-2021-2022学年高中信息技术粤教版（2019）必修 1《数据与计算》5.4 数据的可视化表达 教学设计

《5.4 数据的可视化表达》教学设计
一、项目简介
单元项目主题 网络购物平台商品销售数据分析和可视化表 达
教材 粤教版信息技术必修 1《数据与计算》
适用范围 高一年级
课时 1 课时
二、课程标准及目标分析
（一）课程标准及教材分析
本节对应课标的内容要求
通过典型的应用实例，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。
本节对应的学业要求
了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法。（计算思维）
本节的地位和作用
本节是本教科书的第五章第四节，将带领学生学习“数据的可视化表达” 的教学内容。本节以培养信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，教师引领学生开展自主、协作、探究学习，让学生了解数据的可视化表达的基本方法。
本节通过本章的“网络购物平台商品销售数据分析和可视化表达”项目，
让学生理解随着社会数据量和个人数据量的增大，选用恰当的软件工具或平台处理数据、发现信息，对数据进行可视化表达，已逐步成为人们解决问题的一种重要方式。
（二）本节对应达成的学科核心素养
主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。（信息意识 1）
按照问题解决方案，选用适当的数字化工具或方法获取组织分析数据，
并能迁移到其他相关问题的解决过程中。（计算思维 1）
在学习过程中能够评估常用的数字化工具资源，根据需要合理选择。
（数字化学习与创新 1）
（三）目标分析
项目目标
本节通过本章以“网络购物平台客户行为数据分析和可视化表达”为项目范例，通过“网络购物平台商品销售数据分析和可视化表达”项目，教师引领、组织学生进行自主、协作、探究学习，学会选用恰当工具实现数据的可视化表达以便更好的理解数据。学习过程将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本节对应课标的学科核心素养水平的达成，完成项目学习目标。
学业目标
能够了解数据可视化的两种类型；
能够学会选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题， 提升数据分析的效率。
教学重点：
选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题，提升数据分析的效率。
教学难点：
选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题，提升数据分析的效率。
三、学情分析
学生在第四章已经体验了利用程序去解决问题。了解了 python 程序设计语言的基础知识，但是，学生在短时间的学习中，难以熟练掌握程序的顺序结构、选择结构和循环结构，只能在感性上了解程序设计语言的简单算法，体验程序设计基本流程，见识了程序调试与运行的方法。
四、教学方法和策略
创设数据处理和可视化表达的活动情境，组织学生在解决问题的过程中探 究数据可视化表达的方法，通过小组学习选用恰当的软件工具或平台处理数据， 掌握相应可视化表达的基本方法，提升学生的数字化学习与创新能力。
本节以“淘宝网抓取的商品标题文本数据与相应词云图对照”引入本节课，
教师通过 Python 程序实现从文本数据转化为词云图让学生初步了解文本数据的可视化表达，再让学生实践用 Python 程序实现从淘宝网-实惠热卖-笔类别中爬取前三页的商品名称数据，观察以词云图的方式可视化呈现分析结果。除了能用Python 程序来生成词云图，生成词云图这种可视化呈现形式的方法有很多种， 可以使用在线词云图生成工具来制作词云图。教师通过 Wordart 实现从文本数据转化为词云图让学生进一步了解文本数据的可视化表达的工具的多样化。如用Excel 图表把数值数据用图可视化呈现出来，是一种解释型数据可视化表达方式。5.3 中把表格数据用散点图、直方图呈现，这也是一种探索型数据可视化表达方式， 实现过程中用到了 matplotlib.pylab 库模块。 其他的工具如Seaborn、Bokeh 工具也可以实现可视化呈现，便于探究、展示数据间的关系。最后，总结按照处理数据类型的不同，可视化呈现的主要方式。
五、教学过程（学习活动设计）
一、情境引入。（ 4 分钟）
用智慧课堂设备上课。
教师、学生活动：
通过前面课程的学习，同学们已经了解了从网上爬取采集数据的方法。这是教师从淘宝网爬取到的商品名称文档。
教师问学生：从文档中可能发现爬取来得商品是什么类型的？
学生回答：部分同学会分析回答“文具”。
教师再问学生：那这些文具中，哪些种类或有哪些特征的是热卖的商品呢？ 学生回答：看不出来。
教师再呈现一张相应的“图”，教师说明，图上对文档中出现频率较高的“商品关键词”进行突出显示。可以发现图上过滤掉了大量的文本信息，我们只要一眼扫过图就可以看出这类商品的热卖种类、特征。
这里可以发现，有创意的、可爱的、学生的、儿童的文具是热卖商品。这个图
是前面的文档转化而来的，这是数据的可视化，它把文本数据转化成图来可视化呈现。
如果我们用这种方法帮助淘宝店主来分析、呈现商品信息将对他的经营带来
一定的指导意义。
教师活动：
解释词云图特点、优势。“词云”就是通过形成“关键词云层”或“关键词渲染”，对文本中出现频率较高的“关键词”的视觉上的突出。“词云图”过滤掉大量的文本信息，使浏览者只要一眼扫过文本就可以领略文本的主旨。“词云图”是数据的可视化表达的一种方式。
二、体验一。（ 5 分钟）
教师活动：
教师通过运行 Python 程序实现从文字数据转化为词云图，让学生初步了解数据的可视化表达。
运行“程序 5-9-1 词云图（文具）.py”，体验词云图可视化呈现分析
结果。
解释“程序 5-9-1 词云图（文具）.py”程序，简介配置对象参数。相应参数简介在学案及体验要求里。
(
程序
5-9-1
词云图（两会）
.py
程序段：
#
程序开始
import jieba
import numpy as np
from PIL import Image
)
(
from wordcloud import WordCloud import matplotlib.pyplot as plt
pic_mask=np.array(Image.open("ty.jpg"))#
获取词云形状的图片
text=open(r'shangpin.txt',encoding='ansi')#
获取分词数据
mylist=list(text)
word_list=[" ".join(jieba.cut(sentence)) for sentence in mylist]#
进行分词
new_text=' '.join(word_list)
wordcloud=WordCloud(font_path='simhei.ttf',background_color="white", #
显示的字体和背景
颜色
max_words=100,#
出现次数最多的前
100
个分词
max_font_size=150,#
显示的最大字号
random_state=10,#
分词颜色的随机配色方案数量
mask=pic_mask) #
词云形状
w=wordcloud.generate(new_text)#
传入分词列表
plt.imshow(w)#
绘制词云图
plt.axis("off")#
关闭坐标
plt.show()#
显示词云图
#
程序结束
)
三、实践一。（ 10 分钟）
学生活动：
用 IDLE (Python 3.6)运行“程序 5-9-2 商品名称词云图（笔）.py” 代码，即从淘宝网-实惠热卖-“笔”类别中爬取前三页的商品名称数据，再转化为词云图，观察以词云图的方式可视化呈现分析结果。（基本要求）
以小组为单位，修改相应实惠热卖商品类别网址，相应网址复制粘贴到
url=后' ' 内，尝试修改对象参数，通过学习、交流，探究和实践，填写下表。
（提高要求）
教师活动：
教师观察学生实践情况、个别指导；学生实践，教师用平板拍照展示部分学生作品；要求提交实践一，找学生回答表一问题，老师总结。
小组“搜索“的商品是什么？ 可视化呈现结果（词云图）
新“搜索”的商品为：笔 #网址 url = ‘https://re./search refpid=421019_1006&clk1=c4f709beec72036ac8ab258ad22c1b52&keyword=%E7%AC %94&_input_charset=utf-8&page=0&isinner=0’
分析结果 商品名称中出现中性笔、签字笔、水笔频次较高。
学案之实践要求及作业——实践一：
学生用 IDLE (Python 3.6)运行“程序 5-9-2 商品名称词云图（笔）.py”代码，即从淘宝网-实惠热卖-“笔”类别中爬取前三页的商品名称数据，再转化为词云图，观察以词云图的方式可视化呈现分析结果。（基本要求）
实践过程：
在开始菜单里选择 IDLE (Python 3.6)打开“实践一”文件夹里“程序 5-9-2 商品名称词云图
（笔）.py”；
运行此程序，等待数秒后，出现了以词云图的方式可视化呈现的结果。
以小组为单位，修改相应实惠热卖商品类别网址，相应网址复制粘贴到 url=后' '内，尝试修改对象参数，通过学习、交流，探究和实践，填写下表。（提高要求）
实践过程：
先打开 Google Chrome 浏览器，复制程序 5-9-2 商品名称词云图（笔）.py 中url' '内的网址（如下绿色网址）：
https://re./search
refpid=421019_1006&clk1=1c2aa7a411d324dc7d480f7d78dbe540&keyword=%E7%AC
%94&_input_charset=utf-8&page=0&isinner=0
到浏览器地址栏并且回车确定，就能看到数据的来源：淘宝网-实惠热卖-“笔”；
再在“搜索框” 里输入自己小组想了解的其他商品名称进行“搜
索”查看相应商品情况，把浏览器地址栏里新网址复制替换掉程序 5-9-2 商品名称词云图（笔）.py 中' '内的老网址再保存运行程序；
(3) 运行新程序，等待数秒后，出现了新的词云图，单击 “保存”此词云图到“实践一”
文件夹里。
完成表一填写。
填写下表（表一）：
探究活动 实践一:通过学习、交流、探究和实践，结合自己小组想了解的其他商品名称查看 商品情况，修改程序里网址，最后以可视化的方式呈现数据。
知识与技能
你小组新“搜索”的商品是什么？ 词云图（在下面插入词云图）：
新“搜索”的商品为：
词云图结果分析结论：
（表一）
教师活动：（1 分钟）
刚才，我们体验、实践了 Python 程序来生成词云图的方法。其实，生成词云图这种可视化呈现形式的方法有很多种，比如，可以使用在线词云图生成工具来制作词云图。
在线词云图生成工具也有很多，如，易词云（ www.yciyun.com），这款工
具是收费的；微思词云（wis-/wordcloud），这款工具是免费的但是要注册才能使用；图悦（http://www./picdata），这个平台使用很简单但词云图呈现方式很单一。
下面，我们一起来探究一款比较常用的词云图工具——Wordart。
四、体验二。（ 4 分钟）
教师活动：
教师通过Wordart 平台实现从文字数据转化为词云图，让学生初步了解使用Wordart 平台进行数据的可视化表达。
先用浏览器打开，https:///，进入 WordArt 网站主页。
Wordart 界面
按流程来制作生成词云图。
具体过程：
先要做好文本分词准备。
具体为： 打开分词网站如http://www.aihanyu.org/cncorpus/CpsTongji.aspx（语料库在线--字词频统计）这个网站，把将要制作词云图的文本复制到这个网站的左边文本框内，单击“词频统计”按钮进行分词，下载结果，打开分析结果 txt 文件，复制txt 中内容到Excel 中，编辑后只剩下“字词”和“出现次数”并且剔除不需要的内容如标点符号。再另存为 csv 格式文件。
再使用 WordArt 平台创作词云图。教师带学生一起体验创作词云图。
五、实践二。（ 6 分钟）
学生活动：
1. 先用 360 浏览器打开，https:///，进入 WordArt 网站主页。2.按流程来制作生成词云图。
教师活动：
教师观察学生实践情况、个别指导；展示部分学生作品；要求提交实践二图片分享成果，找学生回答 ppt 表二问题，教师总结。
用wordart制作词云图与前面Python程序来生成词云图有何 不同？ 词云图可视化呈现结果（截图）
wordart不能分词，要事先分好词，Python程序 直接分词。 Wordart操作方便，可以制作丰富的词云图。
学案之实践要求及作业——实践二：
学生先用 360 浏览器打开，https:///，进入 WordArt 网站主页。
按流程来制作生成词云图（也可以借助教师录制“wordart 使用微课.mp4”辅助）。实践过程：
教师先把从淘宝网-实惠热卖-笔类别中爬取来的前三页的商品名称文本数据进行分词形成
shangpinbi.csv 提供给学生。学生用 360 浏览器打开，https:///。具体如下：
进入 WordArt 网站主页。左侧是文字云生成图片的展示，右侧会显示：“CREATE NOW“。
点击“CREATE NOW“（开始制作） ，进入制作界面。
在文本（“WORDS“） 菜单中输入文本，点击“Import”（导入文本） ，会弹出一个对话框，将下面 CSV format 前复选框打钩，将CSV 文件中内容复制粘贴到文本框中， 点击“Import words”。
选择形状。点击“SHAPES”，工具中自带了很多图形，左侧是分类，右侧可以下拉，找
到合适的图形。也可以添加自定义图形导入进去。
选择字体。WordArt 默认是英文字体，关键词如果是中文或者含有中文内容，工具是无法显示的。需要添加中文字体。点击“Add Font”，第一种方式，选择系统C:\WINDOWS\Font 里的字体；如果电脑拒绝访问的话，采取第二种方式，下载字体放到桌面上，导入 TTF 文件安装即可，选中中文字体。
选择文字方向。点击“LAYOUT”选项，选择喜欢的样式即可，最后生成的图形如果不喜
欢可以随时调整。
颜色调节。“STYLE”栏目可以调节文字的颜色搭配，可添加或者删除颜色。颜色深一些， 文字的对比度会强一些，看得更清楚。也可以根据生成的图片再进行调整。
生成图形。点击红底的“Visualize”，即生成图形。根据图形的形状、字体、文字方向即颜 色等可进一步调整，点击上面的栏目进入重新设置，设置好后再点击“Visualize”。
保存图形。点击“SAVE”对设置内容进行保存，建议注册自己的账号，可保留信息。也可
直接点击“DOWNLOAD”，下载图片，有两种标准尺寸图形是免费的下载的，其他的需
要付费。
在浏览器下载目录中找到 Word Art 文件。
最后，把制作好的词云图提交到 ftp 分享成果。
教师活动：（4 分钟）
我们体验、实践了用Python 程序和用Wordart 在线工具创建词云图，我们能发现词云图能更好地将文本中的规律进行展现，能帮助我们更好地理解文本数据。可见，词云图是一种探索型数据可视化表达方式。
数据可视化是指以图形、图像、地图、动画等生动、易于理解的方式展示数据
和诠释数据之间的关系、趋势与规律等，以便更好地理解数据。
除了词云图，数据的可视化方式还有很多，下面，我们再来一起来看看。
这些类型都是把数值数据用图可视化呈现出来，是一种解释型数据可视化表达方式。
这是上节 5.3 中用 Python 程序 matplotlib.pylab 库模块的方法，把表格
数据用图呈现 出来。这也是一种探索型数据可视化表达方式。
除了 matplotlib.pylab 库模块的方法，Python 还有其他的可视化工具如Seaborn、Bokeh，可以实现可视化呈现，便于探究、展示数据间的关系。
六、体验三。（ 2 分钟）
教师活动：
运行“ 程序 5-10-1 直方图（ 教材范例） .py” ， 体验可视化工具Seaborn 呈现直方图 。
运行“程序 5-10-2 Bokeh 示例（教材范例）.py”，体验可视化工具
Bokeh 呈现正弦图。
用可视化工具Seaborn呈现直方图 。
程序5-10-1 直方图
２．用可视化工具Bokeh呈现正弦图。
程序5-10-2 Bokeh示例
七、课堂小结。（ 2 分钟）
教师活动：
数据可视化表达的方式、方法有很多。今天，我们一起着重体验、实践了词云图这种新的数据可视化表达方式、方法。数据可视化可以让人们快速抓住要点信息，让关键的数据点从人们的眼睛快速通往心灵深处。
我们发现数据可视化可以把枯燥乏味的海量数据以丰富的视觉效果呈现数
据所反映的本质问题，有效提升数据分析的效率。
其他方试、方法不一一展开探究，今后同学们可以根据自己的需要去探究应用。
八、学业测试。（ 2 分钟）
教师活动：
教师使用智慧课堂设备发布试题，学生使用智慧课堂设备答题，答题后评
讲试题。
1.2021 年全国“两会”于 3 月 4 日-11 日在北京召开, 国务院总理李克强代表国务院向大会作政府工作报告。如果同学们想把政府工作报告这个文本数据进行可视化表达，使浏览者只要一眼扫过文本就可以领略文本的主旨。你可以通过（ ），这种可视化呈现类型进行数据表达。
Ａ.散点图
Ｂ.折线图Ｃ.词云图Ｄ.直方图
下列可以用于分析数据趋势的是（ ）。
Ａ.饼图Ｂ.折线图
Ｃ.数据地图Ｄ. 词云图