“數(shù)據(jù)需求分析”模塊教學建議

張春英 李俊杰

計算思維是信息技術(shù)核心素養(yǎng)的重要組成部分，然而在實際教學中，很多教師往往會將知識學習和技能訓練作為課堂教學主體。若長此以往，學生難以通過信息技術(shù)課堂獲得應(yīng)對智能時代挑戰(zhàn)的能力。因此，在“數(shù)據(jù)管理與分析”模塊教學中，教師要不斷引導學生梳理知識，幫助學生在不斷建構(gòu)的過程中，逐漸認識數(shù)據(jù)管理與分析過程中的思維方式或隱性知識。

● 數(shù)據(jù)需求分析教學的基本策略

①重視數(shù)據(jù)需求分析的現(xiàn)實意義，以及在數(shù)據(jù)需求分析過程中形成的切身感受，鼓勵學生多角度開展實踐，獲得體驗。

②注重引導學生從數(shù)據(jù)處理的需求角度開展分析，進行方案的設(shè)計，將數(shù)據(jù)管理與分析的學習放在解決問題的情境中。

③挖掘?qū)W生生活中的素材，教學中的問題情境應(yīng)盡量來源于實際，問題的解答要符合實際，讓學生體會學科與現(xiàn)實世界的緊密聯(lián)系。

④注意對所學內(nèi)容的理解內(nèi)化，避免單純從形式上了解，而忽略知識內(nèi)化的過程，要完整理解數(shù)據(jù)管理與分析的過程、方法以及蘊含的思想。

⑤鼓勵學生利用多種資源學習數(shù)據(jù)管理，重視不同類別資源（如學校管理數(shù)據(jù)、家庭生活管理、城市管理數(shù)據(jù)、銀行管理系統(tǒng)或商超管理系統(tǒng)等）的開發(fā)與利用，以擴展學生的視野和思維。

● 利用深度學習促進學生積極思考

深度學習不以單純的知識習得為目的，更注重對學生高階思維以及解決實際問題能力的培養(yǎng)。在數(shù)據(jù)需求分析的課堂中，教師可通過創(chuàng)設(shè)合適的信息技術(shù)情境，引導學生積極體驗，學生在主動探索、大膽思考和積極反思中深度理解知識體系。例如，學生對城市公交非常熟悉，有豐富的親身體驗，開展“公交數(shù)據(jù)采集”項目學習，以城市公交中的數(shù)據(jù)需求分析為引領(lǐng)，易于實現(xiàn)知識廣度、深度和關(guān)聯(lián)度的提升。

體驗式學習強調(diào)學生的心理、生理與環(huán)境的互動，以達成學習目的。為了達成學生公交數(shù)據(jù)采集的體驗式學習，教師可讓學生自己設(shè)置角色，進行教學活動。教師通過創(chuàng)設(shè)直接觸覺體驗、間接感官體驗、情境展示體驗、小組合作體驗等教學環(huán)節(jié)，引導學生感知、觀察、思考、討論，全身心投入課堂學習，有效促成學生核心素養(yǎng)的形成，提升學生思維品質(zhì)。體驗的內(nèi)容不一定要深奧，基于生活的情境體驗更有利于習得知識，達成思維品質(zhì)的提升。圍繞學生體驗組織有效的教學活動，設(shè)置有針對性的問題，學習步步深入，最終實現(xiàn)深度學習。例如，教師可以引領(lǐng)學生思考公交數(shù)據(jù)采集的目的并回答問題。①乘客角度：“最近的車站在哪兒？”“我應(yīng)該什么時刻在車站等車？”②公交企業(yè)角度：“線網(wǎng)﹑站點和樞紐應(yīng)該如何改善？”“怎樣改進每一條線路？”“最有效的運營時刻表是什么？”“怎樣減少車隊數(shù)目并且能夠保持好的服務(wù)？”“如何縮減員工開支又不影響服務(wù)水平？”……學生確定自己的數(shù)據(jù)需求后就可以進行相關(guān)的調(diào)查，如站點調(diào)查、跟車調(diào)查、空駛調(diào)查、乘客調(diào)查、公眾調(diào)查等。

● 通過數(shù)據(jù)需求分析挖掘隱含的計算思維思想方法

1.關(guān)注從具象經(jīng)驗到抽象概念的轉(zhuǎn)化

在調(diào)查事實或觀察現(xiàn)象之后，教師引導學生通過分析、建模、解釋與推理等思維過程開展數(shù)據(jù)采集整理。抽象過程往往都包含模型建構(gòu)的過程，教學中的建模過程可以分為兩步：第一步是模型選擇。面對問題情境，從經(jīng)驗中挑選合適的模型進行整合，根據(jù)建模的目的做出有效解釋。選擇經(jīng)驗?zāi)Ｐ蜁r需要考慮模型的適用范圍。第二步是模型建立。確認所選模型的相關(guān)成分與結(jié)構(gòu)，幫助學生更有效地描述與解釋知識結(jié)構(gòu)化過程中的思想方法，圍繞學科大概念進行學習。在教學中將知識關(guān)聯(lián)處的隱性知識挖掘出來，不僅可以培養(yǎng)學生的計算思維，同時還促進了學生對知識的全面深入理解。

2.創(chuàng)設(shè)指向計算思維的問題情境

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，創(chuàng)設(shè)情境進行信息技術(shù)課堂教學對培養(yǎng)學生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用?！蛾P(guān)于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》中明確提出對課堂教學的要求，提倡“積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發(fā)式、探究式、體驗式等課堂教學”的教學方式。運用信息技術(shù)知識解決實際問題能力的高低，往往取決于學生將情境與知識相聯(lián)系的水平，因此，創(chuàng)設(shè)指向計算思維的問題情境，對培養(yǎng)學生的計算思維，促進其核心素養(yǎng)提升起到重要作用。

（1）實際生活情境

教學中創(chuàng)設(shè)的情境應(yīng)盡可能聯(lián)系實際，特別應(yīng)與學生的日常生活相聯(lián)系;另外，信息技術(shù)的應(yīng)用已對人類活動產(chǎn)生了顯著的影響，中學生具有強烈的好奇心和參與欲望，對信息技術(shù)前沿知識充滿好奇與求知欲。因此，可以將課內(nèi)外的前沿知識進行整合，引導學生探索，并在學習知識中獲得“學中做”的成就感。

（2）數(shù)據(jù)發(fā)展史情境

學生對信息技術(shù)和數(shù)據(jù)的發(fā)展缺少了解，因此，在教學中應(yīng)恰當?shù)剡\用相關(guān)發(fā)展史在計算思維發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點創(chuàng)設(shè)情境，這樣不僅可以幫助學生了解相關(guān)發(fā)展的來龍去脈，而且可以讓學生學習到科學家的計算思維方法，加深對數(shù)據(jù)管理與分析知識的理解，提高自身的科學素養(yǎng)。

機器學習、深度學習、人工智能、云計算等技術(shù)的發(fā)展，大部分都是以數(shù)據(jù)分析作為基石或主要實現(xiàn)體存在。在教學時，可以使用一些故事或者書籍引導學生清楚需求分析的意義。

（3）問題探究情境

創(chuàng)設(shè)情境要關(guān)注幾個原則：一是相關(guān)性。情境要與學習內(nèi)容聯(lián)系緊密，相關(guān)度高。二是綜合性。情境要具有較高的綜合性，要將教學涉及的核心概念、思想方法等盡可能設(shè)計在內(nèi)。三是適應(yīng)性。情境設(shè)置要由淺入深、循序漸進，符合學生的認知規(guī)律。在教學中為引導學生展開思考，需要搭建具有梯度的問題，但要注意臺階不要過多，這樣不利于學生思維能力的提高，設(shè)置問題要抓住關(guān)鍵點。

● 滿足不同層次學生需求的教學設(shè)計

1.從導入開始為分層創(chuàng)造條件

從一個簡單的故事《醉漢路燈下找鑰匙》引入本課，如果把數(shù)據(jù)需求分析比喻成“找鑰匙”，分析的過程就如同尋找鑰匙的途徑，一般人總會在熟悉的領(lǐng)域去尋找。教師可以打破傳統(tǒng)束縛，根據(jù)學生的情況進行分層教學，引導學生運用不同的方式和平臺進行需求分析，使分析盡量全面。教學中，教師對任務(wù)進行分配，要求學生分工合作，找到不同方式的需求途徑，并分析其可行性。

2.挖掘培養(yǎng)計算思維能力的素材

從新知建構(gòu)或者問題解決環(huán)節(jié)入手，可以匯總學生學習過的相關(guān)工具，可以使用表格，也可以使用流程圖表達，還可以用思維導圖或組織結(jié)構(gòu)圖描述方案。

例1：學校社團管理系統(tǒng)的需求分析，就可以引導學生用如圖1所示的流程圖表示。

例2：火車票訂票系統(tǒng)，可以用如圖2所示的流程圖完成。

學生通過這個過程能夠理解和程序算法類似的自頂向下、功能分解、逐步求精的思維方法。在分解、精化過程中，把需求的數(shù)據(jù)進行存儲，對數(shù)據(jù)的類型定義，進而對數(shù)據(jù)需求進行說明分析和描述。

例3：對工具掌握不夠熟練的學生，可以用表格來完成方案設(shè)計，這也是一種直觀簡單的辦法（如下頁表1）。

3.開發(fā)個性化學習資源

傳統(tǒng)教學設(shè)計沒有足夠的條件為每個學生提供有針對性的學習機會，對后續(xù)學習造成了一定的障礙。知識之間彼此是有關(guān)聯(lián)的，推理分析等思維能力并不是空中樓閣，因此，需要依據(jù)學生的個性問題制作個性化的學習資源。面向共性問題，教師可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境，利用討論、實踐探究等教學方式開展教學。面對個性問題，教師則需進行個性化指導，如提前錄制微課、提供文本資源、教學博客等，學生可以依據(jù)自身需要選擇合適的學習材料，并與教師、同學交流，實現(xiàn)異步教學。

4.設(shè)計課堂學習任務(wù)單（如下頁表2）

在課堂學習中，學生根據(jù)學習任務(wù)單自行判斷是否達到本環(huán)節(jié)目標要求，如果存在問題則可以選擇鞏固學習，如果達標就可以進行拓展學習。課堂學習任務(wù)單幫助教師了解了學生的學習收獲，方便教師根據(jù)學生反饋及時調(diào)整任務(wù)的挑戰(zhàn)難度，并對后續(xù)的教學設(shè)計進行調(diào)整。

教學中，計算思維的培養(yǎng)是長期的任務(wù)，高中生的思維正處于從感性認識到理性認識的轉(zhuǎn)變階段，因此，對學生計算思維的培養(yǎng)要循序漸進，需要通過計算思維與教學內(nèi)容的全面整合，促進學生信息技術(shù)學科核心素養(yǎng)的整體發(fā)展。

參考文獻：

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