《数据与信息》教学设计

夏燕萍 史弘文

● 教学内容分析

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》在必修模块1《数据与计算》中，将“数据与信息”作为重要的教学内容之一。根据课程标准的内容要求，结合高一学生基础，笔者尝试设计了本案例，希望通过教学活动，帮助学生在具体感知数据与信息的基础上，理解数据、信息与知识的相互关系，认识数据、信息和知识的重要价值。

● 学情分析

高一学生目前使用的是上一版高中信息技术教材，对信息的概念、特征及应用有一定认识，但对数据的含义、数据与信息的关系、数据的应用价值不太了解。为了提高教学的针对性和有效性，笔者在课前设计了一份基础测试。通过测试发现，有79.2%的学生分不清数据和信息，有84.9%的学生把信息当成了知识。根据测试数据，笔者把教学的重难点放在重要概念的理解和辨析上，并在学生机上安装了思维导图软件，要求学生借助数字化工具绘制思维导图、整理知识概念。

● 教学目标

知识与技能目标：理解数据、信息的含义，了解数据的特征，认识数据、信息与知识的相互关系；掌握思维导图的绘制方法，能够绘制并导出思维导图。

过程与方法目标：通过师生交互，借助思维导图，整理学习内容，建构知识体系。

情感态度与价值观目标：通过身边的案例，感受数据和信息在学习、生活及社会中的重要作用和价值，培养信息意识及信息社会责任感。

● 教学重点与难点

重点：数据与信息的含义及相互关系，数据的概念与特征。

难点：数据、信息与知识的相互关系。

● 教学过程

1.技能准备（3分钟）

师：课前的基础测试表明，我们对“数据与信息的含义及相互关系”认识不足。今天，我们将围绕这个重点开展教学。为了帮助大家整理知识与概念，老师在学生机上安装了思维导图工具软件，下面将基本的操作方法演示给大家。请大家调整教师的屏幕广播窗口到合适大小，边看老师演示，边学软件操作。

学生调整广播窗口，启动思维导图软件，调整窗口到适当大小，观察演示并操作。

教师演示思维导图的绘制方法、基本操作，以及导出思维导图、提交作业的方法。

设计意图：本节课涉及的概念较多，使用思维导图可以帮助学生梳理知识及概念，建构知识体系，同时也帮助学生掌握一种数字化学习工具，以便拓展到其他知识学习中。

2.问题导入（3分钟）

师：谁能说出“3 3 4 5 5 4 3 2 1 1 2 3 3 2 2”这串数字的含义？

生：不确定，可能是图书编号、快递单号……

师：如果把它们整理成“| 3 3 4 5 | 5 4 3 2 | 1 1 2 3 | 3 2 2 - |”呢？

生：這个应该是简谱。

师：哪位同学能把这段乐谱唱出来呢？

生：我会！3 3 4 5 5 4 3 2 ……这首曲子是《欢乐颂》！

教师小结：开始那串数字，我们不能确定它的含义，它只是数据。当我们对数据进行一些处理和解释后，就能获取其中的信息。而且，在对数据进行处理和解释时，我们还需要掌握一定的知识，例如没有简谱知识的人是不知道这些数据的含义的！这就是我们今天将要学习的三个重要概念：数据、信息和知识。

设计意图：导入问题看似简单，却可以把学生直接带入到本课的知识情境中。从没有格式的原始数据，到经过处理的有格式数据，再到学生唱出《欢乐颂》的简谱，这是一个从“无意义的数据”到“有意义的信息”的认识过程。从数据到信息的转换过程中还运用到了知识。

3.新课讲授（32分钟）

（1）数据、信息和知识（15分钟）

师：前面大家已经学过信息的概念和特征，什么是信息呢？

生：课本上给出了多个定义，目前比较容易被接受的定义是，“信息是客观存在的一切事物通过物质载体所发出的消息、情报、指令、数据和信号中所包含的一切可传递和交换的内容。”

师：谁能把上述定义的主谓宾概括地说出来？

生：信息是内容。

师：很好！我们可以从定义看出，信息的本质是指内容，而不是指物质或载体。那段简谱就是数据，也是载体，而它所承载的信息就是《欢乐颂》。谁还记得其他的定义？

生：信息论的创始人香农说了，“信息是用来消除不确定性的东西”。

师：对的！而且信息量的大小可用消除不确定性多少来表示。数学老师给你们上了一节课，每位同学接收到的信息量一样吗？为什么？

生1：不一样。有些人预习过了，已经会了，信息量就会小一些。

生2：有的人没听懂，信息量也会少些。

师：大家说得对，每个人的知识基础和接受能力不同，因而感受到的信息量也会不同。其实，老师上课传授的是知识。如果没有掌握足够的信息，学到的知识也会有欠缺。那么，数据、信息和知识究竟如何区分呢？它们的关系是怎样的？请大家看图1，找出其中的数据、信息和知识。

生：每一个化验项目都用数据显示，将化验结果与参考范围进行比较，可以看出不在“参考范围”的项目会有“报警”信息，说明这个指标是高了（H），还是低了（L）。

师：是啊，我们都能从这张化验单获取数据和信息，但我们依然不能判断这个人得了什么病，为什么呢？因为我们缺乏医学知识！医生之所以能够快速地诊断病情，依靠的是专业知识和工作经验。为了帮助大家理解，老师再举个例子说明。苹果下落和其他自由落体现象，是客观事实，属于数据范畴。科学家们观察到这些现象并推测出地球对物体有引力作用，可以将它归结为信息。而万有引力定律的提出，则是建立在大量的数据演算和天文学观测（信息）基础之上，属于知识的范畴。人们根据万有引力定律，计算出人造卫星环绕地球飞行所需要达到的最小速度（第一宇宙速度），并设计建造了能够达到这一速度的航天飞机和运载火箭，把卫星送到预定轨道，这就是人类智慧的体现，也是人类社会不断进步的源泉。我们处于信息时代，大家都听说过知识经济、知识创新吧？这说明“知识是人类进步的阶梯”。作为信息时代的公民，我们的职责就是从海量的数据和信息中，汲取知识，培养终身学习能力，推动科技发展和社会进步！现在，请同学们讨论一下，我们日常的学习和生活中，有没有接触到能够说明从数据可以获取信息，再转化为知识的类似的例子？

生1：有一组数据是“345681051213”；它蕴涵的信息是，“有三个三角形，它们的边长分别为3、4、5，6、8、10，5、12、13，它们都是直角三角形，它们边长的关系是两边的平方和等于第三边的平方”；从中可以归纳出的知识就是数学界著名的勾股定理。

生2：跑步时手环中记录的是运动数据；用手机APP可以获取运动时的心率、步数、距离、路线等信息；有氧运动的心率范围属于知识层面，不同的人可以根据自身情况设置心率上限，运动时心率一旦超过上限，手环会报警或震动。

生3：每点一份外卖，就会增加一份交易数据，保存在外卖平台软件中；客户在外卖平台上能够看到外卖的销量和客户评价，可以参考这些信息决定是否购买；知识呢？

师：老师来补充一下，外卖平台对整个外卖交易流程的设计需要运用商业及软件知识，根据用户的消费数据进行统计分析，适时推送商品及优惠券，也要用到统计、销售知识等。大家举的例子都很好，从学习、运动到生活，我们身边的数据无处不在。数据处于金字塔的底部，是信息、知识和智慧的基础。下面我们就把注意力集中到“数据”上，学习数据的概念及特征。

设计意图：这个环节的主要目的是让学生从总体上把握数据、信息和知识的关系，也为下一环节数据的学习做铺垫。显然，从学生已知的信息概念入手会比较顺利。先让学生把握信息的本质是内容，信息的载体则是数据。然后再通过血液化验单，让学生再次区分数据和信息，并认识到知识的重要性。DIKW关系模型更是形象地说明了这些概念之间的递进关系，帮助学生加深对概念间关系的理解。

（2）数据的概念及特征（15分钟）

师：首先学习数据的定义，“数据是描述事物状态的原始记录，是信息的载体，是计算工具识别、存储和加工的对象。例如，数值、字符、图像、音频、视频等都是数据。”接着，我们一起讨论图2中的例子，列举这些数据描述的事物、承载的信息、采用的工具以及数据类型，加深对数据定义的理解。（师生讨论完成表1）

师：通过这些例子，我们是否能用一句话描述数据与信息的关系？

生：数据是信息的載体，信息是数据承载的内容。

师：很好！也可以说，信息是数据所表示的意义。下面，我们来讨论一下数据的特征。其一，数据是描述客观事物状态的，一般以集合形式出现。例如，身份证上面的所有数据（姓名、性别、住址等）就是描述某个人的数据集合。其二，人们一般需要对数据进行加工和处理，才能得到相应的信息，甚至知识。例如，上页表2记录了三位高一男生的体重和身高，如果要了解他们的体型是否正常，可以根据《国家学生体质健康标准》中提供的计算公式〔体重指数BMI=体重（千克）/身高（米）2〕计算出BMI指数，再与高一男生的正常指数比较得出他们的体重等级。（高一男生的正常指数为16.5～23.2，高一女生的正常指数为16.5～22.7。）

师：请大家使用系统中的“计算器”，计算一下自己的BMI指数，了解自己的体重等级。

学生活动：使用计算器工具，计算BMI指数，判断体重等级。

师：知道了自己的体重等级，就能有意识地改善自己的身体状况。例如，超重的同学如果要科学减重，就需要了解相关知识和方法，请同学们自行研究。

设计意图：这个环节着重讲解数据的概念和特征，首先通过讨论分析生活中常见的5个数据实例，结合信息讲解数据概念，更有助于学生理解。数据的集合特征可以直接从数据的概念中推论而来，数据的可处理特征则通过体质数据的计算来说明。体质数据的计算不仅能让学生了解自己的体重状况，也为第二课时“身边的数据”做了铺垫。

（3）课后思考及作业提交（2分钟）

师：体质数据反映了健康状况。我们的日常生活中还有哪些数据？它们反映了什么信息？起到了什么作用呢？这节课时间有限，请大家课后思考，下节课一起分享“身边的数据”。

课后思考：列举身边的数据及其作用。

作业提交：请把这节课的思维导图通过学生端提交给老师。

4.课堂小结（2分钟）

学生作业点评。

教师小结：本节课，我们学习了数据、信息和知识的含义及相互关系，理解了数据的概念及其特征。大家学会了用思维导图建构知识体系，希望大家以后能借助思维导图梳理自己的学科知识，提高学习效率。

● 教学反思

本课是基于2017版课程标准的一节研究课，而且是到外校借班上课。课前请该班学生做了一个基础测试，了解其知识基础，测试结果跟笔者自己的学生情况类似。上课时，先通过问题引入，从学生已有的“信息”概念入手，借助典型事例，引导学生辨析了数据、信息、知识的含义及相互关系，并能举例说明。然后针对本课重点概念——“数据”展开讨论，通过学生熟悉的数据实例，考察了数据的类型、描述的对象、反映的信息和使用的计算工具，帮助学生全面透彻地理解了数据的概念及特征。另外，通过体质数据的处理和分析，引导学生思考身边的数据，为下一课时做铺垫。整节课师生交互充分，学生参与度很高，提交的思维导图质量也较好。

本课在培养信息意识、数字化学习、信息社会责任等核心素养方面均有所体现。通过本课学习，学生能够在具体感知数据与信息的基础上，描述数据与信息的含义及区别，提高了信息意识。思维导图的操作与应用，不仅教会了学生一种数字化学习工具，而且促使他们使用思维导图提炼了本课的学习内容，建构了知识体系，锻炼了信息技能。借助DIKW关系模型，不但解释了数据、信息和知识的相互关系，也顺理成章地引导学生认识到数据、信息和知识的重要作用，培养学生的时代责任感和使命感。

教学是一门遗憾的艺术，本课也不例外。首先，在解释“数据是信息的载体”时，笔者没有考虑到学生已有的概念——“信息的载体依附性”，如能对此稍加阐述，效果会更好。其次，在介绍思维导图工具时，笔者只介绍了软件的操作方法，忘了将事先准备好的导图范例演示给学生。直到教学内容完成了一大半，才发现有的学生在思维导图中完整记录了概念内容，没有进行关键词的提炼与整理，因此在绘制思维导图上花费了较多的时间，个别学生没来得及提交作业。

点 评

夏老师的这节课是基于她参与编写的地图版高中信息技术必修1教材《数据与计算》中关于“数据与信息”相关内容的一节研究课，也是一节公开课，虽然范围较小，但是对于教材在编写过程中必须要做的研究和实验工作却意义重大。教材从组织编写到落地实施，能由既是编写者又是一线老师的夏老师来亲自操刀实践，可以说非常有价值，也更具示范性。夏老师作为一名资深的信息技术教师，其教学风格已然形成，成熟大方极具亲和力，语言精炼且能吸引学生，交流互动也能很好地捕捉学生的思维过程。

纵观本课，从其教学案例中我们不难发现以下特点：一是精准的前测。课前的基础测试结果和教师的预判完全一致，这也是本课的设计能完全进入预设轨道的关键，同时也向学生们明确了本课需要解决的教学目标，即数据、信息的含义及数据、信息与知识的相互关系。二是丰富的事例。这些例子源自教材，许多出自夏老师的深入思考，有些也是集体智慧的结晶，都有助于学生理解数据与信息，尤其是数据这一在本次新课标中提出的学科大概念，通过对比，分析相互之间的异同及关系，逐步让学生能理解并达成教学目标。三是思维的引领。思维导图这一数字化学习工具的引入，对于学生在课堂上积极思考、梳理要点、获得结论的作用明显，虽然这个软件学生们是首次接触，但对于高中生来说，稍加说明及引导即可有助于学生的课堂学习。另外，夏老师通过师生互动也能有效地促进学生进行思维活动，形成自己的观点。

当然，本课从实践来看，还有一些遗憾与不足：比如教材每个单元是有一个项目的整体设计的，但在此课中难以寻迹；再如有些学生提及的事例已呈大数据的特征，如何适当灵活处理也应有所考虑。但瑕不掩瑜，本课从教学内容的呈现、教学方法的体现及教学智慧的贡献来看，对于即将接触到新教材的一线老师来说都是极具研究价值和借鉴意义的。