第1章 认识数据与大数据1.3数据科学与大数据 教案（表格式） -高中教学同步《信息技术-数据与计算》（人教-中图版2019）

《信息技术-数据与计算》教案
课 题 第1章 认识数据与大数据1.3数据科学与大数据 课 型 班课 课 时 1
授课班级 高一1班
学习目标 学生能够理解数据科学的基本概念，包括其兴起背景、主要研究领域和对社会的影响。 学生能够识别并描述大数据的四个主要特征（巨量性、多样性、迅变性、价值性），并举例说明这些特征在实际生活中的应用。 学生能够解释大数据技术的主要组成部分（如大数据采集、预处理、存储与管理、分析与挖掘及可视化与应用等），并讨论这些技术如何推动社会各领域的发展。 学生能够通过具体案例，分析和评估大数据在生活服务、智慧城市、医疗健康和社区管理等方面的应用，以及这些应用对提升生活质量和效率的贡献。 培养学生的数据意识和数据处理能力，使他们能够在日常生活和未来职业生涯中有效地收集、分析和应用数据，以支持决策和创新。
学习重难点 教学重点： 数据科学与大数据的概念及其在现代社会中的重要性。 数据科学与大数据如何影响学习、生活和社会发展。 大数据的四个主要特征（巨量性、多样性、迅变性、价值性）及其在实际生活中的应用。 大数据技术的主要组成部分（大数据采集、预处理、存储与管理、分析与挖掘及可视化与应用）。 大数据在生活服务、智慧城市、医疗健康和社区管理等方面的应用及其对提升生活质量和效率的贡献。 教学难点： 理解数据科学与大数据的基本概念及其兴起背景。 识别并描述大数据的四个主要特征及其在实际生活中的应用实例。 解释大数据技术的主要组成部分及其在社会各领域推动发展的作用。 通过具体案例，分析和评估大数据在生活服务、智慧城市、医疗健康和社区管理等方面的应用，以及这些应用对提升生活质量和效率的影响。 培养学生的数据意识和数据处理能力，使他们能够在日常生活和未来职业生涯中有效地收集、分析和应用数据，以支持决策和创新。
教学方法 讲授法：通过教师对数据科学与大数据的概念、特征、技术和应用等方面的详细讲解，帮助学生构建知识框架。 案例分析法：通过分析实际生活中的大数据应用案例，如智能社区管理、医疗健康服务等，让学生具体了解大数据技术的实际应用效果和影响。 多媒体演示法：利用图表、视频等多媒体材料展示大数据技术的工作原理和流程，增强学生的直观理解。 探究学习法：鼓励学生自主探索数据科学与大数据的兴起背景及其对社会各领域的推动作用，培养学生的独立思考能力。 讨论交流法：通过师生互动、小组讨论等形式，促进学生对大数据在生活服务、智慧城市建设等方面应用的看法和理解，提高学生的沟通能力和协作能力。
课前准备 学习目标制定： 确定学生通过本课程应达成的具体学习目标，例如认识数据科学的基本概念，理解大数据在社会各领域中的应用及其影响。 教学内容准备： 整理关于数据科学与大数据的基础知识，包括其发展背景、主要特征（巨量性、多样性、迅变性、价值性）、以及大数据技术（采集、预处理、存储管理、分析挖掘和可视化应用）的内容。 准备关于大数据在不同领域（如生活服务、智慧城市、医疗健康和社区管理）的应用案例，以展示大数据如何推动社会发展和变革。 教学方法选择： 结合讲授法、案例分析法、多媒体演示法、探究学习法和讨论交流法，以适应不同环节的教学需求，并提高学生的参与度和理解能力。 教学材料准备： 制作或收集与数据科学和大数据相关的图表、视频等多媒体材料，以便在课堂上进行直观展示，增强学生的学习兴趣和理解。 课堂活动设计： 设计互动环节，如小组讨论、案例分析等，促使学生积极参与课堂讨论，提升他们的分析和解决问题的能力。 评估与反馈： 预设课堂提问、作业布置和测验等评估方式，以检验学生对知识点的掌握情况，并根据反馈调整教学策略。
教学媒体 文字材料：提供有关数据科学与大数据的理论知识，包括其定义、特征、应用等。 图片素材：如“神威·太湖之光”巨型计算机、大数据客流分析系统等示例图，帮助学生直观理解数据处理能力和大数据应用。 视频或动画：可能用于展示大数据技术的实际运作，如智慧城市的数据中心管理、社区安全监控系统等。 案例研究：通过具体的大数据应用案例（如精准扶贫大数据云平台、智能交通系统）来说明大数据如何解决实际问题。 互动工具：可能包括在线数据分析工具或模拟软件，让学生亲手操作，体验数据处理和分析过程。 讨论和问答环节：通过教师与学生的互动，以及学生之间的讨论，深化对课程内容的理解和应用。
教学过程
教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
活动一： 创设情境 生成问题 展示一段关于“神威·太湖之光”巨型计算机和大数据应用的视频，引发学生对数据科学与大数据的兴趣。 提问：“在视频中，你看到了哪些数据科学与大数据的应用？它们如何影响了我们的学习和生活？” 引导学生讨论，并总结出数据科学与大数据的基本概念及其在社会生活中的作用。 观看视频，记录下自己对数据科学与大数据的初步认识。 参与讨论，分享自己的观点和理解。 通过教师引导，了解数据科学与大数据的兴起及其在社会各领域中的应用。 通过视频引入和讨论，激发学生对数据科学与大数据的兴趣，帮助学生初步理解数据科学与大数据的概念及其在社会生活中的重要性。
活动二： 调动思维 探究新知 分组讨论：“如果你是一名数据科学家，你会如何利用大数据技术解决现实生活中的一个问题？” 提供几个大数据应用的案例（如智慧城市建设、医疗健康服务等），让学生分析这些案例中大数据的作用。 引导学生思考：“大数据技术的发展对社会有哪些积极和消极的影响？” 分组讨论，每组选择一个现实问题，讨论如何利用大数据技术解决。 分析教师提供的大数据应用案例，总结大数据的作用和意义。 讨论大数据技术的双面性，提出自己的见解。 通过分组讨论和案例分析，让学生深入了解大数据在不同领域的应用，培养学生的批判性思维能力和解决问题的能力。
活动三： 调动思维 探究新知 布置一个小项目：“设计一个基于大数据解决方案的初步草案，解决你选择的现实问题。” 提供一些数据分析工具和资源的介绍，指导学生如何使用这些工具进行数据处理和分析。 组织学生展示自己的项目，并进行互评。 根据前面的讨论，选择一个现实问题，设计一个基于大数据解决方案的初步草案。 使用教师提供的数据分析工具和资源，对自己的方案进行初步的数据处理和分析。 准备项目展示，展示自己的成果，并参与互评。 通过实际项目的设计、数据处理和分析，让学生亲身体验大数据技术的应用，提高学生的动手能力和实践能力。同时，通过展示和互评，培养学生的表达能力和团队合作精神。
活动四： 巩固练习 素质提升 引入新的技术动态：介绍当前数据科学与大数据领域的前沿技术和最新研究成果，如人工智能、机器学习在数据处理中的应用等。 组织研讨会：让学生分组调研并准备关于新兴技术在一个特定领域（如环境保护、城市规划等）的应用案例，并进行小组研讨。 导师制度：邀请从事数据科学与大数据研究的专家或研究人员，为学生提供一对一的指导，帮助学生深入理解并创新他们的项目。 调研与学习：每组学生选择一项新兴技术，进行深入了解和调研，探索其在实际中的应用。 案例准备：基于调研内容，准备案例分析报告，展示新兴技术的应用实例和潜在价值。 专家交流：与邀请的专家进行交流，获取反馈，深化对数据科学与大数据的认识，并对自己的项目进行优化。 拓展知识边界：通过介绍前沿技术和组织研讨会，拓展学生的知识视野，鼓励他们关注和学习新兴技术。 强化实践与创新：通过调研和案例分析，增强学生的实践能力，激发创新思维，鼓励他们思考如何将新兴技术应用于解决实际问题。 建立专业联系：通过与专家的交流，帮助学生建立专业联系，为未来的学习和职业发展打下基础。
课堂小结 作业布置 课堂小结 通过本节课，我们深入了解了数据科学与大数据的概念、特征及其在社会生活中的重要应用。数据科学作为一个新兴领域，正在以前所未有的速度改变我们对世界的认识和互动方式。大数据的巨量性、多样性、迅变性和价值性等特征，使其在多个领域中发挥着日益重要的作用。 作业布置 讨论题：请结合所学内容，讨论大数据技术如何改变了我们的生活？请至少提供两个具体的例子。 实践任务：选择一个你感兴趣的大数据应用案例（如智慧医疗、智慧城市等），进行深入研究，并撰写一份报告，阐述该案例如何利用大数据技术提升服务质量或解决特定问题。
板书设计 1.3 数据科学与大数据 1.3.1 数据科学的兴起 互联网、智能终端和行业信息化的快速发展： 推动了社会数据量的迅速增长。 海量数据引发对数据研究思路和方法的转变与飞跃： 数据科学成为新兴研究领域。 多样的认识世界方式： 观察、感知、实验探究、数据处理。 科技工具（如“神威·太湖之光”巨型计算机）的应用： 提升数据处理速度。 物联网传感器和智能终端的广泛应用： 产生和传播大量数据。 1.3.2 大数据及其应用 信息技术与经济社会的交汇融合： 数据成为国家基础性战略资源。 大数据特征： 巨量性、多样性、迅变性、价值性。 大数据技术： 大数据采集技术：通过物联传感、社交网络等获得海量数据。 大数据预处理技术：提高数据质量、降低计算复杂度。 大数据存储与管理技术：云存储和分布式管理技术。 大数据分析与挖掘技术：提取有潜在价值的信息。 大数据可视化与应用技术：直观呈现分析结果，提高效率。 应用领域： 生活服务： 电商网站分析客户数据，提供个性化服务。 智慧城市： 利用大数据改善城市生活，提升管理水平。 医疗健康： 改变传统服务模式，提高服务针对性。 社区管理： 保护居民安全，维护公众利益。
教学反思 本课程以数据科学与大数据为主题，旨在引导学生认识数据科学的重要性以及大数据在各个领域的应用。通过本课程的学习，学生应能了解数据科学的基本概念、大数据的特征及其在不同领域的应用。 在教学过程中，我首先介绍了数据科学的兴起背景和意义，然后详细讲解了大数据的四个特征：巨量性、多样性、迅变性和价值性。接着，我分别从大数据采集、预处理、存储与管理、分析与挖掘以及可视化与应用等方面介绍了大数据技术。 在实际应用方面，我列举了大数据在生活服务、智慧城市、医疗健康和社区管理等领域的应用案例，以帮助学生更好地理解大数据的实际价值。最后，我强调了大数据在推动经济发展、完善国家治理、提升政府服务和监管能力等方面的重要作用。 在教学过程中，我发现学生对大数据的概念和应用表现出浓厚的兴趣，积极参与讨论。然而，由于大数据涉及的知识面较广，部分学生在理解大数据技术方面存在一定的困难。在今后的教学中，我将尝试采用更多生动形象的例子和实际操作，以帮助学生更好地理解和掌握大数据相关知识。 此外，我还意识到在教学过程中需要加强对学生批判性思维能力的培养，引导他们关注大数据应用中可能带来的隐私和安全问题。在今后的课程中，我将加入相关讨论话题，以提高学生的思辨能力和责任感。