初中信息技术川教七年级上册走进Python的世界数据的动态可视化处理——初识编程教学设计.docx

数据的动态可视化处理一初识编程东升二中余秋红教学目标一、知识与技能1、了解数据可视化的概念，知道动态数据可视化的特点。2、初步了解通过使用别人编写好的程序框架来加载自己处理的数据制作动态数据可视化的过 程。3、了解数据获取的一般方法。百度，关注别人注明的数据来源，了解常用数据库：国家统计 局，世界银行等。4、用excel处理数据的简单方法，具体包括：复制下载表格的数据到模板excel中，以及保 存，撤销，删除等操作。5、能够用Notcpad+修改程序框架，从而做出自己数据的动画，例如修改标题，修改背景颜 色等。因此，需要了解程序中注释的意思，了解颜色十六进制的表示。二、过程与方法1、通过使用别人的程序，加载自己的数据制作自己的动画的过程，掌握使用编程制做动态数 据可视化的一种方法。2、通过处理数据表格的过程，学会从不同维度分析数据的变量。3、通过修改程序，了解编程的过程。三、情感态度价值观1、对数据的准确性和权威性保持怀疑态度，自己做数据也要注明数据来源。2、尊重别人的劳动成果，使用时要注明程序框架来源。3、编程的标准化以及编程的意义。教学过程一、引入同学们，在刚刚过去的几个月里，我们经历新冠疫情，直到今天，病毒还在蔓延，我们来看 一下截止4月28日，全球的新冠肺炎感染人数的变化这个视频非常直观的展示了全球新冠肺炎感染人数的分布变化，非常震撼。那么他是是怎么 做出来的呢？请同学们思考，根据你们现在学过的软件能够制作吗？用ppt可以实现吗？实在要 做也可以，但是难度非常非常大，我们需要把数据一条一条输入，然后调整动画。难度很大，那 么还有什么方法呢？其实老师要告诉大家，这是通过编程来实现的。这就是咱们今天要学习的内 容：数据的动态可视化处理一初识编程。二、新知学习：什么是数据可视化？什么是动态数据可视化？提问：对比这两张图，请同学们思考一下，右边的图跟左边对比有哪些不同点？学生思考回答：动态，图形，三维地球总结：图二就是动态可视化的数据。可视化的意思是用图形化的手段来展现数据。动态很明 显，图二展现的是不同国家感染数据在随时间变化。提问：你们觉得图二的这种动态数据可视化的表现形式有什么优势？学生回答：动画，变化，图形总结：没错，这就是动态数据可视化的特点，我们可以更直观的看到数据的变化，一眼看出 哪个地区感染人数最多，最快得出结论。视觉上也更冲击。（直观，清晰，高效）还有比如这个饼状图相信大家几乎每天都能看到，但一般我们看到的是静止的，他只能展现 一个时间点的数据，但是动态化的图就多了一个“时间维度”，可以展现一个时间段的数据。信息 量也更大。我们再来看一个优秀的数据可视化案例。这是由尼康公司创建的模型，展示了从银河星空到 动物植物，再到原子质子在同一刻度尺上物体的相对大小，令人印象深刻，非常直观的感受物体 尺寸大小对比。三、制作数据动画接下来，我们就要来制作自己的数据动画。类似这样的：中国人姓氏排名，我们看一下王姓 排第一的哈。刚刚我们说到，这些数据可视化是用编程来实现的，我给大家截了个编程过程的图，编程就 是敲入这样一行一行指令，计算机按指令执行，输出结果。当然我们今天不会这样来写代码。在B站有个UP主，叫“见齐”，他写了一个程序框架，我 们可以直接使用他的程序，加载数据就能做出来。在桌面上我已经发给大家这个程序框架。这个 文件夹里的文件都是程序文件，我们打开一个看一下，用刚刚安装的Notepad+打开。（一）使用程序框架，加载案例数据老师演示：打开网页文件，计算机就会运行刚刚文件夹的程序，选择数据案例，加载动画。思考问题：打开案例表格，对比表格和网页动画数据之间的联系，找到他们的对应关系。思 考我们要做自己的数据动画，现在最主要要做的工作是什么？学生操作：2分钟。学生回答的思考题。制作数据表格。思考：我们可以做哪些数据？我们班所有同学数学成绩排名变化；手机各种应用app使用时长对比；各省份猪肉价格变 化，新冠感染人数分布（二）了解数据获取途径我们如何获得数据？比如我们要下载新冠疫情感染人数的数据，可以从哪里下载？（学生思 考回答）给大家推荐几种方法。第一，直接百度：从哪里下载新冠疫情数据。第二，看别人数据来源。（例如开头的视频，写明了数据来源，可以搜索一下，同学们也要注 意自己的数据来源是否真实可靠并注明来源）第三，一些常用的数据库：国家统计局，世界银行等。动图演示百度和国家统计局的使用。（三）根据模板整理数据一一中国人口变化（2000年-2023年）下载的表格不能直接加载，需要将数据按照案例的样式存放。（演示）同学们思考，如何将数 据对应复制过来。学生操作要求：将“人口原始数据”对应复制到“人口数据模板”，保存，打开网页文件加 载数据。学生操作（6分钟）（四）修改程序，制作自己的数据动图提问：我们现在做的这个动画是自己的了吗？如何改成自己的动画？比如需要修改标题，修 改背景颜色。如何修改？修改程序还是修改表格？（打开表格演示）学生回答：修改程序。老师演示：打开Notepad+,打开配置文件。修改这个程序，我们的动画界面就会跟着修改。 我们先来看一下这个程序，看起来很复杂，其实仔细读一下，发现非常简单。这里需要给同学们 说明一下，在这个语言写的程序中，后边的程序不执行，我们之前学过scratch知道，程序是 从上往下依次执行，当计算机从头执行的时候，遇到，就跳过。后边的是程序员（也就是见 齐阿婆主）写的注释，方便我们阅读，理解他的程序。可以看出他写的非常详细。我们以后自己 写程序也要注意写清楚注释，注意规范化编程。我们来读一下这个程序。比如我们要修改标题，比如修改背景颜色，动画变换时间。（演示修 改标题的过程）学生操作：请同学们根据自己的需求和喜好修改程序。（4分钟）颜色对应十六进制图发给学生。（五）学生演示自己的动画四、总结（-）编程的意义思考：如果你是一个专业阿婆主，每天要做很多这样的视频，如何处理数据？一条一条复制粘贴吗？一小段程序解决这个问题。（演示）（二）编程的应用用动图展示编程在工业，农业，航空，物流，家用等领域的应用。（三）总结1、可视化的数据能更加直观，高效展示事物的变化规律2、做数据的时候，一定要保证数据的准确，全面，客观。并注明数据来源。3、编程帮助我们解决了大量的重复性工作，如果没有编程，那么生产，种植，洗衣服等这些 事就会占据我们的全部时间，那我们还有时间去思考更有意义的事情吗？教学反思整体来说，缺少一点学生互动，比如在复制数据表的时候可以跟学生一起总结。修改程序部 分可以多给学生一点时间。最后总结的时候，语言略平淡。教育所要实现的最终目标并不是对已有知识的传授，而是要通过教肓将人内在的创造力激发 出来，将人的生命感和价值感唤醒。一一斯普朗格。本节课前面的内容是为了让学生体会整个过 程，从而感悟到最后的课堂总结。（之前的设定本来是：学习编程的意义：为了更加深刻的理解这 个世界。这也是设计者本身的感悟。）但要做到这一点，前面的学习环节、教师的引导、自身的魅 力以及对所讲内容的信任非常重要，凭什么短短一节课内能让学生能体会到编程是为了更加深刻 的理解这个世界。这也是为什么教育的技术性有存在的必要。设计概括本节内容涉及知识较多，意图让学生通过使用别人的程序框架，做出动态的可视化数据。了 解编程的过程以及使用编程做出看得见的东西，通过初步了解编程，对编程产生兴趣。本节主要 内容为数据处理，其中涉及到数据的获取、处理，还有程序修改，主要目的是让学生过一遍流 程，这对学生思维方式有较高要求。当然在这个过程中也会学到很多知识，比如对数据可视化有 了了解，对信息的不同呈现方式的区别有了认识。还有比如如何百度，虽然大家都知道遇到问题 可以百度，但是如何百度还是有很多人无法下手，尤其是对问题的描述。但是又由于本节内容较 多，无法一一让学生去尝试，加之现在网络数据下载需要注册登录，所以这个环节只能老师演 示，希望学生心中留有印象。但是从课堂反应来看，有部分学生会去搜老师演示的内容，还是很 欣慰的。还有比如，对信息的敏锐度，我们可以从别人的视频中找到数据来源，再去进一步深入 挖掘。程序修改部分，学生能够初步修改程序，得出自己修改的效果，至少知道了有这个方法能 够做动态数据可视化。