人教中图版高中信息技术必修1《数据与计算》微课教学+全册教案 (文末下载)
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第1章 认识数据与大数据
主题学习项目:体质数据促健康
1.1 数据、信息与知识
1.1.1 感知数据
1.1.2 认识信息
1.13 理解知识
1.2 数字化与编码
1.2.1 数字化及其作用
1.2.2 二进制与数制转换
1.2.3 数据编码
1.2.4 数据压缩
1.3 数据科学与大数据
1.3.1 数据科学的兴起
1.3.2 大数据及其应用
第2章 算法与程序实现
主题学习项目:编程控灯利出行
2.1 解决问题的一般过程和用计算机解决问题
2.1.1 解决问题的一般过程
2.1.2 用计算机解决问题的过程
2.2 算法的概念及描述
2.2.1 认识算法
2.2.2 描述算法
2.3 程序设计基本知识
2.3.1 数据类型
2.3.2 常量、变量及表达式
23.3 语句与程序结构
2.4 常见算法的程序实现
2.4.1 基于解析算法的问题解决
2.4.2 基于枚举算法的问题懈决
2.4.3 算法与程序实现的综合应用
第3章 数据处理与应用
主题学习项目:用水分析助决策
3.1 数据处理的一般过程
3.1.1 数据处理
3.1.2 数据处理的过程
3.2 数据采集与整理
3.2.1 数据采集
3.2.2 数据整理
3.2.3 数据安全
3.3 数据分析与可视化
3.3.1 数据分析
3.3.2 数据可视化
3.4 数据分析报告与应用
3.4.1 数据分析报告
3.4.2 数据处理与问题解决
第4章 走进智能时代
主题学习项目:智能交互益拓展
4.1 认识人工智能
4.1.1 人工智能的产生与发展
41.2 感受人工智能的魅力
4.2 利用智能工具解决问题
4.2.1 人工智能平台中的智能工具
4.2.2 编程调用平台中的智能工具
4.3 人工智能的应用与影响
4.3. 1 人工智能的应用
4.3.2 人工智能的影响
第1章 认识数据与大数据
1.1 数据、信息与知识
【课程标准】
l 理解数据、信息与知识的相互关系，认识数据对人们日常生活的影响。
l 针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。
【教学目标】
l 在案例分析过程中理解数据、信息与知识的相互关系。（信息意识）
l 学会对日常学习和生活中的信息进行提炼和归纳，获得实践中解决问题的观点、经验和技能。（计算思维）
l 学会运用数字化工具（思维导图）表达思想，建构知识。（数字化学习与创新）
l 在项目活动中增强信息意识与认知能力，具有积极的学习态度和负责的行动能力，更好地适应社会生活。（信息意识、信息社会责任）
【学业要求】
学生能够描述数据与信息的特征；掌握数字化学习的方法，能根据需要选用合适的数字化工具开展学习。
【学情分析】
本节通过实例分析，引导学生领会数据、信息与知识之间的关系，并学会使用知识管理工具——思维导图来管理知识。
手工绘制思维导图对于有的学生并不陌生，但对于高一年级学生来说，使用软件制作思维导图是一个新的方法。高中学生有一定的信息技术操作基础，具备较强的思维能力，能迁移技能进行新工具的自主探究学习。因此，在设计如何学习思维导图工具时.教师可以让学生在自主探究中完成，使学生在项目学习活动中通过学习、交流、合作和创新，体验项目学习的成就感。
【教学重点】
理解知识，学会运用数字化工具（思维导图）管理知识。
【教学难点】
能从信息中准确地提炼和归纳出知识，获得实践中解决问题的观点、经验和技能。
【教学方法】
项目教学法、诱思导学法、实例分析法。
学法指导：研究性学习法、协作学习法。
教学策略：本课通过案例分析、师生交流逐步建构完成“理解数据、信息与知识之间的关系”这部分内容的学习；通过教师引导、学生自主探究学习微课，学生初步掌握用数字化学习工具（思维导图）管理知识的方法；开展项目学习，对学到的知识综合运用，即采集学生真实的体质数据并将其作为活动素材，引导学生学会提炼相关信息，展开讨论，用思维导图呈现学习成果。整节课遵循学生的认知规律，以学生为主体，教师引导学生积极地运用数字化工具主动建构知识，提升学生的信息素养。
【教学过程】
教学环节 | 教学内容 | 学生活动 | 设计意图 | ||||||||||||||||
情景导入 | 提问：你能根据血液化验结果中提供的信息判断出患者的病因吗？为什么？观察教师展示相关医学知识（如：白细胞计数高，思考与病毒或细菌有关，而中性粒细胞又是细菌感染讨论的风向标），让学生分组讨论，确定病情 | 观察 思考 讨论 | 通过情境导入，激发学习兴趣，让学生快速进入学习状态
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理解知识 | 1．归纳信息与知识的关系。 （1）信息可以帮助我们了解情况，如血液化验结果中的白细胞计数值，但只有这些信息并不能帮助解决问题。 （2）人们对信息进行分析、提炼，结合实践，得出解决问题的观点、经验和技能，此时信息被内化为知识。这一过程伴随着人类发展的整个过程，不断产生新知识。 （3）有了知识，才能有效解决问题。 2．提出问题，进一步思考：为什么有的医生会研究出令人瞩目的科研成果，为社会作出巨大的贡献？ 例如，屠呦呦经过多年医学研究发现了青蒿素。 | 思考
回答 | 通过实例引导学生认识知识，归纳出信息与知|识的关系。引导学生在 学习知识过程中要再生新知识、学会创新。明确学习知识的最终目的是为社会做贡献，造福人类 | ||||||||||||||||
认识数据、信息与知识的关系 | 1．师生结合前面的分析，总结数据、信息与知识的关系，填写表1，案例1以化验单为例。
2．教师点拨，学生交流。加深对三者关系的理解。 数据、信息和知识还依赖于它们使用的环境及应用者的知识结构。在某些情况下，经过处理后输出的信息，也可以作为再次处理加工的数据。因此，在分析数据、信息与知识的关系时，就需要结合特定的环境与应用者的知识结构才会有意义。 | 总结
填表
交流 | 通过实例分析，让学生领会数据、信息与知识的关系
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知识 管理 活动 | 提出问题：如今社会已经进入知识经济时代，我们不仅要有获取信息的能力，更要有探究提炼知识的能力，增长智慧，更有效地创造未来。例如，同学们每天学习大量知识，怎样对知识加以管理呢？ | 思考
回答 | 引导学生使用数字化学习工具来管理知识
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引出：人们创造了许多知识管理工具，用来认识事物、表达思想，使学习和工作更有效率。 教师展示思维导图图片，师生交流思维导图特点：可以帮助人们发散性思考问题，进行知识的结构化呈现 | 思考
交流 | ||||||||||||||||||
探究制作思维导图：教师播放手工绘制思维导图的微课，并提出学习任务——借助微课自主学习使用软件绘制思维导图的方法，将前面表1总结的“数据、信息与知识的关系”用知识结构图的方式呈现 | 探究 实践 | ||||||||||||||||||
交流、展示学生作品，引导学生对比知识结构图与表格在绘制和信息表现上的不同。 | 交流 展示 | 培养学生交流思想的能力 | |||||||||||||||||
项目实施 | 教师提出根据第1节课的项目要求，制订增强体质、促进健康的方案与措施，用思维导图呈现结果，完成项目学习。 课前完成： 按照课前下发的体质数据表，参考《国家学生体质健康标准》，查阅相应的得分和等级，填写表格。 教师提供“体质数据汇总表”，让小组同学将体质数据整理到电子表格中进行汇总。 教师提供从相关网站上下载的汇总表和学生的汇总表进行对比。课堂上的项目实施： 1．引导学生从“身体形态”“身体机能”和“身体素质”等方面提炼相关信息； 2．指导学生从“个人健康评估、运动习惯养成、体质改善措施”等方面展开讨论； 3．制订增强体质、促进健康的方案与措施，用思维导图呈现讨论结果 |
填表
整理
汇总
提炼信息
讨论
绘图 | 开展项目活动，对本节课学习的知识进行综合运用。为后续章节的学习做铺垫，增强学习本课程的信心。作为学生过程性学习成果
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总结延伸 | 师生总结本课学习内容：通过实例理解知识；领会数据、信息与知识之间的关系；使用数字化学习工具——思维导图管理知识；在项目活动中学习、合作与创新 | 总结 | 总结归纳 | ||||||||||||||||
布置作业 | 试围绕某一学科的知识要点，绘制思维导图，梳理知识结构体系 | 完成作业 | 知识迁移 |
1.2数字化与编码
【课程标准】
l 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。
l 针对具体学习任务，体验数字化学习过程，感受利用数字化工具和资源的优势。
【教学目标】
l 根据解决问题的需要，通过小组合作、自主探究、观察思考以及游戏体验等方式开展学习，明确数据压缩的作用、分类以及数据压缩的基本原理。（信息意识）
l 从解决问题的需要出发，选择适合的数据压缩工具，体验数据压缩的过程，进一步理解数据压缩的实际意义，掌握数据压缩的基本技巧。（信息意识、数字化学习与创新）
【学业要求】
l 能够描述数据与信息的特征，知道数据编码的基本方式。
l 掌握数字化学习的方法，能够根据需要选择合适的数字化工具开展学习。
【学情分析】
本课的教学对象是高一年级的学生，学生具有一定的操作经验和逻辑思维能力。在此之前，学生已经学习了信息数字化的基本知识，基本掌握了二进制与其他数制之间的转换方法，对数据编码也都有了一定的了解，为本课的学习奠定了良好的基础。此外，很多学生具有比较丰富的上网经验，会使用压缩软件。但在压缩原理以及如何根据实际条件，合理地使用各种压缩工具实现有效压缩的知识和能力方面还有待提升。他们需要在实际项目的驱动下，通过独立思考、自主探究等学习方式完成知识的构建与技能的提升。
【教学重点】
根据实际需要，选择合适的工具，进行合理的数据压缩。
【教学难点】
无损压缩的基本原理。
【教学方法】
教学方法：本课内容主要采用任务驱动、游戏教学等方法，以“我运动，我快乐”网上打卡活动为例，引导学生通过小组合作、自主探究、实践体验等方式开展学习。从现实需求出发，让学生经历解决问题的全过程，合理使用工具，明确数据压缩的知识与原理，达成目标。在整个过程中，引导学生自觉、主动地寻求问题解决方案，构建知识，增强利用信息技术手段解决问题的意识。
软件硬件资源：教学软件包括相关的图像处理软件、音视频编辑和压缩工具，以及教学课件等。
【教学过程】
教学环节 | 教学内容 | 学生活动 | 设计意图 |
情景导入 | 提出任务：以高中学生的学习和生活等内容为主题，自选角度，组织素材，表达主题 | 确定主题 | 提出问题 |
情景导入 | 1．学生固绕确定的主题，选择2-3个不同类型的素材文件上传到指定网站。 2．观看并展示上传内容，总结大家分享内容的形式——文字、图片、音频、视频等。 3．提问： （1）上传和观看的过程中，同学们发现哪些问题？ （2）同学们在上传素材的过程中遇到了哪些问题？ 4．引导学生思考：遇到这些问题时如何解决？解决问题的过程中有没有遇到新的困难呢？ 5．师生交流解决问题的方法。 （1）利用压缩软件对文件进行压缩，但对音频、视频的压缩不够理想。 （2）用多媒体和格式转换工具对图片、音视频文件进行压缩。 | 完成 任务
思考 交流 | 引导学生关注数据压缩的目的和作用 |
自主探究 发现问题
| 1．将学生分组，3~4人一组。 2．结合观看过程中发现的问题以及分析的解决方法，对教师给出的素材进行观察，整理相关内容，写实验报告。 3．上网查找相关资料，写下图片不同格式的差异。 | 观察
查阅资料
写报告
| 学生通过实践主动获取知识，提高技能
|
游戏体验 掌握原理
| 1．展示一系列文字、图片等样例素材，明确比赛规则：学生以小组为单位进行比赛，各组尽可能用简短的文字对素材进行描述，使用文字最少、传达信息最准确的小组获胜。 各组有2min准备时间。 2．展示比赛题目，各组派出三位同学参赛（一人描述，两人按描述完成任务）。 3．评选出优胜组，并进行经验分享 |
参与比赛
展示评价
经验分享 | 通过游戏激发学生兴趣，揭示无损压缩的基本原理，突破难点
|
小结 | 对游戏活动进行归纳： l 数据压缩的思想是在不损失有用信息的前提下，按照一定的编码规则对数据进行重新组合，以去除冗余。 l 无损压缩的原理与我们刚才玩的游戏大体一致，压缩后的数据在还原后与压缩前完全相同。 如：CCCEEEEEEEEEEEETWWWWW→C03E12T01W05。 l 相对于无损压缩，有损压缩会损失一定的信息，压缩后的数据无法还原成压缩前的数据。 | ||
自主实践 合理运用
| 1．布置任务：下载本组同学分享的图片及音视频文件，利用教师提供的音视频压缩工具，对下载的文件进行压缩。 2．要求学生写下该环节的实验报告。 3．引导学生思考：在压缩图片和音视频文件的过程中，哪些因素与压缩后文件的大小有关？ 4．师生交流，总结压缩文件的过程，并总结出影响压缩后文件大小的因素。 l 图片：颜色、尺寸、格式...... l 音频：采样频率、声道数...... l 视频：比特率、视频尺寸......
| 完成任务
填写表格
思考交流
| 学生主动实践，根据实际需要分析问题，利用相关工具软件解决问题，落实重点
|
交流展示 互动评价
| 1．组织学生分组展示实验报告及压缩成果； 2．对学生压缩视频的合理性进行点评； 3．组织学生完成自评和互评； 4．组织学生完善并提交实验报告 | 交流展示
评价
提交报告 | 通过交流展示与评价，巩固知识与技能 |
1.3 数据科学与大数据
【课程标准】
l 在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的特征。
l 认识数据对人们日常生活的影响。
【教学目标】
l 通过亲历的生活应用，感受大数据；通过其他领域应用，认识大数据的价值。（信息意识）
l 通过项目实践，体验大数据解决问题的方式，认识到大数据安全性问题。（计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
【学业要求】
能够描述数据与信息的特征；掌握数字化学习方法，能根据需要选用合适的数字化工具开展学习。
【学情分析】
信息时代，学生每天接触各种互联网应用，经常与“大数据”打交道，但对大数据来源及应用认识不深刻，缺乏运用大数据解决问题的意识。
【教学重点】
认识大数据，感受大数据的应用价值。
【教学难点】
运用大数据解决问题的意识。
【教学方法】
本课主要采用案例分析、讨论交流、任务驱动等教学方式，组织学生借助丰富的案例和活动平台展开学习。教学中立足生活经验，从学生亲身经历的互联网应用出发，帮助学生从大数据来源、大数据应用两个方面认识大数据，列举大数据在其他领域中的应用，感受大数据的价值。作为“大数据”的起始课，在设计上不必强调大数据的具体处理过程，通过现成的大数据分析平台，重点培养学生运用大数据解决问题的意识。
【教学过程】
教学环节 | 教学内容 | 学生活动 | 设计意图 |
通过“百度地图”，感受大数据的存在
| 1．展示百度地图应用案例，提出问题：“百度地图”为什么会认路？ 2．引出新课：收集全球二百多个国家和地区的位置数据，拥有16万台服务器（百度最大的数据中心），百度地图正是建立在这海量数据的基础上。这节课我们一起聊聊与大数据有关的话题 | 思考 | 从学生身边的事例谈起，引导学生对“大数据”的感性认识
|
利用生活情境，讨论大数据的由来
| 1．创设情境：小明想买一款智能手环来监测自己的身体状况。通过互联网搜索信息，决定选择某品牌手环；通过搜索购买了一款商品；试用了几天，感觉不错，给予好评；非常高兴地把自己的手环照片分享到朋友圈。 2．提出问题：除了网络信息和商品数据，小明还产生了哪些数据？ 3．教师总结：随着互联网技术的发展，产生了海量的网络行为数据。随着物联网技术的发展，又产生了大量的人或物的状态数据。这些都是大数据的重要来源。 | 讨论 回答 问题 聆听
| 通过日常的互联网应用，启发学生思考大数据的来源
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利用大数据应用案例，认识大数据的价值
| 1．创设情境：自从小明买过手环后，浏览网页时，屏幕下方经常会弹出广告，内容大都与“智能手环”商品有关。 2．提出问题：尝试从大数据的角度解释上面的现象。 3．教师总结：亚马逊商城通过商品推荐系统完成了35%的销售业绩。所以，有人说大数据是资产，是“油田”，是“矿产”。下面，再看看大数据在其他方面的应用： 案例一：谷歌预测甲型流感； 案例二：警署预测犯罪的发生； 案例三：科学实验探寻宇宙奥秘。 4．教师讲授：在大数据应用案例中，我们发现采集的数据是全样本或大样本，不是抽样数据，采用的处理办法也不是普通的工具，而是通过数据建模和算法进行处理，来洞悉数据的相关性（非因果关系），最终为决策或预测服务。 | 讨论 回答 问题 聆听
| 通过亲历的互联网应用，感受大数据是如何在各个领域中发挥其价值的
|
通过“头条指数”，实践大数据分析
| 1．布置任务：假设你拥有一个微信公众平台，现在要发布一篇关于“互联网”的文章，希望推送的文章能受到欢迎，应如何了解网民现在关注的热点？ 2．师生交流，汇总方案。 3．体验大数据应用平台，完成任务。 （1）介绍并展示大数据分析平台：头条指数。 头条指数能够通过对用户阅读、分享及评论数据进行分析，以可视化方式得出用户真实的兴趣倾向或对某个事件的关注度。 （2）在平台上查找与“互联网”相关的热点以及相关用户群体的人物画像。 （3）与同学分享观点 | 回答问题 完成任务 分享观点
| 考查学生能否从前面大数据应用案例中总结经验，并迁移到新情境中。培养学生利用大数据解决实际问题的意识和能力
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课堂小结 | 大数据就在我们身边，并且在各个行业产生着巨大的价值，但作为一项新兴的信息技术，它是一把双刃剑，要注意数据安全，尊重和保护个人隐私，不能滥用大数据 | 聆听 辩证 思考
| 面对新生事物，激发学生的信息社会责任感
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