《数据的可视化表达》教学案例
刘学忠 令莉
● 案例题旨
数据可视化旨在借助于图形化手段，清晰有效地传达与沟通信息，其能够直观、清晰、明了地表达数据的特点，决定着它广泛的应用。在“大数据时代”，对数据可视化的充分理解和合理运用，显得更加重要。本案例研究的主要内容有：①让学生感受数据可视化在数据表达时的优势;②能够合理地选择和使用数据可视化的工具;③怎样运用数据可视化方法、分析数据解决实际问题;④如何对数据进行深度挖掘和分析。● 案例背景
本节课是一节区级优质课比赛的公开课，面对的是全区的信息技术教师和信息技术领域的专家。
高中信息技术课程新的结构中将数据和计算列为必修模块一，可见数据及其内容的基础性和重要性。该模块的第二部分数据处理及应用对应的课程标准包括两个方面，粤教版必修1第三章第二节第四部分《利用图表呈现分析结果》蕴含了这两个方面的大部分内容。
承办比赛的学校的高一学生在初中信息技术课上学习了图表的相关操作，在数学课上学习了利用统计图分析数据，但是缺乏对数据深度挖掘、分析的意识和能力;他们了解大数据时代衍生的更多的数据可视化工具，并能做出合理的选择。依据课程标准、学生情况，本节课的总目标设定为使用数据可视化表达方法解决实际问题，这也是培养学生计算思维的过程。完成这个总目标需要两个分目标支持：能够选择合适的工具、合适的图表类型表达数据，深度挖掘、分析数据。这两个分目标可以培养学生数字化学习能力。让学生知道大数据时代团队合作和信息共享在解决问题时的重要性，也是对学生信息意识的培养。本节课的重点内容是这两个分目标，第二个分目标也是难点。
要实现教学总目标一定会用到问题探究法，而对什么问题进行探究是关键，笔者认为，要找一个学生关注的也是对学生有实际意义的问题才行。结合对银川市多所高中学校的学生“最关注话题”的抽样调查，笔者得到了“健康”这个主题。高中阶段学习任务重、压力大，很多学生为了保证学习强度，挑灯熬夜学习，为了节省时间不吃或者吃简易早餐……这些都给他们埋下了健康的隐患。如果能在这节课带领学生用小组合作的学习方式，借助信息技术手段，分析总结出在保证学习强度的前提下中学生健康管理的方法，在指导自己日常健康的管理的同时也分享给别人，将会让课程更有意义。● 案例实录
1.课题导入
展示“最关注话题”问卷调查的结果，引出“健康”主题;分析健康大数据标签云（突出问题：疾病年轻化），让学生意识到应该从当下管理健康;对学生的访谈发现大家并没有一个能在保证学习强度的前提下系统、合理地管理健康的方法。说明本节课要探讨的问题：中学生如何管理健康？
2.探索方法
对比几种不同的数据呈现方式，让学生直观感受数据可视化表达的优势，探索出解决本節课问题的方法：通过数据可视化表达，对数据进行分析，得出一个有标题、有图表展示、数据分析和方案呈现的分析报告。完成这样的报告需要借助工具，可学生之前只知道Excel、Word，教师明确，如果通过搜索引擎寻找数据可视化工具和平台，会有众多选择，本节课介绍其中的代表——图表秀。学生分两步掌握图表秀的用法，第一步借助平台提供的帮助文档自学“制作图册”和“制作图表”这两个主要操作的方法;第二步听取教师对图册布局、图表类型的选择等细节的补充。
3.任务探究
将学生分成五个小组展开任务探究，并明确：每个小组四位学生，两位学生一起使用Excel和Word完成任务，两位学生一起使用图表秀完成任务，其中一位学生作为组长负责小组分工和小组展示人员评选等，保证小组合作的有效性。前四个小组分别对与中学生健康相关的四个方面（久坐、焦虑、早餐、睡眠）的已有数据源进行可视化和分析，第五小组的任务则是学生参照教师下发的任务流程完成任务，任务流程包括：①小组共同研究数据源，讨论用什么类型的图表合适;②小组内分别选用不同的工具，将数据转换成图表;③小组共同讨论分析数据蕴含的信息，结合讨论形成报告，按照展示思路准备展示。展示思路为：你们选用了什么图表类型，为什么？从图中能够看出什么信息（建议使用“大多数情况、总的来说”这样的词简述结论）？为了改善这种行为对健康的不良影响，我们可以怎么做？
4.成果分享
前四个小组分别派代表展示小组的数据分析报告，笔者将学生展示的结果用思维导图的方式总结在黑板上。第五小组最后展示，他们小组的两组数据源内容相同，仅互换了两列的位置，就产生了不同的图表效果，他们展示的主要内容是：能从这样两个图表中挖掘出什么不同的信息？学生之前缺乏对数据进行深度挖掘和分析的意识与能力，因此这个问题比较有难度，所以笔者结合小组的展示，对这个问题进行了补充。同时，进一步强调应该从多角度、不同侧面、不同目标对数据进行深度挖掘，往往不能轻易看出来的信息才是最有价值的信息。学生结合自主探究和教师分析，对本节课的教学难点有了比较好的理解和掌握。
5.拓展提升
笔者首先让学生结合实际操作说出Excel和图表秀的优缺点，因为学生对图表秀有新鲜感，所以说出了图表秀的很多优点，但笔者提出了图表秀的缺点，并让他们明确要根据实际情况选择合适的工具。同时，笔者结合思维导图，提示学生这就是对健康进行管理的思路，希望学生课下能将这些思路丰富汇总，形成一个完整图册分享给身边的人。这张思维导图在有限时间内集合了全班学生的智慧，是大数据时代团队合作和信息共享让信息更有价值的体现。
6.小结评价
笔者结合板书对本节课进行了小结，同时让学生填写课堂学习情况问卷调查，学生在填写过程中自我反思，笔者也对学生本节课的整体掌握情况进行了反馈。● 案例分析
（1）本节课针对对学生有实际意义的一个话题，借助信息技术手段，采用小组合作、整班合作的探究方式，得到了一个较好的解决方案，体现了新课程的教学理念。
（2）学生的主体地位突出，学生能在讨论、探索问题中利用已有的知识经验，也获得了新的知识技能。
（3）提出的问题源自学生所关注的又对他们有实际意义的内容，因此在问题探究的过程中，学生积极参与，课堂氛围良好。
（4）给学生推送新的数据可视化工具——图表秀，该工具有以下优点：①图表秀是一个网页平台，不需要下载安装;②支持第三方账号登录，操作界面与PPT很相似，容易上手;③提供了丰富的图表类型;④可以将Excel数据直接导入生成图表，最后形成动态的图文分析报告，可以将报告保存为适合电脑端或移动端观看的图片，也可以通过微信、微博、QQ等方式分享。在数据可视化方面，图表秀这一类的工具平台的确有很大的优势。这样的推送拓展了学生的视野，也让他们初步感受到在数字化时代，遇到问题先通过各种渠道找到一个可以事半功倍的工具，借助视频、帮助等方式学会使用这个工具，是“数字公民”必备的技能。
（5）通过小组合作解决分问题，再将整班的分析结论用清晰明了的思维导图汇总在一起得到一个系统的解决方案，让学生感受团队合作和信息共享在解决问题时使信息价值最大化的重要作用。
（6）在问题解决过程中，结合實际情况突出深度挖掘和分析数据的价值和重要性，并给学生介绍通过什么方式来深度挖掘数据，有效培养了他们在深度挖掘数据方面的意识。
（7）在整个过程中注重对学生学科核心素养的培养，并能有效帮助学生达成相关的学业要求。● 案例反思
一节课无论准备得多么充分，在正式上课时总会有遗憾的地方，也正是有这样的遗憾，才能督促教师更好地进步。
笔者在本次公开课实施过程中遇到了棘手的问题：教师机出现网络故障。网络故障的直接影响是图表秀的一些演示无法实现，不得已临时采取了口述的方法，幸而图表秀操作比较简单，而且在学生机上操作没有问题。问题的出现充分暴露了在课前准备时还是有考虑不周的地方，没有想到没有网络的情况下课堂教学应该如何开展。现在再回想这个问题，笔者觉得可以有以下两个解决方案：一是提前准备线下的说明文档和微视频，让学生有更多的途径学习图表秀的使用方法;二是寻找一些线下的数据可视化工具做保证，如果没有网络也可以使用，还能拓展学生对工具的了解。
学生课上制作的数据分析报告大多不够完整，这是意料之中的，本节课最主要的还是教会学生制作的方法。但应该在学生报告出现“标题未更改”“报告布局不够合理”等问题时及时、明确说明，以便学生在课下完善时避免出现这些问题。
