挖掘数据，寻找合理配料单

张妍

教学背景

教育部印发《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》，明确了义务教育阶段培养目标，在初中信息科技课标中强调了“注重信息科技综合学习，加强跨学科课程实施”的要求。信息科技作为学生生活与学习的常用手段，其学科教学内容不能只是简单的单学科知识传授与技能操练，还需要通过跨学科整合的方式实现多学科的融合，将信息科技与创新教育理念落实到学习活动和动手实践中。

本节课内容为信息科技课程中“互联网应用与创新”模块中的第一部分“互联网及其影响”。互联网信息多以数据为载体，所以本节课通过让学生经历从互联网搜索数据并对数据进行采集、处理和可视化呈现的过程，发现数据价值，引导学生更多关注互联网信息对社会发展的影响。网络数据尤其是大数据的价值对各个领域有着重要的影响和意义，所以信息科技学科可以此作为出发点，将其延伸到其他学科的学习中，实现跨学科融合。

教学目标

1.了解数据挖掘的相关技术以及工作原理；2.根据“寻找合理配料单”任务需求，对互联网信息进行搜索，获得配料数据；3.借助教学视频自主探究，了解和体验采集配料数据的爬虫技术；4.利用“文字云”平台对配料数据进行处理和可视化呈现，并通过信息筛选寻找到合理配料单；5.通过问题引导和任务驱动，历经数据挖掘的过程，找到菜品的合理配料单；6.通过小组交流和讨论，逐步发现数据挖掘的意义和作用，感受互联网信息对社会各个领域的重要意义和影响。

教学重点与难点

教学重点：历经挖掘菜品配料数据的过程，寻找菜品的合理配料单。

教学难点：能够根据任务需求，运用数据挖掘的相关技术解决日常生活中的问题。

教学过程

一、温故知新，引入新课

1.回顾上节课内容

教师带领学生回顾上节课所学的“大数据特征中的价值性”来明确本节课的教学方向。

2.挖掘数据，发现数据价值

教师布置任务“购物篮里的秘密”（如图1），介绍购物篮里的商品数据并提出问题：通过对8位顾客购物篮里商品数据的观察与分析，能否发现一些有价值的信息，对制订超市营销策略起到指导性作用呢？

学生对8个购物篮里的商品数据进行分析，发现数据之间的关联，基于此对超市提出营销策略，并通过小组讨论汇总信息。学生交流结果：购买了尿不湿的顾客绝大多数还会购买啤酒。啤酒和尿不湿数据的关联性已经足够用来辅助商家调整营销策略，例如将二者摆放在相近的售卖位置，将二者进行捆绑促销来提高销售量等。

二、创设情境，布置任务

教师布置任务一：寻找合理的配料单，虚拟场景如下。

晓峰计划在妈妈生日的时候为妈妈做几道菜，并利用周末时间去超市采购所需食材，那他需要购买哪些配料呢？网上提供的菜谱中需要的配料各不相同，如何从众多的配料单中选择合理的配料单呢？

学生分组交流，并各自进行操作。首先每组从教师提供的菜品中（如图2）选择一道自己喜欢的菜，然后访问“美食天下”网站，利用搜索功能获取菜品的配料数据（如图3），最后思考如何从众多的配料单中帮助晓峰找到菜品的合理配料单。

三、问题引领，建构新知，实践探究

教师讲授数据挖掘的过程、技术以及原理，并引导学生利用提供的资源，运用相关技术逐步挖掘数据，发现数据价值，找到合理配料单。教师介绍数据挖掘的过程：采集—预处理—处理与分析—结果呈现，学生完成情境任务。

1.采集配料数据

教师引导学生思考：如何将获取的大量配料数据从网上采集到电脑本地呢？同时演示人工获取数据过程，让学生体会人工采集数据可能出现的问题。接下来，教师通过微视频教学，讲解网络爬虫技术以及它的工作原理。网络爬虫是按照一定规则，自动地提取并保存网页中信息的程序，我们可以自己设计爬虫程序，也可以借助一些软件进行网络数据爬取，实现数据采集。

学生小组基于教师的讲授，了解采集网络数据的相关技术和工作原理，并利用“八爪鱼采集器”教学视频进行自学探究，掌握爬取数据的方法，运用爬虫技术从“美食天下”网站中采集大量的菜品配料数据到电脑本地，完成任务一。在此过程中，教师不断巡视，参与各个小组的自学探究过程，及时介入，为学生提供支持与帮助。

2.预处理技术

教师引导学生发现配料数据采集中存在的问题，即出现了很多没有意义的数据，思考这些无意义的数据会对处理结果产生怎样的影响。然后介绍预处理技术——对所收集数据进行审核、筛选、清理、排序等必要的处理，提高数据的总体质量。

教师布置任务二：利用Excel对配料数据进行处理，删除无意义信息。

小组探究如何利用Excel基础操作批量删除数据，讨论得出，利用“替换和查找”功能删除配料数据中“原料”等无意义内容，实现对数据的预处理。操作能力强的学生上台给其他同学演示预处理过程。

3.处理与分析

教师基于预处理好的数据引导学生思考，如何快速地从众多配料中筛选出合理的配料，从而引出“出现频次最高的配料数据”这一关键点。然后继续让学生思考如何寻找出现频次比较高的配料数据，引出词频分析处理技术。

教师布置任务三：利用“文字云”平台（如图4）对配料数据进行词频统计，基于统计结果找到合理配料数据。

词频分析处理技術：对文本数据中重要词汇出现的次数进行统计与分析，是文本挖掘的重要手段。它的基本原理是通过词汇出现的频次变化，来确定热点及其变化趋势。

学生运用平台对配料数据进行词频分析，并展示小组的处理结果，基于结果对配料数据进行初步筛选，找出菜品的最佳配料单，感受词频分析技术在数据处理上的优势。

4.呈现结果

教师布置任务四：利用“文字云”平台对处理的结果进行可视化呈现，制作配料数据词云图（如图5），并基于词云图找出合理的配料单。

词云：对文本中出现频次较高的“关键词”予以视觉上的突出，从而过滤掉大量的文本信息。

四、展示交流，分享配料单

教师挑选几组配料单词云图进行展示，学生基于词云图确定小组所选菜品的合理配料单，交流数据挖掘过程的体会和感受，为下一步利用配料单制作菜品进行规划。

教学特色与反思

首先，教师在把握本学科课程标准的同时，了解其他学科相关教学内容，深入研究本课内容与其他学科的相通之处，以此为出发点设计教学内容。

“互联网应用与创新”是信息科技课程第四学段（7～9年级）的起始学习模块，本节课教学为该模块中“互联网及其影响”这一部分内容。《义务教育劳动课程标准（2022年版）》的课程内容中设计了“烹饪与营养”任务群，本节课结合劳动课程第四学段（7～9年级）的课程要求、素质表现和活动建议，设计了“帮助晓峰寻找合理配料单”这个任务情境。

其次，注重培养学生在真实情境中解决实际问题的能力。学生在任务情境中，根据任务需求应用信息技术对互联网信息进行搜索、获取、处理和筛选，通过挖掘数据，逐步发现数据价值，找到合理配料单，完成任务，在掌握知识与技术的同时提高劳动意识和烹饪技能。课程的实施提高了学生应用跨学科知识解决真实情境问题的能力，发展了学生的数字素养与技能，有助于培养其数字化胜任能力与社会责任。