类型。为了保证数据的有效性，还要设置属性值的数据约束，包括属性值是否唯一、是否可以为是否要在一定的数值范围内筹（四）课后活动1.调查某个居民小区停车管理的数据采集方式；2.设计居民小区停车位管理表。八、教学反思本节以停车引导的数据需求为切人点，引导学生认识获取相应数据所需的采集设备、记录数据所需的数据组织形式、存储数据所需的存储方式。在对具体问题开展探究的过程中，学生将认识数据采集的常用方法和工具。其中，关于数据组织形式和数据库部分的内容，信要教师结合实例适当讲解。“思考与讨论”中的问题旨在引导学生了解数据保护的相关知识，认识数据安全的重要性，发展信息社会责任。该小节具体体现了课标内容要求中的“通过典型的应用实例，了解数据采集的基本方法”和“根据任务需求，选用恰当工具软件或平台处理数据，理解对数据进行保护的意义”。项目四认识智能停车场中的数据处理———体验数据处理的方法和工具第二课时计算停车费一、教材分析“计算停车费”小节通过计算停车费任务，引导学生掌握使用电子表格软件加工数据的方法。该小节侧重于使用函数和公式进行计算、设置数据类型和格式等操作性内容。教学中还可根据学生的水平，做适当的补充和拓展。该小节体现了课标内容要求中的“根据任务需求，选用恰当工具软件处理数据”。二、教学目标1、知识和技能掌握使用电子表格软件中的函数和公式进行数据计算的方法。2、过程与方法通过停车收费，引导学生学习电子表格软件，归纳电子表格软件中的函数和公式解决问题的过程与复合函数的用法。3、情感态度与价值观通过停车收费这个实例，培养学生数字化学习与创新这一学科核心素养。三、教学重点电子表格软件中的函数和公式进行数据计算的方法。四、教学难点电子表格软件中的数据计算方法。五、教学准备机房、电子表格软件、停车数据。六、教学素材停车数据。七、教学过程（一）导入播放一段智能停车收费管理系统视频，让学生了解停车自动收费过程。提出本节课题：计算停车费（二）计算停车费在停车场管理中，除了停车引导，计算停车费也是一项重要工作。为了计算停车费，停车场大多在入口处采集车辆的驶入时间，在出口处采集车辆的驶出时间。根据驶入时间和驶出时间，计算车辆在停车场的停留时间，再根据停车收费规定计算停车费。（三）电子表格在智能停车场中，停车费的计算工作是由系统自动完成的。例如，按照图231的停车收费规定，利用电子表格软件这一常见的数据处理工具，可以模拟停车费的计算工作。1.基本定义电子表格可以输入输出、显示数据，可以帮助用户制作各种复杂的表格文档，进行繁琐的数据计算，并能对输入的数据进行各种复杂统计运算后显示为可视性电子表格极佳的表格，同时它还能形象地将大量枯燥无味的数据变为多种漂亮的彩色商业图表显示出来，极大地增强了数据的可视性。另外，电子表格还能将各种统计报告和统计图打印出来。EXCEL是微软OFFICE软件中的电子表格组件，其做出的表格是电子表格中的一种，除此以外还有国产的CCED、金山WPS中的电子表格等。2.常用电子表格LOTUSLotus123是早期一款电子表格软件，MicrosoftExcel承继了这款软件的很多功能，随着计算机性能的不断提升和办公自动化的逐步推广，这种单一的电子表格应用程序越来越难以适应更为广泛的应用需求，因而逐渐被集数据库运算、字处理、数据通信、图形处理等多种应用于一体的模块化办公软件所取代。“/”（反斜杠）命令与“宏”是这款软件的主要特点，此外，“公式”（Office中被称之为“函数”）、“表单”、“工作簿”以及“录制宏”也都是源自于它。CCEDCCED是一个集文本编辑、表格制作、数据处理及数据库功能、图形图像功能和排版打印为一体的综合办公及家庭事务处理软件。文件格式与DOS双向兼容，任何编辑软件均可读取其中的文本与表格。金山WPS金山WPSOffice2007专业版的安全性经过几百家权威机构及组织证明，金山wps办公套装无限扩展用户个性化定制和应用开发的需求；专为中国用户使用习惯的量身定制的wpsOffice软件，金山wps是中国最好的office办公软件。ExcelMicrosoftExcel是办公室自动化中非常重要的一款软件，很多巨型国际企业都是依靠Excel进行数据管理。它不仅仅能够方便的处理表格和进行图形分析，其更强大的功能体现在对数据的自动处理和计算，Excel是微软公司的办公软件Microsoftoffice的组件之一，是由Microsoft为Windows和AppleMacintosh操作系统的电脑而编写和运行的一款试算表软件。直观的界面、出色的计算功能和图表工具，再加上成功的市场营销，使Excel成为最流行的微机数据处理软件。3.电了表格控件（1）、Spread.NET是当下最流行的兼容MicrosoftExcel的。NET电子表格组件，适用于NETWindowsForms和ASP.NET开发。Spread表格控件在表格数据展现、表格操作、EXCEL文件的兼容等更高要求的软件开发等领域具有广泛适用性。为商业、工程、科学等领域提供拥有良好Excel兼容性的电子表格控件。（2）、TreeGrid是一个DHTML的表格控件，它完全使用JavaScript语言编写，用以实现HTML页面上的table,grid,treeview或者gridwithtree里的数据地展示和编辑。EJSTreeGrid还提供了强大的甘特图功能，能够满足您把项目进度管理以图表的形式直观地展示出来。(3)、SpreadStudio是一个功能和Excel类似的电子表格工具包。用于在您的应用系统中实现表格数据的录入和编辑等交互功能，并且提供灵活的定制能力和丰富的数据可视化效果。Spread电子表格广泛应用在财务、预算、工程、统计等领域的信息系统中。通过图表引擎和数据可视化功能，为商业表单控制面板提供丰富、有效的内容信息。综合Microsoft®Excel®文档功能，为企业级的信息共享提供支持。支持离线和在线应用系统，涵盖WindowsForms、ASP.NET、WPF、Silverlight以及最新用于Windows8的WinRT平台。（四）表格数据和加工方法数据分析中最常遇见的数据是表格数据，表格数据的加工方法主要包括数据的计算序、筛选和分类汇总1.数据的计算(1)数值数据数值数据一般由阿拉伯数字、小数点和正负号构成，一些数据处理软件还提供分数百分比、货币、科学记数法等表示形式，其写法如表24所示。数值数据的计算包括算术运算和关系运算。算术运算包括加法(+)减法()乘法（*）、除法（/）、乘方（^）。关系运算也称为比较运算，包括等于（=）、大于（>）、小于（<）、大于等于(>=)小于等于(<=)、不等于(<>)。关系运算的结果为TRUE或者FALSE,属于逻辑数据。常见的数值数据函数主要有：用于数值统计的SUM(求和)、COUNT(计数）、AVERAGE(求平均值)、MAX(求最大值)、MN(求最小值)等；用于计算的SQRT(求平方根)、MOD(求余数)、POWER(求乘幂)等；以及三角函数、数值舍入取整函数、随机数函数等。例如，区域A24：A132中存放着一组实数，求它们总和的公式为SUM(A24:A132)，求它们平均值的公式为AVERAGE(A24:A132)，求它