宋佳音 卜彩麗 河南師范大學(xué)

在信息化時(shí)代的今天，大數(shù)據(jù)不僅用于數(shù)據(jù)分析，還應(yīng)用在教育領(lǐng)域中的精準(zhǔn)教學(xué)。隨著“核心素養(yǎng)”時(shí)代的到來(lái)，“以德為先，全面發(fā)展，因材施教，綜合評(píng)價(jià)”的教育理念逐步深入人心。大數(shù)據(jù)并不在“大”，而在于“有用”。價(jià)值含量、挖掘成本比數(shù)量更為重要。利用大數(shù)據(jù)，對(duì)教育領(lǐng)域內(nèi)的信息進(jìn)行挖掘，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的針對(duì)性挖掘與分析，構(gòu)建起學(xué)生生涯發(fā)展規(guī)劃平臺(tái)，著眼于學(xué)生的主體性作用，能充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，更有效地幫助學(xué)生進(jìn)行升學(xué)規(guī)劃，提高考生升學(xué)優(yōu)質(zhì)率。因此，筆者以“網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)客戶行為數(shù)據(jù)分析”為項(xiàng)目主題，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)為途徑，開展自主、協(xié)作、探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)采集、分析和可視化表達(dá)的基本方法，理解隨著社會(huì)數(shù)據(jù)量和個(gè)人數(shù)據(jù)量的增大，選用恰當(dāng)?shù)能浖ぞ呋蚱脚_(tái)處理數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)信息，已逐步成為人們解決問題的一種重要方式。筆者還通過對(duì)數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理，以及從中發(fā)掘有價(jià)值的信息等過程，讓學(xué)生全面了解數(shù)據(jù)與計(jì)算的重要意義，從而提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

● 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

情境：目前我國(guó)網(wǎng)購(gòu)商品規(guī)模不斷擴(kuò)大，由此產(chǎn)生大量的網(wǎng)購(gòu)商品數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)存在一些規(guī)律，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的采集、分析，就可以找到數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。在商業(yè)活動(dòng)中，這些數(shù)據(jù)可以為商業(yè)決策提供數(shù)據(jù)支持，由此產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，所以網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)的商品銷售數(shù)據(jù)是一個(gè)巨大的商業(yè)寶藏。

項(xiàng)目主題：網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)客戶行為數(shù)據(jù)分析。

目標(biāo)分析：通過“網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物平臺(tái)客戶行為數(shù)據(jù)分析”項(xiàng)目，組織學(xué)生進(jìn)行自主、協(xié)作、探究學(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)及其特征，理解數(shù)據(jù)對(duì)日常生活的影響，了解數(shù)據(jù)采集的基本方法及其對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)的意義，能夠在雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)中，運(yùn)用數(shù)字化的工具和技術(shù)分析數(shù)據(jù)，并學(xué)會(huì)選用恰當(dāng)?shù)墓ぞ邔?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)，以便更好地理解數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)過程將知識(shí)建構(gòu)、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展融入運(yùn)用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中，促進(jìn)本章對(duì)應(yīng)課標(biāo)的學(xué)科核心素養(yǎng)水平的達(dá)成，完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)。

項(xiàng)目目標(biāo)：通過項(xiàng)目的完成，認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)及其特征，認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?，了解?shù)據(jù)采集、分析和可視化表達(dá)的基本方法；學(xué)會(huì)選用恰當(dāng)?shù)能浖ぞ呋蚱脚_(tái)處理數(shù)據(jù)，完成分析報(bào)告；理解對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)的意義，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

工具和方法：利用思維導(dǎo)圖工具和“頭腦風(fēng)暴”的方法組建團(tuán)隊(duì)、明確任務(wù)；采用Python語(yǔ)言和數(shù)據(jù)分析方法等實(shí)施探究。

● 項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)

活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)

通過查找資料、學(xué)習(xí)和交流，了解大數(shù)據(jù)的概念，理解大數(shù)據(jù)的特征，明晰傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)的區(qū)別，知道大數(shù)據(jù)對(duì)日常生活的影響。

任務(wù)一：什么是大數(shù)據(jù)？大數(shù)據(jù)的特征有哪些？傳統(tǒng)數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)有何區(qū)別?數(shù)據(jù)可視化的定義是什么？數(shù)據(jù)可視化的特征有哪些？

給學(xué)生5分鐘的時(shí)間完成任務(wù)一，通過查閱教材和小組內(nèi)交流明確大數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)的特征、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的區(qū)別、數(shù)據(jù)可視化的定義和數(shù)據(jù)可視化的優(yōu)勢(shì)。每個(gè)問題選擇一個(gè)小組進(jìn)行提問，根據(jù)提問的結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕忉尯脱a(bǔ)充說明：①大數(shù)據(jù)的概念及其特征；②數(shù)據(jù)可視化及基本特征。

任務(wù)二：數(shù)據(jù)可視化的目標(biāo)和作用有哪些？數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)的類型有哪些？你能從網(wǎng)上找出一些數(shù)據(jù)可視化圖片或視頻嗎？說一說它們屬于哪一種類型？

給學(xué)生3分鐘的時(shí)間完成任務(wù)二，通過查閱教材、互聯(lián)網(wǎng)搜索、小組內(nèi)交流等形式讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)可視化的類型，并能從互聯(lián)網(wǎng)上找到數(shù)據(jù)可視化的圖片并進(jìn)行分類。教師提問2～3組，并根據(jù)回答情況進(jìn)行補(bǔ)充說明。

（1）數(shù)據(jù)可視化的目標(biāo)和作用。數(shù)據(jù)可視化與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科方向既有相通之處，也有較大的不同。數(shù)據(jù)可視化主要是通過計(jì)算機(jī)圖形圖像等技術(shù)展現(xiàn)數(shù)據(jù)的基本特征和隱含規(guī)律，輔助人們認(rèn)識(shí)和理解數(shù)據(jù)，進(jìn)而支持從數(shù)據(jù)中獲得需要的信息和知識(shí)。數(shù)據(jù)可視化的作用主要包括數(shù)據(jù)表達(dá)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)分析三個(gè)方面，這三個(gè)方面即以可視化技術(shù)支持計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)認(rèn)識(shí)的三個(gè)基本階段。

（2）數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)的類型。大數(shù)據(jù)可視化可以讓人們快速抓住要點(diǎn)信息，讓關(guān)鍵的數(shù)據(jù)點(diǎn)從人們的眼睛快速通往心靈深處。從常用和實(shí)用的維度來(lái)看，大數(shù)據(jù)可視化的呈現(xiàn)類型主要分為探索和解釋兩種不同的類型。探索類型幫助人們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的價(jià)值，而解釋類型則把數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單明了地解釋給人們。處理數(shù)據(jù)類型不同，可視化呈現(xiàn)的主要方式也不一樣，具體如圖1所示。

圖1

（3）數(shù)據(jù)可視化流程。數(shù)據(jù)可視化是對(duì)數(shù)據(jù)的綜合運(yùn)用，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、可視化模式和可視化應(yīng)用四個(gè)步驟。

活動(dòng)2：確定項(xiàng)目數(shù)據(jù)需求

通過查找資料、學(xué)習(xí)和交流，了解數(shù)據(jù)采集的基本方法和常用工具。根據(jù)選定的項(xiàng)目主題，確定項(xiàng)目的數(shù)據(jù)需求，列出數(shù)據(jù)采集清單和內(nèi)容大綱。

教師提供采集上網(wǎng)行為管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)基本操作指引微課。引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)據(jù)采集的基本方法和常用工具；以項(xiàng)目范例為例，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目問題進(jìn)行抽象與建模，確定項(xiàng)目需要利用爬蟲程序從淘寶網(wǎng)—實(shí)惠熱賣—零食類別中采集一份包括商品名稱、店鋪名稱、商品價(jià)格、商品銷量的數(shù)據(jù)（taobao.xls），需要利用爬蟲程序從淘寶網(wǎng)—實(shí)惠熱賣—零食類別中采集一份包括商品價(jià)格、商品銷量、商品評(píng)論的數(shù)據(jù)（sale_sample.csv），需要從店鋪后臺(tái)或手工采集一份店鋪銷售訂單數(shù)據(jù)（orders.xls，包括每個(gè)訂單賣出商品的名稱），為本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集具體實(shí)施做好準(zhǔn)備。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)和交流，借助學(xué)習(xí)資源，了解系統(tǒng)日志采集法及其它數(shù)據(jù)采集法，并對(duì)小組項(xiàng)目問題進(jìn)行抽象與建模，小組結(jié)合本組選題，分析和確定本組項(xiàng)目的數(shù)據(jù)內(nèi)容需求、數(shù)據(jù)來(lái)源、采集方法和工具以及數(shù)據(jù)保存形式。

數(shù)據(jù)采集的基本方法包括日志采集法、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集法和其他數(shù)據(jù)采集方法。

活動(dòng)3：采集數(shù)據(jù)

通過學(xué)習(xí)、交流、探究和實(shí)踐，結(jié)合本小組選題，了解Python第三方庫(kù)的安裝及使用，了解搭建本地服務(wù)器，體驗(yàn)爬蟲程序，使用爬蟲程序采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

教師提供項(xiàng)目范例中的Python程序代碼，提供有關(guān)第三方庫(kù)模塊安裝與使用、Xampp搭建本地服務(wù)器、爬蟲程序采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的基本操作指引（或微課）。指導(dǎo)學(xué)生安裝Python第三方庫(kù)、運(yùn)行正弦函數(shù)程序，了解第三方庫(kù)的使用方法；指導(dǎo)學(xué)生安裝、運(yùn)行Xampp，啟動(dòng)本地Web服務(wù)；指導(dǎo)學(xué)生安裝chrome瀏覽器，體驗(yàn)采集本地Web服務(wù)器數(shù)據(jù)，使用爬蟲程序從淘寶網(wǎng)—實(shí)惠熱賣—零食類別中采集一份包括商品標(biāo)題、店鋪名稱、商品價(jià)格、商品銷量的數(shù)據(jù)，保存文件為taobao.xls，為本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)分析做好準(zhǔn)備。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)、交流、探究和實(shí)踐，借助學(xué)習(xí)資源，體驗(yàn)安裝第三方庫(kù)、利用第三方庫(kù)繪制正弦函數(shù)，體驗(yàn)搭建本地Web服務(wù)器，運(yùn)行爬蟲程序采集本地服務(wù)器數(shù)據(jù)，修改爬蟲程序代碼采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。程序和繪制結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2

圖3

活動(dòng)4：數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和保護(hù)

通過查找資料、學(xué)習(xí)和交流，了解數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式、數(shù)據(jù)保護(hù)的方法和意義。

教師提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和保護(hù)基本操作微課，引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式、數(shù)據(jù)保護(hù)的方法和意義。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)、交流、探究和實(shí)踐，借助學(xué)習(xí)資源，結(jié)合本組選題，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，利用程序發(fā)現(xiàn)和處理缺失值、處理異常數(shù)據(jù)、繪制直方圖，觀察數(shù)據(jù)的分布特征。

活動(dòng)5：詞云圖

介紹本課使用的在線詞云圖繪制的網(wǎng)站“易詞云”（https://www.yciyun.com/）的功能，詳細(xì)展示詞云圖制作的步驟（選擇模板、導(dǎo)入數(shù)據(jù)、選擇字體、調(diào)整背景、生成詞云等），學(xué)生動(dòng)手操作。

活動(dòng)6：Python語(yǔ)言生成詞云圖

講解Python語(yǔ)言生成詞云圖的方法和具體步驟，并對(duì)代碼部分進(jìn)行詳細(xì)分析。通過Python詞云圖代碼，演示Python編程的編輯和運(yùn)行過程，讓學(xué)生上機(jī)操作，利用Python語(yǔ)言生成詞云圖。

● 總結(jié)與反思

本文通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解了數(shù)據(jù)的處理和可視化表達(dá)，利用書本上的例子，逐一進(jìn)行探究。由于對(duì)Python編程不熟練，教學(xué)中出現(xiàn)了一些問題，如過程不是很連貫、項(xiàng)目的實(shí)施不是很充分、最后對(duì)項(xiàng)目缺乏有效的評(píng)價(jià)等。學(xué)生對(duì)Python編程學(xué)習(xí)還是有難度的，僅僅利用上課時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)是不夠的，在以后的教學(xué)中，教師應(yīng)該進(jìn)一步深化對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的理解和探究，多積累項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。