2021-2022学年高中信息技术 粤教版（2019） 必修15.2 数据的采集 教案

课题 5.2 数据的采集 课型 新授课 课时安排 1
教 学 目 标 了解数据采集的方法（系统日志、网络数据、其他数据采集法）。 掌握数据的存储方法，理解数据保护的意义 体验爬取网络资源的过程，激发学生的学习兴趣，提高数据保护的安全意识，培养网络安全责任。
教 学 重难 点 重点：数据采集的方法、数据的存储和保护技术。 难点：能够根据数据需求，运用恰当的方法对数据的进行采集、存储与保护。。
教 学 方 法 任务驱动法、讲授法、小组合作、自主探究法等
教 学 过 程 导入课题 网购平台为什么总能知道你想买什么？这些数据从何而来 学生思考并讨论，师生共同总结，从而引出本节课题。 探究新知 数据采集的方法和工具 1.系统日志采集法 系统日志包括操作系统日志、应用程序日志和安全日志。系统日志采集数据的方法通常是在目标主机上安装一个小程序，将目标主机的文本、应用程序、数据库等日志信息有选择地定向推送到日志服务器进行存储、监控和管理。 2.网络数据采集法 是指通过网络爬虫或网站公开API等方式从网站上获取数据信息。网络爬虫从一个或若干初始网页的URL开始，获得初始网页上的URL，在抓取网页的过程中，不断从当前页面上抽取新的URL放入队列，直到满足系统的一定停止条件。它支持图片、音频、视频等文件或附件的采集，附件与正文可以自动关联。 讲解： API（Application Programming Interface，应用程序接口）是一组定义、程序及协议的集合，通过 API接口实现计算机软件之间的相互通信。 URL（Uniform Resource Locator，统一资源定位符）是因特网的万维网服务程序上用于指定信息位置的表示方法。它最初是由蒂姆·伯纳斯·李发明用来作为万维网的地址。 （3）网络爬虫：（又称为网页蜘蛛，网络机器人）是一种按照一定的规则，自动地抓取万维网信息的程序或者脚本。 （4）Python 中的扩展库 ①NumPy。 NumPy（Numerical Python）是构建科学计算最基础的软件库，为Python中的n维数组和矩阵的操作提供了大量有用的功能。该库还提供了NumPy数组类型的数学运算向量化，可以提升性能，加快执行速度。 ②SciPy。 SciPy是一个工程和科学软件库，包含线性代数、优化、集成和统计的模块。SciPy的主要功能建立在 NumPy 的基础之上，因此它的数组大量使用了NumPy。它通过其特定的子模块提供高效的数值例程操作，如数值积分等。SciPy的所有子模块中的函数都有详细的介绍文档。 ③Pandas。 Pandas是一个Python包，旨在通过标记（labeled）和关系（relational）数据进行工作，简单直观。Pandas是data wrangling的完美工具。它设计用于快速简单的数据操作、聚合和可视化。库中有两个主要的数据结构，一维数组（Series）和二维数组（DataFrame）结构。 ④Matplotlib。 Matplotlib是Python的一个2D绘图库，以各种硬拷贝格式和跨平台的交互式环境生成出版质量级别的图形。在NumPy、SciPy和Pandas的帮助下，通过 Matplotlib，开发者仅需输入几行代码，便可以生成绘图、直方图、功率谱、条形图、散点图等。 （5）Python引入第三方库的两种方法： a、在Python模块库中有大量模块可供使用，使用import语句导入模块的语法如下： import module 关键字 模块名 b、from import语句也是导入模块的一种方法，是导入指定模块内的指定函数方法。 使用from import语句导入模块内指定方法的语法如下： From module import name 关键字 模块名 关键字 方法名 实践体验 打开并运行配套学习资源包“第五章\课本素材\程序5-1 5-2”体会import语句的作用及爬取网络资源的过程。 3.其他数据采集法 对于企业生产经营或科学研究等保密性要求较高的数据，可通过与企业或研究机构合作，使用特定系统接口等相关方式收集数据。例如，科学研究的数据是通过科学实验的各种传感器采集，并传输到数据库管理系统中的。 数据的存储 云存储是把各类数据存储在虚拟的逻辑模型里，其物理空间存储在跨越多个地域放置的众多服务器中，为用户提供统一、灵活、安全的“云存储服务”。云存储供应商拥有并管理这些服务器，负责管理数据的使用和访问权限，以及云存储环境的日常运营和维护。数据的存储采用分布式文件存储或NoSQL数据库存储。 数据的保护 数据安全保护指数据不被破坏、更改、泄露或丢失。安装杀毒软件和防火墙只能防备数据安全隐患，而采用拷贝、备份、复制、镜像、持续备份等技术进行数据保护才是更为彻底、有效的方法。 1.数据加密 加密技术通常分为对称式加密和非对称式加密两大类。对称式加密指加密和解密用的是同一个密钥。非对称式加密指加密和解密用的是两个不同的密钥，必须配对使用，否则不能打开加密数据。 2.数据的隐私保护 解决隐私泄露问题的方法主要有： 一是技术手段，常用的隐私保护有：①数据收集时进行数据精度处理；②数据共享时进行访问控制；③数据发布时进行人工加扰；④数据分析时进行数据匿名处理等。 二是提高自身的保护意识。 三是要对数据使用者进行道德和法律上的约束。 拓展提高 Cookies是指用户浏览网页时，网络服务器以文本格式存储在用户电脑硬盘上的少量数据。Cookies的主要目的是帮助网站记忆用户之前可能进行的操作。网站通过获取并分析属于用户的Cookies，为用户提供设置或推送服务。 体验 查找Cookies的所在位置 步骤： 1．选择网页浏览器，右键选择“属性”。 2．在弹出的“Internet选项”窗口选择“设置”按钮。 3．在弹出的新窗口“网站数据设置”中，当前位置就是Cookies所在的位置，可以选择“查看文件”按钮找到文件所在处。 小组讨论 谈谈如何有效组织Cookies跟踪或者跨站跟踪的行为。 课后作业 了解智能手环采集数据的过程，分析智能手环是如何利用采集的数据给予用户建议的。