董正武 任靜

● 學(xué)習(xí)者分析

本課的教學(xué)對象為七年級學(xué)生，這個年齡段的學(xué)生自主和獨(dú)立意識較強(qiáng)，具備一定的信息搜集、處理、表達(dá)能力，喜歡在學(xué)習(xí)的過程中體驗(yàn)和理解事物，但分析思考問題缺乏深度。在日常學(xué)習(xí)、生活中，學(xué)生經(jīng)常要對數(shù)據(jù)做搜集、整理、運(yùn)算、統(tǒng)計和分析工作，但他們的認(rèn)知大多只停留在表層，僅學(xué)會了數(shù)據(jù)加工的一些基本操作，缺乏從數(shù)據(jù)挖掘角度分析數(shù)據(jù)的意識，更不會運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法尋找蘊(yùn)藏在數(shù)據(jù)之中的規(guī)律，借助它解決學(xué)習(xí)和生活中的實(shí)際問題。

● 學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

本課是蘇科版七年級初中信息技術(shù)第三章第3節(jié)的內(nèi)容，主要包括“數(shù)據(jù)挖掘的作用”和“數(shù)據(jù)挖掘的過程”兩個部分，可深入細(xì)分為“什么是數(shù)據(jù)挖掘”“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備”“數(shù)據(jù)挖掘”“規(guī)律表示”四個內(nèi)容。教學(xué)中，為了讓學(xué)生深刻體會數(shù)據(jù)挖掘的意義和價值，教師應(yīng)鼓勵他們對數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度加工與分析，找到規(guī)律或有用的信息，用恰當(dāng)?shù)姆绞街庇^地表達(dá)出來，學(xué)會搜集、分析身邊的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話，讓數(shù)據(jù)挖掘更好地服務(wù)于生活與學(xué)習(xí)。

● 教學(xué)目標(biāo)

知識與技能目標(biāo)：理解數(shù)據(jù)挖掘的概念，體會數(shù)據(jù)挖掘的作用。

過程與方法目標(biāo)：嘗試進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，經(jīng)歷數(shù)據(jù)挖掘的一般過程。

情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：樹立用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)指導(dǎo)生活的思想意識。

● 教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：數(shù)據(jù)挖掘的概念及數(shù)據(jù)挖掘的一般過程。

難點(diǎn)：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及挖掘的過程。

● 教學(xué)策略

數(shù)據(jù)挖掘是一種強(qiáng)大的分析數(shù)據(jù)的方法，因涉及到專業(yè)軟件和統(tǒng)計學(xué)術(shù)語、數(shù)學(xué)模型等，會讓學(xué)生難以理解。而日常使用的WPS表格，作為數(shù)據(jù)挖掘的有效工具，可以讓學(xué)生在分析具體數(shù)據(jù)的過程中，掌握數(shù)據(jù)挖掘的方法。因此，本節(jié)課教學(xué)應(yīng)讓學(xué)生從已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，運(yùn)用WPS表格中的簡單工具，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)挖掘的一般方法。

“數(shù)據(jù)挖掘”對學(xué)生而言，是一個全新的概念，概念的建構(gòu)需要一步步地不斷累積，從表層到內(nèi)涵，逐步深化。學(xué)生只有在了解了“數(shù)據(jù)挖掘”的基本含義，并嘗試挖掘的基礎(chǔ)上，才能體會其作用和意義。所以，筆者設(shè)計了層層遞進(jìn)的學(xué)習(xí)活動（情境再現(xiàn)，感受數(shù)據(jù)挖掘—案例研習(xí)，認(rèn)識數(shù)據(jù)挖掘—比較空氣質(zhì)量，嘗試數(shù)據(jù)挖掘—同比空氣質(zhì)量，再探數(shù)據(jù)挖掘—暢想未來，展望數(shù)據(jù)挖掘），并且在活動中適時搭建學(xué)習(xí)所需的“支架”，來幫助學(xué)生完成知識的建構(gòu)。筆者通過一系列的活動，讓學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中思，在思中用，在情境化的技術(shù)活動中，歸納出數(shù)據(jù)挖掘的方法，從而樹立用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)指導(dǎo)生活的思想意識。

● 教學(xué)過程

1.情境再現(xiàn)，感受數(shù)據(jù)挖掘

活動1：情境再現(xiàn)，感受數(shù)據(jù)挖掘。

①猜一猜：不同的人群瀏覽同一個網(wǎng)頁時，所看到的內(nèi)容是否一致。

②觀察鳳凰網(wǎng)的廣告區(qū)域截圖，在組內(nèi)交流（如下頁圖1，不同人群瀏覽的同一網(wǎng)頁，推送的廣告不同）。

③京東為什么能夠根據(jù)個人喜好推送商品？

小結(jié)：京東在挖掘和分析用戶瀏覽行為的基礎(chǔ)上，進(jìn)行定向產(chǎn)品推廣。

設(shè)計意圖：思維總是由問題開始的，激發(fā)問題，能讓學(xué)生積極主動地參與到學(xué)習(xí)活動中。以京東廣告推送功能來設(shè)置情境，把兩種不同的瀏覽行為對照比較，設(shè)置懸念，第一時間抓住學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)的渴望。

2.案例研習(xí)，認(rèn)識數(shù)據(jù)挖掘

活動2：學(xué)生觀看視頻，并思考、總結(jié)。

①安保為什么使用熱力圖（如圖2）？（對百度的定位數(shù)據(jù)、搜索數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，把握人群密集點(diǎn)動態(tài)趨勢，幫助警方提前疏導(dǎo)、化解安全風(fēng)險）

②百度大數(shù)據(jù)對旅游有什么作用（如圖3）？（對用戶搜索數(shù)據(jù)深入挖掘，預(yù)測熱門旅游景點(diǎn)）

③導(dǎo)航是如何規(guī)劃路徑的（如圖4）？（對道路環(huán)境、天氣情況、特征日等數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，得出每條道路在不同環(huán)境或不同時間的路況規(guī)律，確定最優(yōu)的交通路線）

師生對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、總結(jié)（如表1）。

小結(jié)：數(shù)據(jù)挖掘是指從大量數(shù)據(jù)中尋找其規(guī)律的技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘的目的主要有三個：把握趨勢、預(yù)測和求最優(yōu)解。

設(shè)計意圖：選取日常生活中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘的三個典型事例視頻——熱力圖、旅游預(yù)測、導(dǎo)航，借助半成品表格作為輸出支架，歸納出數(shù)據(jù)挖掘的概念和數(shù)據(jù)挖掘的三個目的。體會挖掘數(shù)據(jù)價值性的同時，認(rèn)識數(shù)據(jù)加工的重要性，為數(shù)據(jù)挖掘的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

3.比較空氣質(zhì)量，嘗試數(shù)據(jù)挖掘

師：圖5中空氣質(zhì)量預(yù)報實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)挖掘的哪一種目標(biāo)？（把握趨勢）鹽城市空氣質(zhì)量如何？借助熟悉的WPS表格工具，嘗試挖掘空氣質(zhì)量狀況。

活動3：比較鹽城、秦州、淮安等周邊城市空氣質(zhì)量狀況。

①登錄中國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺（http：//www.aqistudy.cn/historydata/），建立鹽城周邊三市空氣質(zhì)量狀況工作表（如圖6）。

影響空氣質(zhì)量的因素很多，AQI指數(shù)是衡量空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。

教師演示：瀏覽數(shù)據(jù)，提取數(shù)據(jù)，組成工作表（如圖7）。

②計算各市4月份空氣質(zhì)量指數(shù)AQI的平均數(shù)。（提示：AVERAGE公式使用方法以及自動填充柄的使用）

③比較4月份空氣質(zhì)量狀況。（結(jié)論：質(zhì)量指數(shù)平均值大小依次是鹽城、秦州、淮安）

師：根據(jù)質(zhì)量指數(shù)，利用函數(shù)工具計算平均數(shù)，得出空氣質(zhì)量狀況，其實(shí)就是數(shù)據(jù)的挖掘。數(shù)據(jù)挖掘的一般過程如圖8所示。

設(shè)計意圖：從全國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺搜集數(shù)據(jù)，選擇WPS函數(shù)工具挖掘數(shù)據(jù)，并對挖掘結(jié)果加以解釋，來建構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘的一般過程。在嘗試數(shù)據(jù)挖掘的過程中，學(xué)會運(yùn)用計算思維解決問題，借助流程圖總結(jié)挖掘過程，有助于學(xué)生從整體上把握知識，進(jìn)一步促進(jìn)認(rèn)知體系的構(gòu)建。

4.同比空氣質(zhì)量，再探數(shù)據(jù)挖掘

師：通過挖掘比較，我們得出鹽城市4月份空氣質(zhì)量在周邊城市當(dāng)中最好，各市以前的空氣質(zhì)量狀況如何？

活動4：比較各市2014年、2015年空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，說明哪一年空氣質(zhì)量更好（如圖9）。

①在選定城市后，思考如何同比質(zhì)量。

②選取函數(shù)或圖表工具，完成挖掘。

③規(guī)律表示。

④從“我的數(shù)據(jù)分析報告”中的各組中任選城市，從“2014年數(shù)據(jù)、2015年數(shù)據(jù)”工作表中，選取數(shù)據(jù)到“同比空氣質(zhì)量”進(jìn)行分析（如下頁表2）。

小組匯報挖掘過程和得出的結(jié)論，形成對數(shù)據(jù)挖掘的新認(rèn)識。

小結(jié)：用平均數(shù)比較，各市兩年的數(shù)據(jù)基本相同，但是合格月份數(shù)不一定相同，同比AQI低的月份數(shù)也不相同。學(xué)生同比之后發(fā)現(xiàn)，2015年空氣質(zhì)量好于2014年。

設(shè)計意圖：學(xué)生借助分析報告，以分組合作的形式，再次經(jīng)歷挖掘數(shù)據(jù)的過程，找到規(guī)律或有用的信息，加深對挖掘過程的理解。鼓勵學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度的加工與分析，選擇合適的工具進(jìn)行挖掘，體現(xiàn)了多元化的思想。

5.暢想未來，展望數(shù)據(jù)挖掘

觀看視頻（如上頁圖10，圖10中左圖為京東慧眼的視頻截圖，右圖為基因測序的視頻截圖），想象：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對生活會產(chǎn)生怎樣的影響？

如今，數(shù)據(jù)挖掘改變了傳統(tǒng)的生活模式，未來將會產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。因此，我們應(yīng)學(xué)會搜集、分析身邊的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話，挖掘數(shù)據(jù)創(chuàng)造出更智慧的生活方式。

設(shè)計意圖：通過視頻播放，讓學(xué)生深度感受“數(shù)據(jù)挖掘”與生活息息相關(guān)，挖掘數(shù)據(jù)將給人們生活帶來的改變，培養(yǎng)學(xué)生搜集、分析身邊的數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說話的意識。

點(diǎn) 評

如今，數(shù)據(jù)挖掘已被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。什么是數(shù)據(jù)挖掘？顧名思義就是從龐大的數(shù)據(jù)中挖掘?qū)毑兀ㄐ畔?、知識、見解等）的方法和過程。顯然，對于初學(xué)者而言，這是一個全新的概念，僅靠上述說明難以理解它的含義。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往讓學(xué)生背誦記憶這些內(nèi)容，學(xué)生并沒有形成概念的深層理解。為此，董老師從理解數(shù)據(jù)挖掘出發(fā)，選取數(shù)據(jù)挖掘的三個典型事例——熱力圖、旅游預(yù)測、導(dǎo)航，精心組織學(xué)習(xí)活動，在半成品表格的引導(dǎo)下，歸納出數(shù)據(jù)挖掘的三個目的——把握趨勢、預(yù)測和求最優(yōu)解，體會挖掘數(shù)據(jù)的價值，進(jìn)而概括出數(shù)據(jù)挖掘的概念。

為了構(gòu)架起理論與實(shí)踐相結(jié)合的橋梁，活動3通過比較城市之間的空氣質(zhì)量狀況，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷了數(shù)據(jù)挖掘的一般過程。數(shù)據(jù)挖掘首先要準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)是龐雜的，如何組織學(xué)生獲取數(shù)據(jù)，建立好數(shù)據(jù)工作表是本節(jié)課的一個難點(diǎn)，董老師讓學(xué)生從全國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺搜集數(shù)據(jù)，只是把各市4月份的AQI數(shù)據(jù)復(fù)制過來，既降低了學(xué)生的操作難度，又讓學(xué)生學(xué)會了根據(jù)挖掘的需要選取、整理和集成數(shù)據(jù)，為后面的數(shù)據(jù)處理和挖掘奠定了基礎(chǔ)。

在掌握數(shù)據(jù)挖掘基本概念的基礎(chǔ)上，活動4以小組合作的形式，讓組內(nèi)成員選擇不同的城市和數(shù)據(jù)挖掘方法，比較各市2014年、2015年的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，以說明哪一年空氣質(zhì)量更好。這樣既將已掌握的數(shù)據(jù)挖掘方法與過程進(jìn)行推廣，將其遷移應(yīng)用于新情境之中，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的計算思維能力，又鼓勵學(xué)生學(xué)會對數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度的加工與分析，選擇合適的工具進(jìn)行挖掘，從而得出新的、更有價值的信息。