打开文本图片集

【摘要】本文深入研究高中信息技术课程中“数据处理”章节的教学设计与实施方法。以“西气东输工程中的数据处理”为具体案例，通过项目式学习的方式，将知识构建、技能提升与思维发展紧密结合，在运用数字化工具解决实际问题的过程中，引导学生全面体验数据处理流程。通过此项目，学生不仅能够深入理解数据处理的相关知识，还能将其应用于实际情境中，培养问题解决能力和团队合作精神。

【关键词】项目化学习；大单元教学；教学案例

一、引言

随着大数据时代的来临，数据处理能力已成为现代人必备的技能之一。高中信息技术课程作为培养学生信息素养的重要平台，其“数据处理”大单元的教学设计与实践显得尤为重要。本文旨在通过“西气东输工程中的数据处理”这一案例，探讨如何在高中信息技术课程中有效地实施项目式教学方式，提升学生的数据处理能力和思维水平。

二、项目式学习与大单元概述

项目式学习（PBL）源自美国巴克教育研究的系统教学法，它以课程标准为核心，侧重于学科的核心概念与原理。通过参与项目活动，学生能在实践中解决问题，构建自己的知识体系，并实现知识的实际应用。夏雪梅强调，学科项目式学习聚焦于学科知识与能力，利用驱动性问题帮助学生掌握新知识，加强学科与日常生活、其他学科及人际关系的联系。这种学习方法通过项目成果检验学生对知识的掌握程度。

教育家赫尔巴特首次提出“单元”概念，旨在通过整合教材内容，帮助学生理解并联合审视各个概念。《教育大辞典》将单元定义为独立的教学单位，旨在帮助学生获得连贯的知识经验，强调知识间的内在联系。大单元教学设计注重协调各教学要素，以核心概念为主导，实现教学内容的结构化与体系化，鼓励学生多元参与，逐步完成学习进阶。

在本次课程设计中，笔者将融合上述理念，重构教学内容，确保教学活动与任务遵循学生的认知规律，进而提升学生在真实情境中运用信息技术工具解决问题的能力同时，笔者还鼓励学生通过协作与交流，共同解决现实生活中的问题，以此提升他们的实践能力和创新精神。通过这样的课程设计，使他们在掌握信息技术的同时，也能提升解决实际问题的能力。

三、基于项目化学习的高中信息技术大单元教学设计与实践

本课程选自普通高中信息技术必修一（粤教版）第五章“数据处理和可视化表达”。本章学习数据处理和可视化表达的基本方法，根据数据采集、处理、分析、可视化表达的思路，用项目式教学法完成大单元教学。以“西气东输”项目的实施，引领学生经历数据处理的完整过程，掌握数据采集、整理、分析与可视化表达等数据处理的基本方法，体验数据处理的魅力，感受数据应用的重要意义。

（一）项目目标设定

在项目化学习的高中信息技术大单元设计中，首先需要明确项目的目标。这些目标应与课程标准紧密相连，体现学生的核心能力和素养培养要求。着重于提升学生的信息素养、培养创新思维和团队协作能力，以及运用信息技术解决实际问题的能力。通过本次学习，使得学生将能够全面理解数据处理和可视化表达的基本概念和方法，掌握数据处理和可视化的实际操作技能，培养数据处理素养，为将来在信息化社会中更好地应用数据处理和可视化表达技术打下坚实的基础。

（二）内容框架构建

根据项目目标，我们构建大单元的内容框架。内容框架应根据知识的单元特性，依据项目式学习的流程进行构建，确保内容框架的系统性和连贯性，以便学生在完成项目的过程中能够逐步构建完整的知识体系。本次项目共设计了5个课时的内容，分别为第1课时：认识大数据、认识程序，第2课时：数据处理的一般过程，第3课时：数据采集的工具与方法，第4课时：数据分析与可视化表达，第5课时：数据分析报告的撰写。涵盖了项目前期准备、项目范例、项目规划、探究活动、项目实施、成果交流、活动评价七部分的内容。

（三）学习活动的设计

学习任务的设计是项目化学习的核心。我们根据学生的实际情况和项目的需求，设计一系列具有层次性和挑战性的学习任务。这些任务应涵盖理论知识的学习和实践技能的提升，同时注重培养学生的问题解决能力和创新能力。在设计项目的过程中，我们充分利用各种资源，包括教材、网络资源、教师指导等。通过整合这些资源，为学生提供丰富的学习材料和多样的学习方式，促进学生的学习效果提升。

其中第1课时的主要知识架构为大数据的概念及特征，大数据对日常生活的影响，以及认识程序。在这个课时中学生学习本单元的基本概念“大数据”，并对其有一定的认识。第2课时需要带领学生明确本次单元教学的主题：西气东输。同时对数据处理的一般过程：数据采集、数据整理、数据分析、数据呈现有一定的了解。在第3课时中，学生需要了解数据采集的方法：网络数据采集法、系统日志采集法、其他数据采集法。同时了解数据采集的工具：（1）搜索引擎、专用采集软件、在线问卷、爬虫程序（2）系统导出（3）传感器采集等。在第4课时中，学生了解数据分析的方法：平均分析法、对比分析法、结构分析法。了解数据分析的工具：电子表格分析、在线数据分析平台、Python编程工具，以及数据可视化表达：电子表格、在线词云图。最后一个课时，第5课时中，教师就为什么要撰写数据分析报告、什么是数据分析报告、如何撰写数据分析报告进行讲解。学生根据前期4节课体验，撰写数据分析报告。根据可视化工具，对报告进行分析、关键词的提取以及思维导图的生成。

如在数据分析一课中，笔者根据课堂上3个数据分析工具的体验，帮助学生理解并掌握平均分析法。体验数据分析的第一个工具：用电子表格软件进行数据分析，用电子表格完成对各省份十年以来天然气生产量的平均统计。观察发现，西部地区“新疆”、“青海”等地的天然气生产量较大，而“上海”“北京”“广东”等地的产量相对较少。体验数据分析的第二个工具：用在线数据分析平台进行数据分析，引导学生用“国家统计局”网站，查找各省份天然气生产量数据，体验在线数据分析平台分析数据的过程和方法，查看并保存分析结果。体验数据分析的第三个工具：使用编程工具进行数据分析。通过编写程序，可以进行个性化的计算。引出第三方库的概念，简单介绍pandas库、mean（）方法、max（）方法、sum（）方法、min（）方法的用法。学生体验过程如下：①下载“课堂活动1.py”，和上节课生成的“天然气生产量.csv”放在同个文件夹内；②运行“课堂活动1.py” 文件；③观察同目录下的数据结果文件；④修改“header”的值，并运行，观察结果；⑤计算各个省份10年来天然气生产量的总和、最大值、最小值。可以通过平均分析法，借助电子表格软件、在线数据分析平台和程序设计语言编写的程序来进行分析，了解各省天然气生产情况，从而理解西气东输重大意义。

（四）反思与总结

基于项目化学习的高中信息技术大单元过程设计是一个系统性、综合性的过程。通过明确项目目标、构建内容框架、设计学习任务及展示评价等多个环节的有序衔接和协同作用，我们能够有效地提升学生的信息素养和综合能力，实现高中信息技术课程的目标和要求。

参考文献：

[1]巴克教育研究所.写给中学教师的项目学习指导手册： 以课程标准为核心的项目教学法：第2版[M].教育科学出版社，2008.

[2]张嘉星，钟斌.在项目化探究和体验中实现深度学习--以《老人与海》教学为例[J].福建教育学院学报， 2022， 23（2）：3.

[3]黄敏.构建以概念性理解为中心的课堂教学[J].北京第二外国语学院学报， 2006.

责任编辑：田长生