《数据与大数据》-单元教案-（表格式）2021-2022学年高中信息技术华东师大版（2020）必修1
文档属性
| 名称 | 《数据与大数据》-单元教案-（表格式）2021-2022学年高中信息技术华东师大版（2020）必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 76.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 其它版本 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2022-02-19 17:38:38 | ||
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文档简介
《数据与大数据》单元设计
单元定位
《数据与大数据》是高中阶段的起始单元，通过图书网站检索初步了解数据、信息和知识的关系，借助电子图书制作重点理解各类数据在计算机中的二进制编码即数字化，该思想也是计算机科学发展的基石，大数据部分的内容通过图书推荐算法的探究活动展开。因此本单元教学定位的重点是对数据与编码的深入理解，利用各类图书相关的活动主题设计了诸如采集数据、加工数据、分析数据等活动，以创设情境、理论验证、数字化创新等形式，进一步理解单元核心概念，大数据的基础知识也为今后的研究性学习提供了可能。
单元核心概念 单元重要概念
概念1：数据 概念2：信息 概念3：二进制 概念4：编码 概念5：大数据 1-1-1数据 1-1-2信息 1-1-3知识 1-2-1进位计数值 1-2-2位 1-2-3进制转换 1-3-1字符编码 1-3-2声音编码 1-3-3图像编码 1-3-4数据压缩 1-4-1大数据特征 1-4-2大数据处理过程
相关概念关系图
数据：数据是对事物描述的记录，数据的表现形式多样 信息：数据是信息的载体，信息消除不确定性，比特是信息度量的单位 二进制：计算机被设计为采用二进制对各类数据进行编码 编码：常见的字符、图像、声音是如何进行二进制编码的 大数据：大数据具有数据规模大、数据类型多、处理速度快和价值密度低等特征，处理通常分为数据采集、数据预处理、数据分析和数据挖掘应用等过程。
核心概念与生活相关性举例 概念提出背景及概念的新发展
数据（各类生活中的数据采集） 信息（基于信息特征的各类创造） 二进制（计算机内部都是0和1、计算机二进制和我们的十进制） 信息编码（二进制时钟、汉字输入法与字体、PS图片、声音录制） 大数据（人工智能以大数据作为加工对象以实现数据分析后的智能） 香农的信息论确立了二进制比特作为信息的单位。计算机发展至今完成了各类常用信息的数字化，各类检索平台的出现极大地方便了我们对于信息的收集。 信息的数字化使得使用过程中产生了大量的数据，基于大数据的各类算法开始深入伴随我们的生活，推荐算法、词云、语义分析工具等提高了信息的精准性。
学生认知起点
初始概念调查 课前问答、操作观察 片面之处：信息数字化就是把信息变成数字、字体就是汉字的编码、WINRAR是打包软件、大数据就是数据规模大 错误之处：信息论属于文科，jpg和mp3文件质量较好，大数据处理算法和工具难度很高
单元教学目标
学生将掌握的知识 了解数据、信息与知识的定义和关系 知道香农的信息论，了解比特是信息量的度量单位 理解二进制、十进制、十六进制的异同、掌握进制间的相互转换 理解二进制位数同编码数的关系、理解字符、图像、声音等信息的编码过程 知道有损和无损压缩的区别，区分常见的压缩格式 知道大数据的特征和基本处理过程 学生将发展的能力 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征 针对具体学习任务，体验查新检索、内码查看、汉字造字、语义分析工具等数字化学习过程，感受数字化工具和资源的优势 知道数据编码的基本方式 学生将形成的理念 体会信息量与概率密切相关 感悟信息编码对于我们社会生活的重要意义 意识到人工智能通过大数据作为分析依据 感受入门级的大数据算法，尝试思考开展信息学科的研究性学习
单元教学方法简述
依据《教学基本要求》与新《普通高中信息技术课程标准》，结合学校特色我们尝试将检索查新、思维导图等内容融入本单元教学。旨在将数据与大数据较为抽象的内容通过图书检索、电子书制作的方式更好地呈现，通过精心设计的包含演示、验证、探究等各类信息技术实验，关注学生对于信息学科的兴趣，进一步能够开展相关的研究性学习。 我们结合高中信息技术新课标理念，提炼了单元中数据、信息、二进制、编码和大数据等核心概念，重新设计统整了“数据与信息”、“认识二进制”、“数据编码”、“大数据及其作用与价值”共四节，四部分的教学方法各有侧重点。 “数据与信息”主要通过对数据采集和查新检索的互动讨论引发学生对信息重要性的认识，思维导图的绘制用于呈现学生对于知识即主观的信息处理过程； “认识二进制”主要通过编码原则及数学计算完成进位计数制及进制转换的学习，进制转换装置实验巩固进制计算的同时，对信息编码原则以二进制时钟、ASCII码和汉字编码进行讲解； “数据编码”通过以往经验结合观察、探究类实验了解常用信息的各类编码过程，位图图像处理实验介绍分辨率及色彩位数，流行的数字音乐与传统PCM编码的比较解释采样和量化，根据压缩数据归纳压缩特点等； “大数据及其作用及价值”则结合推荐算法、语义分析工具等的探究让学生理解信息数字化产生的大数据的处理和应用形式。在对本单元活动的总结中，认识数据及其大数据对人们学习与生活的影响。
单元课时安排
1-1数据与信息 课时1 文献数据的收集 数据的定义、表现形式；数据处理过程；查新检索。 课时2 数据、信息与知识 信息的定义、特征；数据、信息和知识的相互关系。
1-2-1认识二进制 课时3 二进制与数字化 进位计数制；存储容量单位；进制的相互转换。 课时4 字符编码 ASCII码；汉字的三种编码；Unicode字符集。
1-2-2数据编码 课时5 图像编码 点阵的不同分辨率（字形码生成软件）；色彩数与色彩位数（不同色彩屏幕对比）；PS位图图像文件计算。 课时6 声音编码 数字音乐编曲；模拟量与数字量；识别采样频率与量化位数对音质的影响；声音文件计算公式。 课时7 数据压缩 压缩定义；无损压缩（文本游程编码）；有损压缩（声音有损压缩）；信息冗余与压缩比（图像有损压缩实验）。
1-3大数据及其作用价值 课时8 认识大数据 大数据特征；大数据处理过程；图书推荐算法。 课时9 大数据工具——词云 查新思维导图、信息数字化处理、大数据分析工具操作技巧及学生案例分享。
单元活动设计
单元核心概念1 数据
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
观察并描述图书网站数据 过程体验 解决一个问题 独立 机房活动 5分钟
利用知网收集数据 提高巩固 解决一个问题 独立 机房活动 12分钟
选购Python图书 过程体验 解决一个问题 合作 机房活动 10分钟
单元核心概念2 信息
图书数据分析 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 5分钟
信息特征出发的学生创新案例 过程体验 设计一个作品 独立 教室活动 15分钟
绘制图书选购思维导图 过程体验 设计一个作品 合作 教室活动 10分钟
单元核心概念3 二进制
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
练习二进制数数 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 5分钟
二进制时钟时间读取 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 10分钟
文字声音视频信息量对比 提高巩固 做出一个决策 独立合作相结合 机房活动 5分钟
旗语信号设计 过程体验 设计一个作品 合作 机房活动 10分钟
单元核心概念4 数据编码
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
汉字造字 综合拓展 设计一个作品 独立 机房活动 16分钟
文本文件乱码转换 提高巩固 解决一个问题 独立 机房活动 8分钟
Python程序拍摄图像并调整宽高 过程体验 解决一个问题 独立 机房活动 5分钟
RGB色彩空间 过程体验 解决一个问题 合作 教室活动 8分钟
电子书封面图片制作 综合拓展 设计一个作品 独立合作相结合 机房活动 15分钟
音乐录制与编辑 综合拓展 设计一个作品 合作 机房活动 8分钟
不同声音质量辨识 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 15分钟
常用压缩软件的使用及压缩格式识别 过程体验 解决一个问题 独立 机房活动 12分钟
图像压缩对比试验 提高巩固 解决一个问题 独立合作相结合 机房活动 10分钟
单元核心概念5 大数据
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
图书推荐算法探究 综合拓展 解决一个问题 独立合作相结合 机房活动 30分钟
语义分析工具使用 提高巩固 设计一个作品 独立合作相结合 机房活动 20分钟
单元目标分解
节 课时 课标要求 课标落实
核心概念 技术工具
第一节 数据、信息与知识 1文献数据的收集 1.1在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征。 1.2在运用数字化工具的学习活动中，理解数据、信息与知识的 相互关系。 -数据是对事物描述的记录。 -数据的表现形式多样、同一数据可以描述不同的事物 -数据是可加工、可处理的。 -豆瓣书评排序 -知网检索指标
2数据、信息与知识 -信息消除不确定性（香农） -信息特征（传播和存储、价值相对、共享性、时效性） -正确获取信息、有效甄别信息、负责任地实使用信息 -数据是描述事物的记录、信息表示的是事物间的相互关系、知识分为一般知识和科学知识 -查新检索格式及结论 -思维导图
第二节 数字化与编码 3二进制与数字化 1.1知道数据编码的基本方式。 1.3体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。 -进位计数值（数码、基数、位权、进制标识） -进制转换（二-十、二-十六） -存储单位bit、Byte、KB… -内码查看软件 -进制转换 -OCR识别
4字符编码 -信息数字化（编码及原则） -ASCII码 -汉字编码（内码、输入码、字形码） -Unicode字符集 -字符内码查看 -汉字造字 -word乱码转换
5图像编码 -位图与矢量图 -分辨率、色彩位数 -图像计算公式 -Python程序拍摄图像 -RGB颜色空间 -PS处理图像
6声音编码 -模拟量与数字量（采样、量化、编码） -采样频率、量化位数 -声音计算公式 -声音质量辨别 -声音录制 -语音电子书编辑
7数据压缩 -数据压缩（压缩比、冗余） -无损压缩和有损压缩 -常见压缩格式 -WINRAR工具 -格式工厂 -图像压缩试验
第三节 大数据及其作用与价值 8图书推荐算法 1.2在运用数字化工具的学习活动中，认识数据对人们日常生活的影响 1.4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。 -大数据特征（规模大、类型多、处理速度快、价值密度低） -大数据处理过程（采集、预处理、分析、挖掘应用） -基于物品的推荐算法
9大数据工具 -大数据的作用（反映社会现象、预测发展趋势、指导决策制定） -大数据对社会发展的影响（优化社会管理模式、创新提升服务质量、成为科学研究的新途径） -python词云工具
单元定位
《数据与大数据》是高中阶段的起始单元，通过图书网站检索初步了解数据、信息和知识的关系，借助电子图书制作重点理解各类数据在计算机中的二进制编码即数字化，该思想也是计算机科学发展的基石，大数据部分的内容通过图书推荐算法的探究活动展开。因此本单元教学定位的重点是对数据与编码的深入理解，利用各类图书相关的活动主题设计了诸如采集数据、加工数据、分析数据等活动，以创设情境、理论验证、数字化创新等形式，进一步理解单元核心概念，大数据的基础知识也为今后的研究性学习提供了可能。
单元核心概念 单元重要概念
概念1：数据 概念2：信息 概念3：二进制 概念4：编码 概念5：大数据 1-1-1数据 1-1-2信息 1-1-3知识 1-2-1进位计数值 1-2-2位 1-2-3进制转换 1-3-1字符编码 1-3-2声音编码 1-3-3图像编码 1-3-4数据压缩 1-4-1大数据特征 1-4-2大数据处理过程
相关概念关系图
数据：数据是对事物描述的记录，数据的表现形式多样 信息：数据是信息的载体，信息消除不确定性，比特是信息度量的单位 二进制：计算机被设计为采用二进制对各类数据进行编码 编码：常见的字符、图像、声音是如何进行二进制编码的 大数据：大数据具有数据规模大、数据类型多、处理速度快和价值密度低等特征，处理通常分为数据采集、数据预处理、数据分析和数据挖掘应用等过程。
核心概念与生活相关性举例 概念提出背景及概念的新发展
数据（各类生活中的数据采集） 信息（基于信息特征的各类创造） 二进制（计算机内部都是0和1、计算机二进制和我们的十进制） 信息编码（二进制时钟、汉字输入法与字体、PS图片、声音录制） 大数据（人工智能以大数据作为加工对象以实现数据分析后的智能） 香农的信息论确立了二进制比特作为信息的单位。计算机发展至今完成了各类常用信息的数字化，各类检索平台的出现极大地方便了我们对于信息的收集。 信息的数字化使得使用过程中产生了大量的数据，基于大数据的各类算法开始深入伴随我们的生活，推荐算法、词云、语义分析工具等提高了信息的精准性。
学生认知起点
初始概念调查 课前问答、操作观察 片面之处：信息数字化就是把信息变成数字、字体就是汉字的编码、WINRAR是打包软件、大数据就是数据规模大 错误之处：信息论属于文科，jpg和mp3文件质量较好，大数据处理算法和工具难度很高
单元教学目标
学生将掌握的知识 了解数据、信息与知识的定义和关系 知道香农的信息论，了解比特是信息量的度量单位 理解二进制、十进制、十六进制的异同、掌握进制间的相互转换 理解二进制位数同编码数的关系、理解字符、图像、声音等信息的编码过程 知道有损和无损压缩的区别，区分常见的压缩格式 知道大数据的特征和基本处理过程 学生将发展的能力 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征 针对具体学习任务，体验查新检索、内码查看、汉字造字、语义分析工具等数字化学习过程，感受数字化工具和资源的优势 知道数据编码的基本方式 学生将形成的理念 体会信息量与概率密切相关 感悟信息编码对于我们社会生活的重要意义 意识到人工智能通过大数据作为分析依据 感受入门级的大数据算法，尝试思考开展信息学科的研究性学习
单元教学方法简述
依据《教学基本要求》与新《普通高中信息技术课程标准》，结合学校特色我们尝试将检索查新、思维导图等内容融入本单元教学。旨在将数据与大数据较为抽象的内容通过图书检索、电子书制作的方式更好地呈现，通过精心设计的包含演示、验证、探究等各类信息技术实验，关注学生对于信息学科的兴趣，进一步能够开展相关的研究性学习。 我们结合高中信息技术新课标理念，提炼了单元中数据、信息、二进制、编码和大数据等核心概念，重新设计统整了“数据与信息”、“认识二进制”、“数据编码”、“大数据及其作用与价值”共四节，四部分的教学方法各有侧重点。 “数据与信息”主要通过对数据采集和查新检索的互动讨论引发学生对信息重要性的认识，思维导图的绘制用于呈现学生对于知识即主观的信息处理过程； “认识二进制”主要通过编码原则及数学计算完成进位计数制及进制转换的学习，进制转换装置实验巩固进制计算的同时，对信息编码原则以二进制时钟、ASCII码和汉字编码进行讲解； “数据编码”通过以往经验结合观察、探究类实验了解常用信息的各类编码过程，位图图像处理实验介绍分辨率及色彩位数，流行的数字音乐与传统PCM编码的比较解释采样和量化，根据压缩数据归纳压缩特点等； “大数据及其作用及价值”则结合推荐算法、语义分析工具等的探究让学生理解信息数字化产生的大数据的处理和应用形式。在对本单元活动的总结中，认识数据及其大数据对人们学习与生活的影响。
单元课时安排
1-1数据与信息 课时1 文献数据的收集 数据的定义、表现形式；数据处理过程；查新检索。 课时2 数据、信息与知识 信息的定义、特征；数据、信息和知识的相互关系。
1-2-1认识二进制 课时3 二进制与数字化 进位计数制；存储容量单位；进制的相互转换。 课时4 字符编码 ASCII码；汉字的三种编码；Unicode字符集。
1-2-2数据编码 课时5 图像编码 点阵的不同分辨率（字形码生成软件）；色彩数与色彩位数（不同色彩屏幕对比）；PS位图图像文件计算。 课时6 声音编码 数字音乐编曲；模拟量与数字量；识别采样频率与量化位数对音质的影响；声音文件计算公式。 课时7 数据压缩 压缩定义；无损压缩（文本游程编码）；有损压缩（声音有损压缩）；信息冗余与压缩比（图像有损压缩实验）。
1-3大数据及其作用价值 课时8 认识大数据 大数据特征；大数据处理过程；图书推荐算法。 课时9 大数据工具——词云 查新思维导图、信息数字化处理、大数据分析工具操作技巧及学生案例分享。
单元活动设计
单元核心概念1 数据
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
观察并描述图书网站数据 过程体验 解决一个问题 独立 机房活动 5分钟
利用知网收集数据 提高巩固 解决一个问题 独立 机房活动 12分钟
选购Python图书 过程体验 解决一个问题 合作 机房活动 10分钟
单元核心概念2 信息
图书数据分析 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 5分钟
信息特征出发的学生创新案例 过程体验 设计一个作品 独立 教室活动 15分钟
绘制图书选购思维导图 过程体验 设计一个作品 合作 教室活动 10分钟
单元核心概念3 二进制
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
练习二进制数数 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 5分钟
二进制时钟时间读取 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 10分钟
文字声音视频信息量对比 提高巩固 做出一个决策 独立合作相结合 机房活动 5分钟
旗语信号设计 过程体验 设计一个作品 合作 机房活动 10分钟
单元核心概念4 数据编码
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
汉字造字 综合拓展 设计一个作品 独立 机房活动 16分钟
文本文件乱码转换 提高巩固 解决一个问题 独立 机房活动 8分钟
Python程序拍摄图像并调整宽高 过程体验 解决一个问题 独立 机房活动 5分钟
RGB色彩空间 过程体验 解决一个问题 合作 教室活动 8分钟
电子书封面图片制作 综合拓展 设计一个作品 独立合作相结合 机房活动 15分钟
音乐录制与编辑 综合拓展 设计一个作品 合作 机房活动 8分钟
不同声音质量辨识 过程体验 解决一个问题 独立 教室活动 15分钟
常用压缩软件的使用及压缩格式识别 过程体验 解决一个问题 独立 机房活动 12分钟
图像压缩对比试验 提高巩固 解决一个问题 独立合作相结合 机房活动 10分钟
单元核心概念5 大数据
活动名称 活动性质 活动类型 活动方式 活动空间 活动时间
图书推荐算法探究 综合拓展 解决一个问题 独立合作相结合 机房活动 30分钟
语义分析工具使用 提高巩固 设计一个作品 独立合作相结合 机房活动 20分钟
单元目标分解
节 课时 课标要求 课标落实
核心概念 技术工具
第一节 数据、信息与知识 1文献数据的收集 1.1在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征。 1.2在运用数字化工具的学习活动中，理解数据、信息与知识的 相互关系。 -数据是对事物描述的记录。 -数据的表现形式多样、同一数据可以描述不同的事物 -数据是可加工、可处理的。 -豆瓣书评排序 -知网检索指标
2数据、信息与知识 -信息消除不确定性（香农） -信息特征（传播和存储、价值相对、共享性、时效性） -正确获取信息、有效甄别信息、负责任地实使用信息 -数据是描述事物的记录、信息表示的是事物间的相互关系、知识分为一般知识和科学知识 -查新检索格式及结论 -思维导图
第二节 数字化与编码 3二进制与数字化 1.1知道数据编码的基本方式。 1.3体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。 -进位计数值（数码、基数、位权、进制标识） -进制转换（二-十、二-十六） -存储单位bit、Byte、KB… -内码查看软件 -进制转换 -OCR识别
4字符编码 -信息数字化（编码及原则） -ASCII码 -汉字编码（内码、输入码、字形码） -Unicode字符集 -字符内码查看 -汉字造字 -word乱码转换
5图像编码 -位图与矢量图 -分辨率、色彩位数 -图像计算公式 -Python程序拍摄图像 -RGB颜色空间 -PS处理图像
6声音编码 -模拟量与数字量（采样、量化、编码） -采样频率、量化位数 -声音计算公式 -声音质量辨别 -声音录制 -语音电子书编辑
7数据压缩 -数据压缩（压缩比、冗余） -无损压缩和有损压缩 -常见压缩格式 -WINRAR工具 -格式工厂 -图像压缩试验
第三节 大数据及其作用与价值 8图书推荐算法 1.2在运用数字化工具的学习活动中，认识数据对人们日常生活的影响 1.4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。 -大数据特征（规模大、类型多、处理速度快、价值密度低） -大数据处理过程（采集、预处理、分析、挖掘应用） -基于物品的推荐算法
9大数据工具 -大数据的作用（反映社会现象、预测发展趋势、指导决策制定） -大数据对社会发展的影响（优化社会管理模式、创新提升服务质量、成为科学研究的新途径） -python词云工具
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