基于數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式在信息技術(shù)課程中的應(yīng)用研究

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，對(duì)數(shù)據(jù)分析需求日益增長(zhǎng)。在信息技術(shù)教學(xué)中引入數(shù)據(jù)探究，讓學(xué)生從生活情境中發(fā)現(xiàn)真問題，通過數(shù)字化工具、軟件和網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的收集、處理、分析，培養(yǎng)了學(xué)生使用數(shù)據(jù)問題解決能力的有效提升。基于此，本文以《尋找U盤中失蹤的容量》為例，介紹數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式在信息技術(shù)課程中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)探究 ?數(shù)據(jù)可視化 ?信息技術(shù) ?問題解決能力

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展， 大數(shù)據(jù)對(duì)于生活、工作的影響日益廣泛，人們對(duì)數(shù)據(jù)分析能力的需求日益增長(zhǎng)，使用數(shù)據(jù)解決現(xiàn)實(shí)生活中問題的能力變得愈加的重要。如何將新技術(shù)、新方式與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)相結(jié)合，構(gòu)建靈活有效的數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式，提升師生的科學(xué)信息素養(yǎng)水平，是現(xiàn)階段信息化建設(shè)與教學(xué)改革的重要任務(wù)。教育作為社會(huì)發(fā)展的源泉， 應(yīng)因材施教，注重學(xué)用相長(zhǎng)，與時(shí)俱進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)使用數(shù)據(jù)解決問題的能力。

在當(dāng)今信息時(shí)代，學(xué)科課程、創(chuàng)客教育課程、數(shù)字科學(xué)家課程等都需要以提高學(xué)生科學(xué)信息素養(yǎng)水平為宗旨， 以探究式深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)， 在課程創(chuàng)新過程中積極實(shí)踐探究式學(xué)習(xí)。我校數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、科學(xué)、信息技術(shù)學(xué)科在課題《“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式的理論與實(shí)踐》引領(lǐng)下，將數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式應(yīng)用到學(xué)科教學(xué)。在信息技術(shù)教學(xué)中，讓學(xué)生從生活情境中發(fā)現(xiàn)真問題，通過數(shù)字化工具、軟件和網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的收集、處理、分析，提升了學(xué)生使用數(shù)據(jù)解決問題的能力。第一步：以從生活情境中發(fā)現(xiàn)的真問題入手，激發(fā)學(xué)生對(duì)于大數(shù)據(jù)世界的好奇心;第二步：分組進(jìn)行問題分析，培養(yǎng)學(xué)生尋找解決問題方法的能力;第三步：通過數(shù)字化工具、軟件和網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的收集、處理、分析，使學(xué)生用數(shù)據(jù)探究解決問題的能力有效提升;第四步：匯報(bào)問題的解決方案，促進(jìn)學(xué)生綜合信息素養(yǎng)的提升。基于此，本文以《尋找U盤中失蹤的容量》為例，介紹數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式在信息技術(shù)課程中的具體應(yīng)用。

一、精選主題， 挖掘問題

主題是否合適，問題是否是具有探究性的真問題，是課堂數(shù)據(jù)探究教學(xué)是否能夠高效進(jìn)行的關(guān)鍵，因此教師需要精選恰當(dāng)?shù)闹黝}，引導(dǎo)學(xué)生挖掘主題中適合做數(shù)據(jù)探究的真問題，從而能夠真正的開展數(shù)據(jù)探究活動(dòng)。

播放一段學(xué)生新買8G U盤查看實(shí)際容量只有7.45G的視頻。這種認(rèn)知上的沖突使學(xué)生們驚訝不已，喚起學(xué)生的共情，有效的激發(fā)學(xué)生的探究欲望。針對(duì)問題8G U盤查看實(shí)際容量只有7.45G，組織學(xué)生開展大討論，同學(xué)間出現(xiàn)了不同的意見，有同學(xué)認(rèn)為是個(gè)別U盤的問題，也有同學(xué)認(rèn)為是所有U盤共性的問題。將明顯有不同意見的同學(xué)安排到一個(gè)組，并組織學(xué)生進(jìn)行組內(nèi)問題討論，組間問題論證，在這個(gè)過程中，教師為小組發(fā)放《綜合實(shí)踐活動(dòng)評(píng)價(jià)表》開展預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)，預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)不在于學(xué)生得了多少分或者他有多突出，主要是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生在活動(dòng)中有所收獲，有所進(jìn)步，從而提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)生活的能力。在討論、論證中確定了探究的主題：尋找U盤容量失蹤的原因，并確定要用學(xué)過的軟件制作展示作品。

二、協(xié)調(diào)合作，主動(dòng)探究

學(xué)生獨(dú)立思考，而后小組討論，學(xué)生只想到使用文獻(xiàn)搜集的方法來完成探究活動(dòng)，教師參與學(xué)生的組內(nèi)討論，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)探究方法的指導(dǎo)。通過梳理，根據(jù)確定的主題，各小組討論確定出探究步驟是：

步驟1：驗(yàn)證猜想一：實(shí)際容量小于標(biāo)示容量是部分U盤個(gè)性化的問題。

步驟2：驗(yàn)證猜想二：實(shí)際容量小于標(biāo)示容量是所有U盤規(guī)律性的問題。

步驟3：系統(tǒng)分析以上兩步驟中的過程數(shù)據(jù)，確定需進(jìn)一步探秘原因的問題。

步驟4：撰寫結(jié)題報(bào)告，制作展示作品。

在這一過程中，教師要及時(shí)肯定了學(xué)生們能根據(jù)U盤的特點(diǎn)及所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行的分析，這是數(shù)據(jù)探究活動(dòng)良好的開端。教師引導(dǎo)要從學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”出發(fā)，讓學(xué)生從被動(dòng)接受到主動(dòng)探究，真正參與到探究活動(dòng)中來。

三、數(shù)據(jù)探究，多維整合

各小組統(tǒng)計(jì)預(yù)先準(zhǔn)備好U盤的標(biāo)識(shí)容量和實(shí)際容量，探究驗(yàn)證猜想一，是否是部分U盤個(gè)性化的問題？發(fā)現(xiàn)實(shí)際容量都小于標(biāo)示容量，所以很容易推測(cè)出猜想一不成立。

探究驗(yàn)證猜想二，是否是所有U盤有規(guī)律性的問題？學(xué)生小組討論交流，在解決“怎樣查看多組數(shù)據(jù)是否有規(guī)律呢？”時(shí)遇到了困難，教師借助了三個(gè)問題引導(dǎo)小組利用信息技術(shù)進(jìn)行科學(xué)探究：

1、如何獲得多組的U盤存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)？

2、用什么軟件來存放獲取的數(shù)據(jù)呢？

3、如何分析數(shù)據(jù)，說明數(shù)據(jù)有無(wú)規(guī)律？

通過這三個(gè)問題，小組討論出通過組間共享獲得數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到Excel中，利用Excel排序、公式、函數(shù)、圖表處理數(shù)據(jù)，確定有無(wú)規(guī)律。部分小組分析到這個(gè)環(huán)節(jié)又遇到了困難“如何將分析的數(shù)據(jù)與探秘原因相結(jié)合呢？”，教師適時(shí)呈現(xiàn)出問題四：猜想二驗(yàn)證過程中，數(shù)據(jù)有哪些規(guī)律與差異呢？通過問題引導(dǎo)，各個(gè)小組實(shí)驗(yàn)思路一下就清晰了起來。教師提示各小組將過程與結(jié)果記錄在電子探究單上。下面，以小組設(shè)計(jì)實(shí)施的兩個(gè)探究方案為例進(jìn)行介紹：

方案一是利用Excel的多重排序、公式功能。首先，利用表格匯總?cè)w同學(xué)共享的數(shù)據(jù)，通過將表格中按主關(guān)鍵字“標(biāo)示容量”、次關(guān)鍵字“實(shí)際容量”排序，通過公式計(jì)算“實(shí)際容量/標(biāo)示容量”，再以主關(guān)鍵詞“實(shí)際容量/標(biāo)示容量”排序，小組發(fā)現(xiàn)：數(shù)值集中在0.91-0.935之間，在初步推測(cè)猜想二成立;（播放方案一視頻）分析探究的數(shù)據(jù)，需探秘的問題是：規(guī)律背后的原因是什么呢？

方案二是利用Excel的公式計(jì)算、圖表功能。通過排序，求出相同標(biāo)示容量的平均值，再求出平均值之后，有同學(xué)提出來，可以使用圖表來直觀的呈現(xiàn)規(guī)律，通過二次處理數(shù)據(jù)，使用處理后的數(shù)據(jù)插入散點(diǎn)圖，通過散點(diǎn)圖，小組發(fā)現(xiàn)：我們可以直觀的看到連接散點(diǎn)近似為一條平滑的直線，可在初步推測(cè)猜想二成立;（播放方案二視頻）分析探究的數(shù)據(jù)，需探秘的問題是：1.規(guī)律背后的原因是什么呢？2.同標(biāo)示容量U盤實(shí)際容量有細(xì)微差異的原因是什么呢？

接下來，各小組就要解決需進(jìn)一步探秘的問題，為了更好地幫助學(xué)生完成探秘，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的方法指導(dǎo)，在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上，我重點(diǎn)進(jìn)行了信息技術(shù)環(huán)境下方法的引導(dǎo)，如：中國(guó)知網(wǎng)、百度文庫(kù)、谷歌學(xué)術(shù)完成文獻(xiàn)檢索;使用即時(shí)通許工具、在線知識(shí)社區(qū)完成訪談研究;使用在線購(gòu)物平臺(tái)體驗(yàn)交流完成調(diào)查研究。具體在實(shí)踐中，學(xué)生運(yùn)用傳統(tǒng)方法的同時(shí)，也通過中國(guó)知網(wǎng)查閱資料、使用知識(shí)社區(qū)在線提問、使用在線購(gòu)物平臺(tái)和賣家交流的。小組探究出U盤容量有規(guī)律失蹤的原因是：生產(chǎn)商和電腦對(duì)U盤的容量有不同的計(jì)算方法，一個(gè)采用的是國(guó)際慣例的十進(jìn)制，另一個(gè)采用的是計(jì)算內(nèi)部最高效的二進(jìn)制，所以U盤插在電腦上之后會(huì)有“縮水”的現(xiàn)象，主要還是因?yàn)樾畔⒉粚?duì)等，單位換算出現(xiàn)差值，并不是商家弄虛作假。教師引導(dǎo)各小組從知識(shí)、創(chuàng)意、應(yīng)用、技術(shù)四個(gè)維度撰寫結(jié)題報(bào)告、制作展示作品，給小組匯報(bào)少的同學(xué)機(jī)會(huì)，爭(zhēng)取讓每個(gè)成員都有機(jī)會(huì)展示自己。學(xué)生們小組合作探究活動(dòng)中相互幫助、補(bǔ)充學(xué)習(xí)的中，體驗(yàn)到自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式所帶來的樂趣。

四、搭建平臺(tái)，優(yōu)質(zhì)共享

學(xué)生探究活動(dòng)非常充分，所得到的結(jié)果非常的豐富。小組作品從知識(shí)、創(chuàng)意、應(yīng)用、技術(shù)四個(gè)維度設(shè)置了最具知識(shí)獎(jiǎng)、最具創(chuàng)意獎(jiǎng)、最佳應(yīng)用獎(jiǎng)、最強(qiáng)技術(shù)獎(jiǎng)四個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)由各小組申報(bào)并評(píng)選。具體規(guī)則：

1.小組匯報(bào)并說出所有申報(bào)的獎(jiǎng)勵(lì)名稱;

2.其他小組對(duì)作品提出看法并評(píng)價(jià)該小組是否具有所申報(bào)獎(jiǎng)勵(lì)的資格。

3.確定小組獲獎(jiǎng)的類別。

小組有使用PPT匯報(bào)的，有舉辦知識(shí)競(jìng)賽的，有制作微視頻的，形式新穎，各小組在這一過程中真正的所學(xué)、所搜、所提煉的知識(shí)進(jìn)行了深層次的加工和融合，促進(jìn)思維能力和實(shí)踐能力的提升。小組領(lǐng)獎(jiǎng)后，播放學(xué)生在整個(gè)探究過程中的剪影，讓學(xué)生產(chǎn)生情感上共鳴與升華。

數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，信息技術(shù)的應(yīng)用與探究活動(dòng)的結(jié)合，讓師生共享了好的創(chuàng)意和精妙的探究過程，學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。教師在數(shù)據(jù)探究過程中引導(dǎo)學(xué)生從“已有知識(shí)水平”向“可能知識(shí)水平”邁進(jìn)，并在這一發(fā)展過程中及時(shí)有效的為學(xué)生“搭建支架”，使學(xué)生在知識(shí)的建構(gòu)、內(nèi)化的過程中實(shí)現(xiàn)能力增長(zhǎng)。學(xué)生在參與的過程中，不僅鞏固了舊知，而且掌握了解決問題的方法，最終形成了自主學(xué)習(xí)的能力，這種能力將是學(xué)生終生受益的財(cái)富。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

米亞會(huì)：1989.01;女;民族：漢族;河北省石家莊市;學(xué)歷：碩士;研究方向：信息技術(shù)、思維教學(xué)、校本教學(xué)研究;職稱：一級(jí)教師。