第19课 数据呈现可视化 教案 义务教育版（2024）信息科技八年级全一册

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第19课 数据呈现可视化 教学设计
课题 数据呈现可视化 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 八年级
单元主题 【学情分析】在上一单元学习的简单物联功能实践的基础上，本单元的内容比较综合，让学生从物联系统的整体出发进行分析和规划，最终学会设计较为完整的简易物联系统。物联系统的工作过程本质上是通过感知外部环境，并通过数据传输、存储、处理，最终反馈到外部环境的过程。本单元围绕简易物联花盆系统，通过划分物联系统的模块，根据需求确定感知、传输、反馈和控制等功能，最后完成简易物联系统的搭建。与前面三个单元相比，本单元的实践难度略大，在具体实施过程中，可以先实现每个模块的功能，再将所有模块集成在一起。教学中可根据本地实际情况或者学生兴趣，选择其他的实践案例。【内容结构】
学习目标 1. 信息意识：通过体验物联网的数据交互方式，了解万物互联和智能感知对信息社会发展的作用，感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。2. 计算思维：能够根据需求，设计和搭建简单的物联系统原型，结合项目活动采集、分析和呈现数据，解决实际问题，发展计算思维。3. 数字化学习与创新：能够主动利用数字设备开展实践创新活动，并在创新活动中认识到原始创新对可持续发展的重要性。4. 信息社会责任：了解自主可控对国家安全及物联网未来发展的重要意义。
重点 可视化呈现数据的作用、方式和方法。
难点 根据具体呈现目标精准选择可视化方式。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
激趣导入 【问题情境】观察下面两张图，哪一张图让你更快地看出哪本书最受欢迎？【建构】表格里的数字是‘沉睡的信息’，而图表能让信息‘醒过来’——这种把数据变成图表的过程，就是数据可视化。今天我们就来学习如何让数据‘开口说话’！ 注意、思考、讨论 吸引学生的注意力，启发学生思考。
学习活动 【学习活动】一、数据可视化的作用数据可视化是一种将数据转化为图表、图形的手段。通过数据可视化可以将大量的数据转化为易于理解的图像，在数据分析过程中发挥着重要作用。【思考-讨论】在生活中，你看见过哪些数据可视化的应用场景？数据可视化有哪些作用？【学习探究】1. 发现数据异常通过数据可视化可以更加容易识别并定位数据中存在的异常。如图19.1所示，对温度数据进行可视化呈现后，可以直观地发现 13:00 左右的数据有异常。2. 了解整体概况数据可视化能帮助人们方便、直观地了解物联系统的整体概况。如图19.2所示，智慧社区的数据监测大屏，可以帮助工作人员及时了解社区概况。3. 发现趋势变化数据可视化可以展示历史数据的情况，帮助人们理解数据变化情况，并助力预测未来的发展趋势。例如，一些提供航班出行服务的手机应用软件会显示航班的起降时间（图 19.3），人们可以据此判断，近期乘坐此航班大概率会晚点。此外，数据可视化还具有方便交流共享、支持分析决策等作用。利用数据可视化工具，可以将复杂的数据和分析结果用更易于人理解的形式呈现，提升共享数据的效果，让决策者能更快速、准确地理解数据背后的意义，从而作出更准确的决策。【学习活动】二、常见的数据可视化方式【思考-讨论】你知道哪些数据可视化的方式呢？【学习探究】常见的数据可视化方式包括趋势可视化、比例可视化、分布可视化等。1. 趋势可视化。通常用于描绘数据随时间的变化趋势。常见的趋势可视化包括折线图、柱形图等。2. 比例可视化。通常用于显示不同部分所占整体的比例关系。常见的比例可视化包括饼图、环形图等。3. 分布可视化。通常用于展示数据的分布规律，可通过散点图来实现。将散点图与地图结合，可以用来表示数据在地理位置上的分布情况。例如，可以在共享单车手机应用软件中轻松查询附近空闲单车的位置。此外，随着数据可视化的发展，还出现了“标签云”可视化方式。标签云可以直观展示一段文本数据中的高频词，词频越高，字体就越大，人们不用阅读全文，也可以大概了解文本的重点内容。【小试牛刀】选择自己感兴趣的语文课文，利用在线标签云生成工具对课文内容进行可视化呈现。【示例】【学习活动】三、体验数据可视化【合作探究】在对数据进行可视化呈现前，要先明确数据可视化的目的。为了解教室中不同位置的温度变化情况，需要将温度数据进行可视化呈现。很多物联网服务平台提供了数据可视化功能，能够展示温度变化的趋势。此外，电子表格软件也可以生成图表。尝试根据以下步骤，利用 Python 中的绘图库为教室环境数据绘制温度变化趋势图，主要代码如图所示。1. 准备数据。要绘制温度变化趋势图，需要准备好横坐标数据和纵坐标数据。时间数据作为横坐标数据保存到变量X中，对应的温度数据作为纵坐标数据保存到变量Y中。2. 设置画布和标题。图表的大小由画布来决定，利用 plt.figsize( ) 可以指定画布大小。此外，图表往往需要标题，可通过 plt.title( ) 来设置。这里设置长、宽数据分别为 8 和 6 的画布，并设置“Temperature”作为图表的标题。3. 绘制图表并显示。不同类型的图表的绘图函数有所不同。其中，plt.plot( ) 用来绘制折线图，plt.scatter( ) 用来绘制散点图，plt.bar( ) 用来绘制柱形图。温度变化趋势是基于时间产生的，可以用折线图来呈现。这里调用 plt.plot( )，利用之前保存在变量X和Y中的数据来绘制折线图，并通过 plt.show( )把折线图显示出来。【示例】 听讲、思考、讨论 教师通过引领学生学习课程内容，促进学生学习知识。学生通过认真听讲、合作探究等方式，积极学习基础知识和相关技能。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。
课堂小结 知识回顾 对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。
拓展-提升 【拓展-提升】任务：记录自己未来一周的时间开销（如学习、运动、娱乐、睡眠的时长）或零花钱支出（如饮食、文具、交通等项目）。要求：收集数据后，选择至少两种合适的可视化方式（如饼图展示占比，柱状图对比每日学习时间），制作一份简单的“个人数据周报”，并附上一两句分析。 自主探究 呼应课堂核心知识，并通过生活案例拓展学生的认知边界。
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