沪科版高中信息技术必修1教案《数据与计算》教案

《数据与计算》

教

案

2022年7月1日

目录

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

第一课时明逸数据需求............................................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

第二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

一、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。

二、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。

3、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。

三、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。

四、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

五、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。现实珏会中，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一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7H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，都来自丁数据，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。

(三)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）。

六、课堂小结

1、了解信息、数据的概念；

2、了解数据信息的不同特征；

3、了解数据信息与知识的关系；

4、了解大数据的概念及其特征。

七、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

一、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

数据和文木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。

例I*号

2Y30Y9B

2130123呦成纲IU购

^080059■H5翔懈号牺码

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2.1

1、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杰，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IbiL1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，10。、101等称为位权，以小数点

为界，向左（整数出分）

各位的位权依次10!\

10\102...向右（小

数部分）各位的位权依

次为1（）2……

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2°、2\22……向右（小数部分）各位

的位权依次为2:22……例如，二进制数IIO.II中，各位数字所代表的数值大

小分别如图121所示。

(110.11)2

图1-21二进制数各位的位权

（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

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）2o

(3)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

一、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。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。

二、教学目标

1、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)经历图像数字号的过程，掌提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。

2、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。

3、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。

三、教学重难点

重占♦

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。

四、教学策略

1、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。

2、教学方法：讲解演示、任务驱动、分组合作。

3、学时：1学时

五、教学过程

（一）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？

引入新课一一《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？

1、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。

1、采样

（1）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）。

（2）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.IkHZ、22.05kHZ、1：.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。

2、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6二011。2；13=11012

3、编码

（1）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。

（2）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。

（3）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）二数据率X持续时间

二（采样频率X量化位数X声道数）-8X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

（44100X16X2）4-8X60X608

=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640X480,表示该图像由横向640个像素点、纵向480个像素点，

共640X480=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，・

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）二图像分辨率X

颜色深度98。

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g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T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，引出这节课的主题一一明确数据的需求。

（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。

?明思考与讨论

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，确定调杳目标、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。

图2-3利用思维导图软件工具梳理数据需求

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。

I*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？

八、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，引导学生学会运月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各工作的必要性。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，并提出徐还知道哪些调查方法？

教师作总结，引出课题一一数据的采集。

（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卜几

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、而对面访谈调查、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

wenjuan.corrD渴普咨询.

Consulting

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。

一思考与讨论：

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0

(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没计的一系列问题。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)。

图2-6栗在线谓查平台的问卷悬Mt页面

图2・7某在线调查平台提供的模板

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）。

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图2-8号在线调书平台的鼓族栗*设置

?•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）

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I•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，但在线稗查

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怎网站，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。

八、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“i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一一对数据加工、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。

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（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。

（I）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。

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图2T5对比分析法图2-16平均分析港

（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走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。

图2-17利用数据可视化工具呈现的某游乐园游客实时数据

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。

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图2-22词云示例图2-23热力图示例

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

可以按臼己需要缰程实现c

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Exce1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3

85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。

中学生移动学习现状调杳问卷统计

问题1问题2问题3问题4问题5问题7问题8问题9

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中学生移动学习现状调查问卷统计结果

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