高中生生涯与学科融合规划教育 茶水最佳饮用问题与数据分析师

PAGEPAGE1茶水最佳饮用问题与数据分析师一、实施背景我们正处于一个信息高速发展的社会，一个大数据时代，在航空航天、人工智能、金融、电商、政府、电信、电力等各行各业，以及生活点滴都会产生大量的数据，这些数据背后都隐藏着非常有价值的规律．对数据的分析处理推动了社会的快速发展，各行各业都需要具备统计学知识的数据分析人才.数据分析师这一职业目前需求量很大.统计学的知识及其分析问题、解决问题的思维方式在日常生活中也很常用．那么如何收集数据？如何分析数据找到背后的规律？我们通过对《茶水最佳饮用问题》的探究，感受这一过程，同时对数据分析师有初步的认识．二、主要目标和定位1．通过对《茶水最佳饮用问题》的探究，了解分析问题、解决问题的过程，体会数学在生活中的应用，激发学习数学的兴趣，培养探究能力；2．通过数学建模中收集数据、分析数据的过程，对数据分析师这一职业有初步的认识．重点：制定探究方案，收集数据、分析数据．难点：数据收集、分析数据．三、主要教学做法1．讲授法：统计学及相关专业的介绍；2．体验法：体验在茶水饮用问题中收集数据、分析数据并解决问题的过程；3．合作探究法：由学生合作探究完成探究过程．四、主要教学过程1．创设情境提问题中国茶文化博大精深．茶水的口感与茶叶类型和水的温度有关．经验表明，某种绿茶用85℃的水泡制，再等到茶水温度降至60℃时饮用，可以产生最佳口感．刚泡好的茶水大约需要放置多长时间才能达到最佳饮用口感？如果能找到茶水温度随时间变化的规律，建立模型，那么就能容易地解决这个问题．问题1：温度随时间变化的规律，你联想到了什么数学模型？如何建立这个模型？【设计意图】函数模型，建立模型需要数据，学生能够想到需要收集数据、处理数据，建立模型，获得规律．问题2：影响水温数据变化的要素有哪些？要探究温度随时间变化的规律，这些影响因素要如何处理？影响因素：室温，初始水温，容器大小、形状，茶的种类，测温仪器的精准性，人工误差等．探究时要抓住影响温度变化的主要因素时间，对于其他因素可先进行假设，在探究出假设条件下温度随时间变化的规律后，再考虑其他因素的影响，从而优化模型．可假设室温25℃，容器为200ml的玻璃杯，茶叶为绿茶．【设计意图】通过假设，减少次要因素的影响，找到一般规律后再考虑次要因素，从而优化模型．2．数据收集，数据分析问题3：如何收集数据？分析数据时常用的方法是什么？问题4：你能从数据和散点图中获得哪些信息？师生活动：学生设计收集数据的方案，并动手操作收集数据．将收集的数据用散点图呈现出来．【设计意图】让学生体验收集数据，分析数据，整理数据的过程，培养操作能力．3．建立函数模型问题5：结合收集的数据，你会选择哪种函数模型来近似地刻画温度随时间的变化规律？根据获得的模型，预测等待的时间为多久?师生活动：以小组为单位进行探究，求解并展示函数模型．教师补充．【设计意图】通过小组讨论，分析函数模型的特点，感受求解模型的过程．4．检验模型、求解实际问题问题6：你会用什么方法检验所得函数模型与实际是否吻合？预测等待的时间．模型还可以进行怎样的优化？【设计意图】让学生了解检验模型的基本方法，体验将数学建模的得到的结果用于解决实际问题，体会数学在生活中的应用．5．小结提升，联系职业我们通过《茶水最佳饮用问题》这一小活动体会了一次解决实际问题的过程，通过收集数据，分析数据，找到了其中的规律.对于数据的分析处理是目前各行各业都非常需要的，数据分析师这一职业备受追捧．因为这是一个用数据说话的时代，也是一个依靠数据竞争的时代．各行各业，以及生活点滴都会产生大量的数据，这些数据背后都隐藏着非常有价值的规律．对数据的分析处理推动了社会的快速发展．世界500强企业中，有90%以上都建立了数据分析部门．IBM、微软、Google等知名公司都积极投资数据业务，建立数据部门，培养数据分析团队．各国政府和越来越多的企业意识到数据和信息已经成为企业的智力资产和资源，数据的分析和处理能力正在成为日益倚重的技术手段．如果要成为一名数据分析师，你需要具备以下几个方面：①懂得数据挖掘算法，贝叶斯统计分析、关联法则、神经网络、决策树、遗传算法等数据挖掘高级算法及Clementine、R语言等工具运用；②掌握数据分析方法，回归分析、主成分分析、典型相关分析、因子分析法、判别分析法、聚类分析法等数据分析方法；③理论基础、原理，统计学概率基础、市场调研、大数据思维、数据敏感度等；④软件使用，SQL数据库、Excel、SPSS、SAS等软件操作及应用能力；⑤业务能力，图表制作，数据报告，可视化等.所以从高中阶段开始，既要重视数学的学习，尤其是概率方面的知识，也要学好其他学科，注重知识的广度和深度．大学可以选择统计学专业，目前多数大学中都有专门的统计学专业．如浙江大学统计学要求“七选三”选课物理．五、教学反思教学过程中给学生自由发挥的空间，包括制定方案、数据测量、数据分析、选择模型、求解模型及模型检验等过程，让学生亲身体验，感悟数学建模的过程，教师起到的作用更多的是在学生遇到困