高中一年级信息技术课程《数据及其特征》教案

一、教学目标

（一）知识与技能目标

• 助力学生透彻理解数据概念，使其能够信手拈来生活中丰富多样的数据实例，深化对数据的认知。比如，引导学生思考自己每天使用手机产生的数据，像浏览网页的记录、使用各类 APP 的时长等，都是数据的具体体现。通过这些生活中常见的数据，让学生明白数据不仅是数字，还涵盖了各种形式的信息记录，从而对数据概念有更深入的理解。

• 引领学生全面掌握数值、文本、图像、音频、视频等多元数据表现形式，明确不同形式数据的独特属性。以图像数据为例，不仅要让学生知道照片、图表等属于图像数据，还要深入讲解不同格式图像数据的特点，如 JPEG 格式适合存储照片，因为它能在保证一定图像质量的前提下，有效压缩文件大小；而 PNG 格式则更适合存储图标等需要透明背景的图像，因为它支持无损压缩。通过这样的讲解，让学生在面对不同的数据处理需求时，能够准确选择合适的数据表现形式。

• 促使学生深度领悟数据的客观性、可存储性、可加工性、可传递性、可共享性这五大关键特征，并能紧密结合生活实例，深入浅出地阐述这些特征的内涵。例如，在讲解数据的可加工性时，除了以学生考试成绩为例，还可以引入电商平台对用户购买数据的加工处理。电商平台通过分析用户的购买历史、浏览记录等原始数据，进行数据挖掘和分析，从而为用户推荐个性化的商品，这就是数据可加工性在商业领域的典型应用。让学生明白数据加工能够挖掘数据背后的潜在价值，为决策提供支持。

（二）过程与方法目标

• 借助对大量生活实例的深度剖析，精心培育学生的数据意识，全方位提升学生分析问题的能力，使其能够敏锐捕捉数据背后的价值。在教学过程中，组织学生进行小组讨论，分析某城市交通拥堵数据背后的原因和影响。学生通过对交通流量数据、道路建设数据、居民出行时间分布数据等多维度数据的分析，探讨如何缓解交通拥堵问题。在这个过程中，学生不仅学会了如何分析数据，还培养了从数据中发现问题、解决问题的能力，深刻体会到数据在解决实际问题中的重要性。

• 积极引导学生参与小组讨论与交流活动，在思维碰撞中，有效提升学生的合作学习能力与表达能力，增强团队协作精神。例如，在讨论不同数据表现形式的应用场景时，每个小组可以选择一个特定领域，如医疗、教育、娱乐等，探讨在该领域中各种数据表现形式的具体应用。小组内成员分工合作，有的负责收集资料，有的负责整理分析，最后由一名代表进行汇报展示。通过这样的活动，让学生学会倾听他人意见，发挥各自优势，共同完成任务，提高团队协作能力和沟通表达能力。

（三）情感态度与价值观目标

• 全力激发学生对信息技术学科的浓厚兴趣，让学生深刻认识到数据在当今信息爆炸时代的重要战略地位。通过介绍大数据在各个领域的成功应用案例，如医疗领域通过分析大量病例数据，实现疾病的早期诊断和精准治疗；金融领域利用大数据进行风险评估和投资决策等，让学生了解数据如何改变我们的生活和推动社会发展，从而激发学生对信息技术的学习热情，培养学生对数据的敏感度和探索精神。

• 悉心培养学生严谨、科学的数据思维，引导学生树立正确的数据价值观，合理、合法、安全地运用数据。在教学过程中，引入数据安全和隐私保护的案例，如某社交平台数据泄露事件，让学生分析事件产生的原因和后果，探讨如何在数据的收集、存储、传输和使用过程中保障数据安全和用户隐私。通过这些案例分析，让学生明白数据的使用必须遵循法律法规和道德规范，培养学生的责任感和法律意识。

二、教学重难点

（一）教学重点

• 透彻讲解数据的概念，通过丰富案例让学生清晰把握数据的本质，同时深入探究数据的多元表现形式，对比不同形式的差异。在讲解数据概念时，可以引入信息论的相关知识，从信息的载体和表现形式角度，让学生理解数据与信息的关系，进一步明确数据的本质。在探讨数据表现形式时，可以组织学生进行实际操作，如将文本数据转换为图像数据（制作思维导图），或者将音频数据转换为可视化的频谱图，让学生亲身体验不同数据表现形式之间的转换和差异，加深对数据表现形式的理解。

• 深度剖析数据的五大特征，结合生活、科技、商业等多领域实例，让学生充分理解客观性、可存储性、可加工性、可传递性、可共享性的实际意义。例如，在讲解数据的可传递性时，可以引入 5G 技术的应用案例，介绍 5G 技术如何实现高速、低延迟的数据传递，从而推动自动驾驶、远程医疗、虚拟现实等新兴技术的发展。通过这些案例，让学生明白数据传递技术的进步对社会发展的巨大推动作用，以及数据可传递性在现代科技中的核心地位。

（二）教学难点

• 引导学生将数据特征知识迁移至实际生活和复杂信息系统中，灵活运用数据特征解决实际问题。为了突破这一难点，可以组织学生开展项目式学习，让学生自主选择一个实际问题，如校园垃圾分类效果评估、社区环境质量监测等，运用所学的数据特征知识，设计数据收集、分析和处理方案，并最终提出解决方案。在项目实施过程中，教师给予学生充分的指导和支持，帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生解决实际问题的能力。

• 全方位培养学生从数据角度思考问题的习惯，构建系统的数据思维体系，提升学生数据素养。在教学过程中，可以引入数据分析工具，如 Excel、Python 数据分析库等，让学生通过实际操作，掌握数据处理和分析的基本方法。同时，组织学生进行数据分析竞赛，给定一些真实的数据集，让学生运用所学知识进行分析和挖掘，提出有价值的见解和建议。通过这些实践活动，让学生逐渐养成从数据角度思考问题的习惯，构建系统的数据思维体系。

三、教学方法

（一）讲授法

• 运用简洁明了、生动形象的语言，系统讲解数据的概念、表现形式及特征，确保学生掌握基础知识。在讲解过程中，可以结合多媒体课件，运用图片、图表、动画等多种形式，将抽象的知识直观化，帮助学生理解。例如，在讲解数据的存储原理时，可以通过动画演示数据在硬盘中的存储过程，让学生清楚了解数据是如何以二进制的形式存储在存储介质中的。

（二）讨论法

• 组织学生分组讨论数据相关话题，如不同数据表现形式的应用场景、数据特征在生活中的体现等，激发学生思维活力。在讨论过程中，教师要引导学生积极参与，鼓励学生发表不同的观点和看法。同时，教师要及时对学生的讨论进行总结和点评，引导学生深入思考问题，培养学生的批判性思维能力。

（三）案例分析法

• 引入大量生活、工作中的真实数据案例，如电商平台的销售数据、医疗领域的病例数据等，深度剖析数据背后的原理与应用。在案例分析过程中，教师要引导学生从多个角度分析案例，如数据的来源、数据的处理方法、数据的应用价值等。同时，鼓励学生提出自己的见解和建议，培养学生的创新思维能力。

（四）小组合作法

• 布置小组合作任务，如共同分析一组数据、完成一个数据相关项目等，培养学生团队协作与沟通能力。在小组合作过程中，教师要引导学生明确各自的职责和任务，合理分工，共同完成任务。同时，教师要关注小组合作的进展情况，及时给予指导和帮助，确保小组合作顺利进行。

四、教学过程

（一）导入（5 分钟）

• 借助多媒体展示丰富的生活数据实例，如天气预报中的气温、湿度、空气质量指数等气象数据，超市琳琅满目的商品价格标签数据，手机里详细的通话记录、短信内容数据等。同时，展示一些新兴的数据应用场景，如智能手环记录的运动数据、智能家居系统收集的家庭能耗数据等，让学生了解数据在现代生活中的广泛应用。

• 提问引导：“同学们，仔细观察这些图片，说说你们看到了什么？这些内容看似毫无关联，实则有着共同的特点，大家能发现吗？” 鼓励学生积极思考，踊跃回答，自然引出本节课主题 —— 数据及其特征。在学生回答的基础上，教师可以进一步引导学生思考数据的作用和价值，激发学生的学习兴趣。

（二）数据的概念（5 分钟）

• 详细讲解：数据是对客观事物精准的符号表示，在计算机科学范畴，它涵盖所有能输入计算机并被计算机程序高效处理的符号。简单来讲，数据就是我们描述事物的关键信息载体。为了让学生更好地理解数据的概念，可以引入信息的概念，讲解数据是信息的具体表现形式，信息是数据所表达的内容。例如，“今天的气温是 25 摄氏度” 这句话中，“25 摄氏度” 是数据，而 “今天的气温状况” 则是信息。

• 举例说明：身份证号码蕴含个人身份信息，考试成绩直观反映学习成果，网页上的文字传递知识与资讯，这些都是数据的典型代表。同时，引导学生思考生活中还有哪些数据，如自己的身高、体重、家庭成员信息等，让学生明白数据无处不在，与我们的生活息息相关。

• 互动提问：“同学们，生活中数据无处不在，大家还能想到哪些有趣的数据例子呢？” 邀请几位同学分享，及时给予点评与补充，拓展学生思维。对于学生提出的例子，教师可以引导学生分析数据所包含的信息以及数据的来源和用途，加深学生对数据概念的理解。

（三）数据的表现形式（10 分钟）

• 直观展示：依次展示数值型数据，如学生数学考试成绩 95 分；文本型数据，如一篇优美的作文；图像型数据，如校园春景的高清照片；音频型数据，如一首动听的 MP3 歌曲；视频型数据，如一段精彩的电影片段。在展示过程中，可以详细介绍每种数据表现形式的特点和应用场景，如数值型数据适合进行数学计算和统计分析，文本型数据便于传递和表达复杂的信息，图像型数据能够直观地展示事物的外观和特征，音频型数据常用于音乐、语音等领域，视频型数据则可以综合多种信息，提供更加丰富的视听体验。

• 深入讲解：数据的表现形式丰富多元，每种形式都从独特视角反映事物特征，满足不同场景的信息表达需求。为了让学生更好地理解不同数据表现形式的特点和应用场景，可以组织学生进行小组讨论，让学生结合自己的生活经验，探讨在不同场景下应该选择哪种数据表现形式。例如，在展示旅游攻略时，应该选择文本和图像相结合的形式，既能详细介绍景点信息，又能直观展示景点的美景；在传达紧急通知时，应该选择简洁明了的文本型数据，确保信息能够快速准确地传达。

• 小组讨论：将学生分成小组，围绕 “每种数据表现形式的独特特点和适用场景” 展开热烈讨论。每个小组推选一名代表，条理清晰地分享小组讨论成果。在小组讨论过程中，教师要巡视各小组，参与学生的讨论，给予必要的指导和帮助。对于学生提出的新颖观点和独特见解，要及时给予肯定和鼓励，激发学生的创新思维。

• 总结归纳：对各小组发言进行全面总结，着重强调不同数据表现形式的本质区别与优势，加深学生理解。在总结过程中，可以结合实际案例，再次强调不同数据表现形式的特点和应用场景，让学生对所学知识有更清晰的认识。同时，引导学生思考不同数据表现形式之间的转换和融合，为后续的数据处理和分析教学打下基础。

（四）数据的特征（20 分钟）

• 客观性

• 详细讲解：数据是客观事物的真实映射，完全独立于人的主观意志。例如，精准测量的身高、体重数据，是客观存在的事实，不会因主观想法而改变。为了让学生更好地理解数据的客观性，可以引入一些科学实验数据的例子，如化学实验中的物质成分分析数据、物理实验中的物体运动参数数据等，这些数据都是通过科学测量和实验得到的，具有客观性和可靠性。

• 互动提问：“同学们，谁能迅速举一个体现数据客观性的生活实例呢？” 引导学生积极思考，快速响应。对于学生提出的例子，教师要进行点评和分析，帮助学生进一步理解数据客观性的内涵。例如，学生提到的商场的客流量数据，教师可以引导学生思考如何准确获取这些数据，以及这些数据的客观性对商场运营决策的重要性。

• 可存储性

• 实物展示：展示计算机硬盘、小巧便捷的 U 盘、大容量光盘等常见存储设备，让学生直观感受数据存储介质。同时，介绍一些新兴的存储技术，如固态硬盘、云存储等，让学生了解数据存储技术的发展趋势。

• 讲解说明：数据可存储在各类介质中，方便我们随时调用与管理。像我们日常拍摄的照片稳稳存储在手机相册，精心下载的文档有序存储在电脑硬盘。为了让学生更好地理解数据的可存储性，可以组织学生进行实际操作，如将一些文件存储到不同的存储设备中，然后再从存储设备中读取文件，让学生亲身体验数据的存储和读取过程。

• 拓展提问：“除了这些常见设备，大家还知道哪些神奇的地方可以存储数据呢？” 鼓励学生大胆想象，积极发言。对于学生提出的一些新奇的想法，如利用 DNA 存储数据、通过量子技术存储数据等，教师可以进行简单的介绍和讲解，拓宽学生的知识面，激发学生对新兴技术的兴趣。

• 可加工性

• 实例分析：以学生考试成绩数据为例，原始成绩是基础数据，通过精确计算平均分、最高分、最低分等操作，深入加工数据，便能获取更多有价值信息，助力老师和学生精准分析学习状况。除了考试成绩数据，还可以引入一些其他领域的数据加工案例，如电商平台对用户购买数据的分析，通过对用户购买时间、购买商品种类、购买频率等数据的加工处理，为用户提供个性化的推荐服务；金融机构对客户信用数据的分析，通过对客户的收入、负债、信用记录等数据的加工处理，评估客户的信用风险，为贷款审批提供依据。

• 互动提问：“同学们，开动脑筋，想想生活中还有哪些巧妙对数据进行加工的有趣例子呢？” 引导学生联系生活，踊跃举例。对于学生提出的例子，教师要引导学生分析数据加工的目的、方法和结果，让学生了解数据加工在生活中的广泛应用。例如，学生提到的通过分析自己的运动数据，制定个性化的健身计划，教师可以引导学生思考如何收集运动数据，如何对数据进行分析和加工，以及如何根据加工结果制定合理的健身计划。

• 可传递性

• 现场演示：通过发送电子邮件、即时通讯工具微信消息等方式，向学生直观展示数据传递过程，让学生亲眼目睹数据流动。同时，介绍一些数据传递的技术原理，如网络通信协议、数据传输方式等，让学生了解数据是如何在不同设备之间进行传递的。

• 讲解说明：数据能借助各种通信手段高效传递，实现信息的广泛共享与深度交流。我们日常在网上浏览新闻、观看视频，都是数据传递的生动成果。为了让学生更好地理解数据的可传递性，可以组织学生进行网络实验，如通过网络共享文件、进行视频会议等，让学生亲身体验数据传递的过程和效果。

• 讨论提问：“同学们，大家一起讨论下，数据传递对我们的生活和社会发展有着怎样至关重要的意义呢？” 组织学生短暂讨论后积极回答。在学生讨论和回答的基础上，教师可以进行总结和归纳，强调数据传递在信息时代的重要性，如促进知识的传播、推动经济的发展、加强社会的交流与合作等。

• 可共享性

• 平台展示：展示知名开源数据平台、方便协作的共享文档等，让学生了解数据共享的实际应用场景。同时，介绍一些数据共享的政策和法规，如开放数据倡议、数据隐私保护法等，让学生了解数据共享的合法性和规范性。

• 讲解说明：数据可被多个用户共同使用与分享，极大提升数据利用价值。比如科研人员无私共享实验数据，有力促进科研成果的快速涌现。为了让学生更好地理解数据的可共享性，可以组织学生进行小组合作项目，让学生在项目中共享数据、共同分析和处理数据，体验数据共享带来的便利和优势。

• 思考提问：“同学们，当我们享受数据共享带来的便利时，需要格外注意什么关键问题呢？” 引导学生深度思考数据安全与隐私保护。在学生思考和回答的基础上，教师可以介绍一些数据安全和隐私保护的技术和措施，如数据加密、访问控制、身份认证等，让学生了解如何在数据共享过程中保障数据安全和用户隐私。

（五）课堂练习（10 分钟）

• 精心设计：给出一系列贴近生活的场景，如场景一：在电商平台选购衣服，仔细查看衣服的尺码、颜色、价格、材质等详细信息；场景二：实时观看一场激烈的足球比赛直播，分析其中涉及的数据。让学生准确判断场景中涉及的数据属于哪种表现形式，精准体现了数据的哪些特征。除了这些场景，还可以设计一些更加复杂的场景，如企业的市场调研、政府的城市规划等，让学生综合运用所学知识，分析场景中涉及的数据及其特征。

• 互动交流：学生独立完成练习后，组织同桌之间相互交流答案，分享思路。教师在教室

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