以现实问题为引擎，掌握解决问题的方法和技术《数据分析与挖掘》教学案例分析

王琼琼

摘要：本论文围绕怎样选择现实问题作为教学案例，提高学生的课堂参与度，培养学生的问题解决能力，内在要求掌握信息技术。采用excel数据透视表作为技术准备，智能手环销量情况作为情境。

关键字：问题解决；现实问题；数据分析；数据挖掘

一、案例背景

《数据分析与挖掘》教学案例分析是高中粤教版《信息技术基础》的第三章《信息的加工与表达》的第二节《表格信息的加工与表达》公开课的成果。课题名称由《表格信息的加工与表达》变更为《数据透视表》，最后定为《数据分析与挖掘》。本节的题目是《表格信息的加工与表达》，教学例子“文明班集体评优活动”贯穿表格信息的加工和表达的整个过程。本节使用excel的基本数值计算和图表转换功能，是比较简单的技术操作。教材的重点落在体验表格信息的加工与表达过程及得到有建设性意见或有价值的结论。在编写教学设计的初期，我认为教材的知识和例子过于简单，相比于初中没有提升一个层次。知识点需更深一步的挖掘，案例更复杂一点。于是，我想到excel的数据透视表集成数值计算和图表转换等功能，快速生成各类图文报表，这对于学生学习与生活具有非常实际的作用。因此课题名改为《数据透视表》。但《数据透视表》这个题目又落入了教技术的泥潭。以功能命名一个课题，这凸显了这个工具怎么使用，没有强调学生识别某类问题可以利用这个工具来合理快速地解决，这就是舍本逐末了。信息技术学科核心是信息素养。经过仔细考虑，这节课的本质是把表格信息进行分析与挖掘，并且形象地表达出来，进而得出建设性的意见或有价值的结论。这才是真正的价值。加涅[1]认为有五类学习结果（智慧技能、认知策略、言语信息、态度和动作技能），其中智慧技能是学校教育的主要目标。而问题解决是智慧技能最复杂的一种。因为具有广泛的迁移性，问题解决关乎人的真实能力。本案例采用“智能手环销售情况”现实问题，真正能培养学生的问题解决能力。再者现在是一个大数据时代[2]，每个人与数据的关系密切，通过数据分析与挖掘做决策非常重要。学生能从数据的角度认识世界。教学例子采用智能手环市场销量分析，贴近学生生活，学生体验市场调查员的实际工作，有一定的复杂度。通过这个例子，学生体会到数据分析与挖掘的重要性，从而有意识联系生活各个领域，通过数据分析与挖掘解决各类问题。而Excel只是其中的一种工具。经过这样的考虑，教学目标整体拔高了，格局显得大了。

二、情境描述

案例：某周的小米、乐心、华为和魅族四种智能手环在苏宁、当当、京东和天猫四大商城的销量情况。首先，收集原始数据。这实际上是一个调查。在课堂教学中，教师直接给出了原始数据，没有让学生经历数据收集的过程。数据收集属于获取信息，是问题解决的初始阶段。本案例的原始数据是比较容易获取的。在淘宝等商城上我们能比较容易收集到各项产品的销售单价和销售数量，然后整理成表格即可。然后，学生需要明白自己想要什么，也就是需求是什么。如：哪种品牌的智能手环销量最好？哪天的销量最好？销量变化趋势怎样？销量好背后的原因是什么等。由此可以提出一系列问题。这一系列问题之间是相互递进关系，可横纵拓展。该提问过程能激活学生的思维，激励学生不断探索，举一反三。学生明白问题后，就利用工具来解决问题。这就是具体的技术解决问题，是相对容易的。最重要也最难的是提出需求。综合学生的问题，教师拟出一个问题清单：1、哪一天的智能手环销量最好？智能手环一周内的销量变化趋势？2、哪种品牌的智能手环销量最好？哪种品牌的智能手环市场占有率最高？3、哪个商城的智能手环销量最好？4、京东商城哪一天的智能手环销量最好？京东商城一周内的智能手环销量变化趋势？5、京东商城华为智能手环哪一天的销量最好？京东商城华为智能手环的一周内的销量变化趋势？最后，通过解决这个问题清单，给学生提供一个思维框架，这样学生就能迁移到其他现实问题。教师带领学生解决第一个问题，然后学生分组解决其他问题。再对学生进行追问，启发学生把这种思维方式迁移到其他问题解决。这样，学生自然能从数据的角度来认识世界。

三、问题探究

对于信息技术课堂，找到能激发学习兴趣的问题是重要的。并且问题要能培养学生的高级思维，也就是问题解决能力（高级规则）。那么如何找到好的问题，让学生有参与感并且能培养高级思维呢？（1）了解学生的兴趣和需求，以兴趣和需求为问题。这样的问题能驱动整个课堂，吸引学生参与。学生具有高参与感，才能自主建构知识[3]。（2）问题的解决必须借助信息技术。解决问题才是本质，信息技术仅仅是工具。信息技术学科需要学习很多软件，但是绝不是纯粹教技术。掌握技术就相当于掌握一把利器，是必要条件。那怎么教技术呢？借助现实问题驱动，创设情境，问题解决以后，信息技术就自然掌握了。技术掌握是问题解决的必要条件。因为信息技术是一门实践性强的学科，技术学习是基础要求。课堂上要解决的问题必须内在要求学习信息技术。（3）问题具有可挖掘性和迁移性。问题从易到难，具有多个层次。问题不仅可以纵向扩展，而且可以横向扩展。学生能解决某一类问题，而不是某个具体问题，这样形成一定的思维模式。学生会解决某一类问题，再通过类比或重组，学生能解决多类问题，甚至产生新的思路方法。课堂模拟现实问题解决过程，培养学生的高级思维。

四、评析反思

通过智能手环销量情况例子，学生体验和体会数据分析与挖掘的过程及重要性。以小见大，举各行各业的数据分析例子让学生理解自己处于大数据时代。明白数据分析与挖掘技术非常重要及普遍，生活中各项数据都是存在联系的，重组是能发现新的东西。针对课堂的实际效果，反思如下：

（1）学生参与度高是最重要的。首先，给予学生充足的时间，保证学生的主体地位。教师无需讲解太多例子，留下充足时间给学生探索。然后，课堂学习任务不必太多，选取代表性的问题即可，且任务要是循序渐进的。虽然教师列出来5个问题，但是课堂上实际只解决了前三个问题。再者，小组合作能提高解决问题的效率。但是现实课堂小组合作情况不够充分。设立相应的奖励机制，增加小组间的竞争可能激活小组合作的氛围。最后，课堂时间总是有限的，课堂能激发学生课外进行后续探究就显得格外重要。

（2）教师的问题清单属于存在的现象是怎么样的，部分学生提出的寻找原因的问题并没有得到关注（如销售单价与销售量的关系）。一方面，寻找原因的问题本身具有复杂的多因素；另一方面，原始数据不够丰富，算法过于简单。对于学生提出这样的问题，应当向学生做出鼓励和说明，而不是忽略。课后，教师收集充足的原始数据，对这类问题做深入的探究，满足个别学生的需要。能提出这样问题的学生说明他掌握了本节的知识，并且激发了学生的自主学习的欲望，这是非常可贵的。

给你一个现实问题，你能把问题解决，由此判断你掌握了该项技能。这检验了你学到的是知识，而不是了解了一些信息。形成问题驱动课堂，进而掌握解决问题的技术和方法的学习模式，不让课堂只是传递信息是我想要形成的个人教学方法，进而产生丰富的案例和策略。

参考文献：

[1]加涅.教学设计原理[M].上海：华东师范大学出版社，2007：57-59.

[2]杨现民.数据驱动教学[J].电化教育研究，2017，12：13-20.

[3]李海峰.面向问题解决的在线协作知识建构[J].电化教育研究，2018，1：36-41.

作者简介：

王瓊琼 出生年月：1991年7月23日 性别：女 民族：汉 籍贯：广东省深圳市坪山区当前职务：高中信息技术教师 学历：硕士研究生 研究方向：知识共享、 计算思维