数据采集与整理教学设计

班级：高一 学科：信息技术 主备人： 课题：3.2 数据采集与整理 课型和课时：新授课 1课时 授课日期： 课程标准 善于利用信息交流和分享信息，开展协同创新。能根据解决问题的需要，评估数据来源，辨别数据的可靠性和时效性，具有较强的数据安全意识。能认识到网络空间秩序的重要性，知道自主可控技术对国家安全的重要意义。 学生分析 高一学生有一定意识寻求恰当方式检索、选择所需信息。具有一定的数据安全意识和学习信息科技的兴趣。同时在一定程度上能遵循信息科技领域的伦理道德规范，明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任的行为准则。 教学目标及重难点 教学目标： 通过体验学习能够敏锐感知到信息的变化，根据解决问题的需要，自觉寻求恰当的方式获取与处理信息，提升学生的信息意识。通过合理收集、分析信息资源，运用计算思维能力，形成解决实际问题的基本方法。通过数据分析与展示，促进学生掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，应用数字化学习工具进行创新。 重点和难点： 重点：了解数据采集的过程和意义，能通过分析数据来源，选择合适的数据采集工具。 难点：能通过网络搜索技巧合理的采集数据信息。 教学过程 教学环节 教学活动 学生活动 时间 分配 设计意图 教学反思 导 （明确目标重难、温故创设情景） 目标重难呈现 （1. 知识掌握， 2. 能力形成， 3. 形成情感态度价值观， 4. 重难点） 情境创设过渡 （创设情境，旧知向新知过渡） 植物生长需要合适的温度、阳光、空气和土壤，假设你是一名数据研究员，需要帮助大棚蔬菜的种植户收集分析数据，以便他们及时调整种植策略。 提问1：同学们认为我们应该采集哪些数据来检测蔬菜的生长？ 提问2：针对不同的数据，我们应该从哪里采集，用什么工具采集？ 讨论我们应该采集哪些数据，从哪里采集这些数据的，如何采集我们所需要的数据。 10min 对传感器有大致了解，并且可分析出哪些应用需要传感器。 体验网络搜索获取与传感器获取的优缺点。 学 （关注教材、掌握基础） 学科知识学习 （重在理解记忆） 学科能力关注 （重在理解训练） 提出从传感器和网络搜索以及调查问卷三个维度来采集数据。 提问：智能手机中还有哪些传感器，这些传感器相关的应用？播放视频供学生学习。 提问：我们现实生活中还有哪些使用传感器采集数据的物品？ 提问：通过网络搜索获取温度和通过传感器获取温度有哪些不同？ 体验网络爬虫程序，快速获取全国各个城市的最高温度 提供程序“weather.py” 提问1：应该怎样获取今天全国每个城市的最高温度信息？ 提问2：同学们可以发现通过网络搜索获取每个城市的最高温度是一项庞大的工程，那么有没有更简便而且快速的方法获取这些数据呢？有的，那就是网络爬虫。 教师演示爬虫程序“weather.py”，简单介绍爬虫原理，了解爬虫程序使用的优点与规则。 介绍调查问卷进行数据采集。通过设计一个针对食堂饭菜口味的调查方案与学生互动交流。 体验爬虫程序“weather.py”，可以快速精准的获取明天的最高温度数据，并且存储在excel文件中。 15min 让学生了解爬虫程序使用的优点与规则，激发学生自己编写爬虫程序的欲望。通过与网络搜索获取数据作对比，体验这两种方式的优缺点。 探 （突出重难，推演探究、理解运用） 重难探究突破 （突出典型性） 成果展示评价 （学生主体，教师主导） 采集了某地2018年全年的天气情况，准备通过分析这些数据，指导以后大棚蔬菜的种植工作。 经过讨论观察，我们发现数据有以下问题：数据重复、数据为空、数据异常和数据缺少。 使用python语言导入“天气情况_未整理.csv”文件，简单了解数据的情况。 教师讲解，DataFrame的数据结构及其相关概念，指导学生进行程序的编写与调试工作。 整理“脏数据” 提问1:我们怎样查看数据是否重复，怎样去除重复数据。 提问2:查看是否有空值，对空值有哪些处理方式，怎样对空值内容重新录入。 提问3：怎样判断哪些是异常的数据，对异常的数据的处理方式有哪些，怎样选择合适的方式处理异常数据 提问4：怎样增加正确的数据 教师给学生做程序的演示和讲解，特别指出函数中各种参数的意义，指导学生程序的编写和理解 提供“weatherprocessing.py”程序对数据进行分析和整理 安全的保存数据 提问1:对数据安全的威胁有哪些方面？ 提问2:我们怎样安全的保护数据？ 教师提问数据安全方面的问题，并且指导学生将数据进行云存储。 对采集的数据进行查看讨论，使用Excel对数据的完整性，统一性，准确性进行分析。 学生通过输入代码查看数据的简单统计信息。 10min 引导学生对采集的数据进行完整性，统一性，准确性分析，指导学生发现数据中存在的各种问题，引出使用pandas库整理数据。 使学生了解统计信息的意义，最后通过代码保存整理好的数据，为后面的数据分析和可视化做准备。 诊 （针对基础，关注重点，检测目标达成） 基础检测诊断 （基础性、覆盖面、重点突出） 回顾总结提升 （明确、题型、提升） 课堂总结 数据整理的目的 数据可能出现的问题 Pandas中数据整理的各种函数及其意义 数据安全保存 由学生归纳总结本堂课学习的知识点内容，做好知识梳理。 5min 让学生通过体验后再来进行知识的归纳总结，能更好地掌握本节课的教学重点，真正理解数据整理的意义和操作。 分层作业 制作数据采集与整理的思维导图 板书设计 数据采集与整理 一、数据采集 1.传感器采集数据 2.网络搜索、网络爬虫采集数据 3.调查问卷采集数据 二、数据整理 1.问题数据 2.整理方法 三、数据安全 学科网（北京）股份有限公司 $$