第五章數(shù)據(jù)處理和可視化表達 教學設(shè)計 2023-2024學年高中信息技術(shù)粵教版（2019） 必修1

第五章數(shù)據(jù)處理和可視化表達課題數(shù)據(jù)處理和可視化表達課時4課時教材分析本章是必修一第五章的內(nèi)容，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，人類社會產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以驚人的速度增長，海量的數(shù)據(jù)幾乎包含了一切形式的數(shù)據(jù)。本章要讓同學認識到大數(shù)據(jù)及其特征，認識大數(shù)據(jù)對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?，了解?shù)據(jù)采集、分析和可視化表達的基本方法；學會選用恰當?shù)能浖ぞ呋蚱脚_處理數(shù)據(jù)，分析報告；學會利用python的擴展庫來解決會考題，理解對數(shù)據(jù)保護的意義。學情分析在第五章當中學生已經(jīng)對python語言已經(jīng)有了基本的了解，在本章的學習黨中除了了解大數(shù)據(jù)還要學習python的擴展庫。在本章節(jié)的學習當中要注重培養(yǎng)學生學習的主動性，培養(yǎng)學生自主學習的意識。讓學生學會選擇恰當?shù)膶W習工具進行學習，建構(gòu)知識，培養(yǎng)技能，發(fā)展思維。促進信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)達成，完成項目學習目標。教學目標1.能夠理解大數(shù)據(jù)的4V特征并能舉出例子。2.了解數(shù)據(jù)采集，分析和可視化表達的基本方法。3.了解python的第三方庫的基礎(chǔ)知識，學會利用第三方庫來做題。4.促進信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)達成，完成學習目標。重點與難點重點：大數(shù)據(jù)的4V特征，可視化表達的基本方法，python的擴展庫。難點：python的擴展庫。教學方法講授法、任務(wù)驅(qū)動法、小組合作法、自主探究法課前準備多媒體課件、教學視頻，隨堂練習教學設(shè)計導入讓學生進行思考你在網(wǎng)站購物時是否出現(xiàn)過類似的事情：當你在搜索一件物品的時候，購物網(wǎng)站就會給你進行類似商品的推薦和廣告的投放。從此例子來引入本章內(nèi)容的學習。授新課任務(wù)一：認識大數(shù)據(jù)的概念和特征讓同學自行閱讀課本P101-P102來了解大數(shù)據(jù)的概念和特征，閱讀完成之后學生進行總結(jié)，教師加以補充，在上新課之前所舉的購物網(wǎng)站的例子就是應(yīng)用的大數(shù)據(jù)。讓學生4人為小組討論一下在日常生活中還有哪些應(yīng)用了大數(shù)據(jù)？例如移動支付、網(wǎng)約車、高德地圖等。任務(wù)二：觀看視頻總結(jié)大數(shù)據(jù)對日常生活的影響讓學生們觀看視頻《大數(shù)據(jù)時代，我們無處可逃》然后以小組為單位討論一下大數(shù)據(jù)時代對日常生活的影響。正面影響方便支付2.方便出行3.方便購物和產(chǎn)品推薦4.方便看病和診病負面影響個人信息泄露2.信息傷害與詐騙任務(wù)三：閱讀課本了解數(shù)據(jù)采集的方法和工具讓學生自行閱讀課本P104-P109了解數(shù)據(jù)采集的方法和工具以及數(shù)據(jù)的存儲和保護，閱讀完成之后學生進行總結(jié)。任務(wù)四：學習python網(wǎng)絡(luò)采集程序使用的擴展庫（一）導入模塊的方法import模塊名as別名例如：importnumpyasnpfrom模塊名import功能名as別名例如：frommatplotlibimportpyplotasplt擴展庫1.NumPy：是Python語言的一個擴展程序庫，支持大量的維度數(shù)組與矩陣運算，此外也針對數(shù)組運算提供大量的數(shù)學函數(shù)庫。2.SciPy：是一個算法庫和工具包3.Matplotlib:是一個2D繪圖庫，可以生成繪圖、直方圖、條形圖、散點圖。4.NumPy常與SciPy和Matplotlib一起使用知識點：函數(shù)描述Plt.title()設(shè)置圖像的標題plt.xlable()設(shè)置x軸的名稱Plt.ylable()設(shè)置y軸的名稱plt.show()顯示圖像Plt.plot(x,y)繪制線性圖Plt.scatter(x,y)繪制散點圖Plt.pie(x,y)繪制餅圖Plt.bar(x,y)繪制柱形圖5.pandas庫：Pandas庫主要用于快速簡單的數(shù)據(jù)操作，聚合和可視化呈現(xiàn)。庫中有兩個主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一維數(shù)組（Series）和二維數(shù)組（DataFrame）結(jié)構(gòu)。（1）Series：一維數(shù)組DataFrame：二維的表格型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)series求和sum()，求平均值mean()DataFrame的行列求和，求平均值知識點：Pandas.DataFrame.sum()返回所有列的和Pandas.DataFrame.sum(axis=1)返回所有行的和擴展：Random生成隨機數(shù)的函數(shù)庫知識點：random.random（）返回隨機生成的一個實數(shù)Random.randint(a,b)生成一個[a,b]之間的整數(shù)Random.Shuffle()打亂排序任務(wù)五：觀看視頻了解數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)的分析一般包括特征探索，關(guān)聯(lián)分析，聚類分類，建立模型和模型評價。1、數(shù)據(jù)的特征探索：對數(shù)據(jù)進行預處理，發(fā)現(xiàn)和處理缺失值、異常數(shù)據(jù)、繪制直方圖、求最大值、最小值、極差2、關(guān)聯(lián)分析：發(fā)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)集中的關(guān)聯(lián)性或相關(guān)性，從而描述了一個事物中某些屬性同時出現(xiàn)的規(guī)律和模式。3、聚類分析：依據(jù)研究對象（樣品或指標）的特征，對其進行分類的方法，減少研究對象的數(shù)目。任務(wù)六：閱讀課本了解數(shù)據(jù)的可視化表達的方式，觀看視頻了解什么是詞云圖詞云圖是目前常用的關(guān)鍵詞可視化數(shù)據(jù)的表達方式，詞云圖通常使用文字的大小和顏色來表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次。用python編程進行詞云圖的制作的順序為：導入文本，分詞，特征提取，數(shù)據(jù)分析，保存詞云圖總結(jié)由學生進行總結(jié)，教師進行補充課堂練習1.手機導航應(yīng)用能夠?qū)崟r推薦最快路線，主要體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的（）特征A數(shù)據(jù)體量巨大B數(shù)據(jù)類型多C數(shù)據(jù)變化速度快D價值密度低2.2020年11月1日，正式開始第七次全國人口普查，普查信息除了普查員登記獲取之外，還可以通過小程序自主填報。后者的數(shù)據(jù)采集方式是（）A實驗數(shù)據(jù)采集B傳感器采集C網(wǎng)絡(luò)爬蟲D系統(tǒng)錄入我們在用python進行數(shù)據(jù)分析的時候，經(jīng)常會用到pandas庫中的DataFrame,這是類似于（）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。A一維表格B二維表格C三維表格D四維表格在用python編程對數(shù)據(jù)進行分析的時候，代碼pandas.DataFrame.sum()執(zhí)行的操作是（）A返回所有列的和B返回所有行的和C返回所有數(shù)據(jù)中的最大值D返回所有數(shù)中最小值利用python程序繪制y=2的x次方（y=2^x）函數(shù)圖像，則下列程序第五行應(yīng)該填寫的代碼是（）1Importmatplotlib.pyplotasplt2Importnumpyasnp3x=np.linspace(0,10,50)4Y=2**x56Plt.show()Aplt.plot(x,y)Bplt.plot(y,x)Cplt.bar(x,y)Dplt.boxplot(x,y)吳老師利用python編寫一個程序畫出一個一元一次方程的函數(shù)圖，程序如下所示：1importnumpyasnp2frommatplotlibimportpyplotasplt3x=np.arange(1,10)4y=2*x*x+6*x-125plt.title(“y=2*x*x+6*x-12”)6plt.xlable(“x”)7plt.ylable(“y”)8plt,plot(x,y)9plt.show()請問程序第5行語句的作用是：（）請問程序第8行語句的作用是：（）如果將第8行plt.plot(x,y)語句改為plt.bar(x,y),則程序執(zhí)行結(jié)果變?yōu)槔L制（）圖。利用python編程處理數(shù)據(jù)的時候，常常會用到pandas庫，其中一維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是series1importrandom2s=pandas.Series([4,6,7])