项目活动设计在高中信息技术教学中的实践应用*——以《数据的统计与分析》教学设计为例

白 珍，李 辛

（1.陕西省教育科学研究院，陕西 西安 710003；2.西安市第71中学，陕西 西安 710054）

“数据的统计与分析”是对数据进行采集、加工、处理和分析的完整过程：通过实验、观察、测量、调查或其他方式获得原始数据，再采用适当的统计方法，对原始数据进行加工和处理，分析计算结果，以获得有价值、有意义的结论，并以此为依据对问题产生深刻的理解和认识，找出科学的对策和办法，校正并指导个体的思想和行为。在以往的教学中，往往只注重数据的计算、排序、筛选、生成图表等简单加工，忽视对原始数据的采集、处理和对结果的分析等重要环节，而这些环节恰恰是体现“认识数据在信息社会中的重要价值，合理处理与应用数据，根据任务需求选用恰当的数据处理软件处理数据，解决生活与学习中的问题”等学科核心素养的关键。以“哪些不良因素在影响你的学习成绩”项目为依托，创设“设计调查问卷”、“统计并分析调查结果”等适合学生认知特征项目活动的《数据的统计与分析》教学设计，能让学生在一系列独特的、相对复杂的并相互关联的活动中，通过方案设计、新知学习和实践探究，理解学习内容的科学内涵，建立完整的知识体系，并能够运用概念、原理、策略和方法解决实际问题。

一、《数据的统计与分析》项目活动设计

1.主题设计

在实际生活中，每个学生在学习态度和学习方法上，或多或少都存在一些影响学习成绩的不良因素，不同因素对学习成绩影响的程度有所不同。学生在多年的学习过程中，对自身的学习条件、学习状态和学习特征了解的比较清楚，但对于哪些因素比较关键，对学习成绩影响的程度比较大，却只具有感性的模糊认识。如果通过对大样本数据的统计与分析，让学生自己找到影响学习成绩的不良因素，确定它们的权重，那么，对自我端正学习态度，修正学习方法，校正学习行为会有显著的帮助。同时，在明晰影响学习因素过程中，学习能够体验数据的统计与分析的科学意义，认识数据在现实社会中的作用和价值。对于亲身经历的事情，学生会有相应的经验和体验，具备对事情进行深度分析、获得有效结论的条件和能力。鉴于此，为了经历采集、统计、计算、分析等环节在内的完整的数据处理过程，将“哪些不良因素在影响你的学习成绩”确定为《数据的统计与分析》项目活动主题。

2.实施方案设计

教师的知识传授、原理介绍和方法演示，对学生的学习效果起着重要作用。因此，本项目实施采用课堂学习与课外活动相结合的形式，由教师与学生密切配合、协同完成。

首先，教师为学生创造数字化学习环境，利用“项目活动指导”和微视频等，帮助学生自主学习“调查问卷设计方法”和“数据的处理与分析”等基础知识。其中，“调查问卷设计方法”用于了解调查问卷的设计方法；“数据的处理与分析”讲述常用的数据统计与分析的算法。对于学生来说，这两项学习任务是完成项目活动的基础。

随后，学生的主要任务是进行实地调查，数据采集，通过自主探究来“尝试—验证—修正”，直到解决问题。教师则转为向学生提供指导、督促和服务，维持学习环境。

最后，利用信息共享平台进行成果交流，对学习成果、学习过程和学习态度进行评价。项目实施具体方案如表1所示。

表1 《数据的统计与分析》项目实施方案设计

二、项目活动指导

项目活动指导是教师提供给学生的文字性资料，其作用是讲解与项目有关的概念、原理和方法，向学生提出学习建议和学习要求。它是教师指导学生进行自主学习的重要条件，使学生在项目活动中有章可循，有据可依，避免盲目和低效。项目活动中的每个关键环节都应该有与之对应的项目活动指导。

（一）项目活动指导一：调查问卷的设计

本环节主要学习如何设计调查问卷，以及对数据进行统计计算的方法。

1.学习目标

（1）能够根据实际情况，分析、提取出调查问卷的主体，即影响学习成绩的不良因素；

（2）掌握评价量表和目标优化矩阵的计算方法；

（3）小组成员相互协作，设计出合理、准确、实用的调查问卷。

2.学习内容

（1）设置调查问卷题目

按照以下原则，对影响学习成绩的各种不良因素进行筛选，从中抽取出具有代表性的关键因素组成调查问卷。首先，关键因素应该是对学习成绩有重要影响的一些“事实性”问题，如“听课不专心”、“不按时完成作业”等。其次，关键因素个数不宜太多，但要存在于大多数同学身上；最后，每个问题都单独起作用，不与其他问题产生关联或相互影响。关键因素应具有典型性、重要性、普遍性和独立性。

（2）处理调查问卷数据

在设计调查问卷时，应预先确定数据处理的算法，设计出与之对应的问卷格式和答题要求，使被调查者在回答问题时，能够按照符合算法的数据类型和数据格式进行回答。此外，还要用恰当的方法将调查结果数字化。这里建议用权重系数来表示各个因素影响的程度大小。

方法一：评价量表法

在实际生活中，人们对某件事情的态度往往不是简单的“是”或“非”，而是在两者之间。可以将“是”和“非”作为评价的两个极端值，在两者之间划分出若干等级，每个等级用一个数值来表示，由被调查者进行选择，从而将调查结果数字化。假设提取了5个影响学习成绩的不良因素，可以将每个因素的影响程度划分出5个等级（如表2所示），1表示完全没有影响，5表示影响非常大，其余的介于两者之间，由被调查者在表格中勾选出各因素的等级数。

随后，根据被调查者勾选的等级数，计算出各因素的权重系数。

方法二：目标优化矩阵法

表2 各因素影响程度的等级数原始表

目标优化矩阵原理是把人脑的模糊思维，简化为计算机的0、1式逻辑思维。即用0、1两个数字表示不同因素间影响程度的相对大小，从而将调查结果数字化。计算方法是将纵轴上的一个因素与横轴上的各个因素依次进行对比，如果被调查者认为纵轴上的这个因素比横轴上的某个因素重要，那么在两个因素交叉的格子中填写数字1，否则填写0。

以表2显示的不良因素为例：首先建立矩阵，随后由被调查者进行填写。具体方法是；先用纵轴上的“学习无计划性”，与横轴上的“听课不专心”相比较，如果认为“学习无计划性”没有“听课不专心”的影响大，就填入数字0，否则输入1；然后再将纵轴上的同一因素，分别与横轴的“不按时完成作业”、“不预习不复习”、“有问题不及时解决”等因素逐一比较，填入数字。如表3所示。

表3 某位被调查者填写的目标优化矩阵数值表

随后，根据被调查者填写的数字，计算出各因素的权重系数。

可以看出，评价量表与目标优化矩阵的共同点，都是运用计算思维的理念和方法，通过“编码”将文字描述转换成数学表达，操作简单、快捷。评价量表接近人脑的逻辑思维，量化粗略，主观因素多，适合解决类型复杂、变量较多的问题，但误差较大；目标优化矩阵偏向于程序设计的算法思维，量化精准，适合解决类型简单、变量较少的问题，得到的结果比较精确，但需要计算的数据量比较大。

3.学习过程

（1）以数字化学习的方式，研讨教师提供的有关设计调查问卷的文字资料与微视频；

（2）小组成员间开展讨论，确定本组调查问卷的内容与形式；

（3）小组成员间协同工作，设计出一份合格的调查问卷。

4.学习时间

本环节建议用2课时完成：第1课时用于讨论、生成调查问卷的题目；第2课时学习评价量表和目标优化矩阵的算法和使用方法。

(二)项目活动指导二：调查数据的统计与分析

本环节主要学习用统计分析方法对收集到的大量调查数据进行处理，计算各因素的权重系数，结合实际情况对计算结果进行分析，形成结论，以小组为单位编写简单的分析报告。

1.学习目标

（1）会利用Excel或其他软件处理数据，计算各因素的权重系数；

（2）会分析计算结果，能够根据权重系数的大小，得出相关结论；

（3）会结合实际情况，分析产生问题的原因，得到解决问题的办法；

（4）能够编写出合格的简单分析报告；

（5）通过实际工作促进数字化学习与创新、计算思维等学科核心素养的形成。

2.学习内容

（1）发放调查表，采集数据，选择一种数据统计方法对数据进行处理。

方法一：利用网络进行调查，使用评价量表进行数据处理。

借助网络软件“问卷星”制作评价量表，通过网络进行调查，再将调查结果导出为数据表，使用Excel软件进行统计计算。图1为网络上的评价量表。

图1 利用"问卷星"制作的评价量表

将调查后得到的数据，导入到Excel表格中计算权重系数：权重系数=某因素评价等级/评价等级总数

方法二：利用Word软件制作目标优化矩阵调查表，发放、回收后，将采集到的调查数据录入Excel表格，计算权重系数。

将收集到的调查数据录入如图3所示Excel表格，利用自定义公式进行计算。其中:

权重系数=（某因素量化值+1）/（各因素量化值+1后的总和）。

图2 某位被调查者填写的数据表及计算结果

按照上述方法，对所有被调查者填写的数据进行合并，计算各因素所有权重系数的平均值，以此作为各因素的最终结果。

（2）对各因素最终结果进行分析，结合本班学习情况，编写简单的分析报告。

图3 某位被调查者填写的数据表及计算结果

编写分析报告时，首先按影响程度大小，对各因素进行排序;其次对这些因素进行逐条分析，判断其属于学习态度问题，还是属于学习方法问题，找出并解释原因和后果，以及应该采取的对策。

3.学习建议

（1）多用脑，多动手，在实际工作中进行学习，形成良好的工作态度和科学精神；

（2）通过练习熟练掌握Excel软件的操作方法，提高工作效率；

（3）对计算结果进行验证，确保结论的准确性；

（4）深入思考和分析，挖掘数据背后的本质性问题；

（5）分析报告应真实、客观，条理清晰，逻辑性强，语句恰当，文字简洁，没有错别字和病句，标点符号准确。

4.学习时间

各组根据本组具体情况，自行安排学习时间。

修订后的高中信息技术课程标准，实现了由三维目标向核心素养的转变，体现在由过去的注重对媒体信息的处理，转向了对数据信息的处理，强化了对计算机科学范畴内的概念、原理和方法的理解和运用，使得信息技术学科更加符合时代发展和课程本质，这无疑对教师的教育理念、课程认识、专业素养、教学方法和教学技能，都提出了新的目标和更高的要求。同时，学科核心素养的确立和项目活动的引入，也为信息技术教学带来了新思想、新课堂和新活力。

[1]《普通高中信息技术课程标准》(征求意见稿2016)[S].教育部基础教育课程教材专家工作委员会普通高中课程标准修订组,2016-09：4.