信息技术(基础篇)教学教案

第4章数据处理教案

任务4初识大数据教案

1.教学设计方案

教学单元名称任务4初识大数据课时1学时

第4章数据处理

所属章节

任务4初识大数据

现代社会是一个高速发展、科技发达、信息快速流通的社会，人们之间

的交流越来越密切，大数据也应运而生。随着云时代的来临，大数据（BigData）

任务描述

一词越来越多地被人们提及，也吸引了越来越多的关注。现在开始了解有关大

数据的基本知识。

学习大数据，必须从大数据的基础知识开始，在了解大数据基本知识的

基础上，再进一步了解大数据的采集和分析方法。在老师的指引下，小华将学

习任务分解成以下过程：

（1）了解大数据基础知识。

任务分析

（2）了解大数据的采集和分析方法。

大数据的定义和产生「守七「…二

二大数据的分析方法

初识大数据.

大数据的处理流程

知识目标体验大数据的应用过程考核：学

①了解大数据基础知识习知识掌握技能

能力目标②了解大数据采集与分析方法考情况（20%）；小组

教学③了解大数据的应用场景核协作搜索信息、积

目标方极参与讨论与分

渗透数据结构、数据分析、可视化表达等知识，式享任务成果（50%）

素养目标指导学生通过数据提取有用的信息，培养学生的数终结考核：自

据抽象与分析能力我总结评价（30%）

教学为每位学生的计算机配置如下

环境软件环境---MicrosoftWindows10

2.教学设计实施

教学组织教学方资源与时间

教师行动学生行动

内容方式法媒介/min

导入任务情景分析工作任务

任务提问：什么是大数思考完成任务需要搜集的相引导投影

集中1()

提出据，什么样的数据可以称关信息（大数据的定义、大数据的启发视频

为大数据？产生历史、大数据的特征）

引导学生共同探索大分组协作，搜集并展示大数据

分组引导

数据的定义和发展历程的定义、大数据的发展历程

知识讲协作启发

引导学生共同搜集联系日常学习和生活，分组搜投影

授与操10

大数据的采集方法集并展示大数据的采集方法屏幕

作演示集中

引导学生了解大数联系日常学习和生活，分组大

展示讲授

据的作用数据在日常生活中得应用

搜集

现实生活中你所了解的大数分组信息

学生

巡视检查、记录、倾据应用实例有哪些？讨论分享

练习

听学生的讨论结果并点成果计算机

与

评展示搜集

讨论在信息社会应该树立怎样的

评价信息

大数据观念？

辩论

10

完成工记录讨论结果提炼关

巡视检查、记录独立计算机

作任务上传学习平台键信息

根据先期观察记录，计算机

自主

对学生的分组讨论情况倾听点评集中和投影

学习

总结进行初步点评屏幕

15

评价对本次课的重点及相互评计算机

倾听总结，对自己的整个工作先集中

要点进行总结，讲授评价价自我和投影

任务的完成过程进行总结后独立

标准评价屏幕

3.教学实施过程

任务提出(10min)

教师导入任务情景现代社会是一个高速发展、科技发达、信息快速流通的社会，人们之间

的交流越来越密切，大数据也应运而生。随着云时代的来临，大数据(BigData)一词越来越多

地被人们提及，也吸引了越来越多的关注。

当前，全社会信息量爆炸式增长，数量巨大、来源分散、格式多样的大数据对人们提出了

新的挑战，也带来了新的机遇。大数据的应用越来越彰显其优势，所涉及的领域也越来越多，

无人驾驶、智慧城市、生态监测……大数据几乎无所不在，并正在改变着人们生活的方方面面。

大数据正在助推企业不断发展新业务、创新运营模式。

人们既要高度重视大数据带来的机遇，也绝不能忽略大数据产生的安全问题，更要充分认

识加强大数据运用对维护国家安全、提升国家治理能力、提高经济社会运行效率的重大意义。

任务分析：学习大数据，必须从大数据的基础知识开始，在了解大数据基本知识的基础上,

再进一步了解大数据的采集和分析方法。在老师的指引下，小华将学习任务分解成以下过程：

(1)了解大数据基础知识。

(2)了解大数据的采集和分析方法。

大数据的定义和产生大数据的采集方法

大数据的特征与作用大数据的分析方法

大数据的处理流程数据安全

知识讲授与操作演示(10min)

1.大数据的定义

“大数据”研究机构Gartner将“大数据”定义为：“大数据”是无法在一定时间范围内用常规

软件工具进行捕捉，需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化力来适应

的海量、高增长和多样化的信息资产。

2.大数据的产生历史

3.大数据的特征(5V)

体量大、多样化、速度快、真实性、价值密度低。

4.大数据的作用

(1)新一代信息技术融合应用的关键在于对大数据的处理和分析。

(2)大数据成为信息产业不断发展的新途径。

(3)大数据成为提升核心竞争力的关键因素。

(4)大数据时代科学研究方法也会出现相应变化。

5.大数据的处理流程

(1)数据采集。

数据采集是所有数据系统必不可少的，是挖掘数据价值的第一步，如何进行高效、精准的数

据采集是至关重要的。当数据量越来越大时;可提取出来的有用数据必然也就更多。随着大数

据越来越被重视，数据采集的挑战也变得尤为突出。通常，数据采集主要通过传统信息系统、

互联网平台、物联网系统等几个渠道实现。

数据采集根据采集数据的类型可以分为不同的方式，主要有人工录入、批量导入、网络爬虫

爬取、接口采集、传感器采集等。

（2）数据清洗。

数据清洗通常也称为大数据预处理技术，它不仅能提高数据质量、降低数据计算的复杂度，

还能降低数据规模、提升数据处理的准确性。例如，社交大数据中有些数据涉及用户隐私，也

可能存在一些异常或错误数据，因此，要对这些数据进行预处理，这样才能更好地帮助我们进

行后期分析以便获得有价值的信息。

（3）数据存储。

大数据存储和管理技术能通过相应的数据中心把采集到的数据存储起来，并进行管理和调用。

大数据往往以半结构化和非结构化数据为主，而且各种大数据应用通常是对不同类型的数据内

容进行检索、交叉比对、深度挖掘与综合分析，传统的关系数据库已经不能有效地满足大数据

时代的数据存储和索引处理。大数据存储需要分布式文件系统和分布式数据库的支持。

（4）数据挖掘。

数据挖掘是指从数据库的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并有潜在价值的信息的过程。

数据挖掘是一种决策支持过程，它主要基于人工智能、机器学习、模式识别、统计学、数据库、

可视化技术等，高度自动化地分析数据，做出归纳性的推理，从中挖掘出潜在的模式，帮助决

策者做出正确的决策。

数据挖掘的工具软件有很多，其基本原理和算法主要有神经网络方法、遗传算法、决策树方

法、粗集方法、覆盖正例排斥反例方法、统计分析方法、模糊集方法等。

（5）数据展现。

数据展现也称为数据呈现或数据可视化，是数据处理后的展现形式，能够帮助人们更加有效

地理解数据的含义，真正利用大数据来服务人们的工作、学习和生活。

大数据采集与分析方法

离线采集、实时采集、互联网采集、其他数据采集方法。

大数据的分析方法

数据质量和数据管理、预测性分析、数据挖掘算法、可视化分析、语义引擎。

5.数据安全

6.大数据的发展趋势

完成工作任务（15min）

①现实生活中你所了解的大数据应用实例有哪些？

②在信息社会应该树立怎样的大数据观念？

总结评价与提高（10min）

-【总结评价】

①教师依据学生讨论交流及完成工作过程中的行动记录，挑选出具有代表性的儿个小组的结

论汇总在平台中，随机抽取几个学生对其进行点评，说出好的与不足之处

教师总结各组的讨论结果，点评在讨论和分享过程中表现出色的小组和个人，对于讨论结

果进行正向引导，提升学生学习信息技术课程的兴趣。

②学生对自己完成的工作进行总结与反思，主要总结自己在小组讨论与自己完成工作任务过

程中的收获

最后教师给出本次课的学习成绩。评分依据一过程考核：学习知识掌握技能情况（20%）,分

组协作讨论并展示情况（50%）；终结考核：自我总结评价（30%）

第8章人工智能初步教案

任务1初识人工智能教案

1.教学设计方案

教学单元名称任务1初识人工智能课时1学时

第8章人工智能初步

所属章节

任务1初识人工智能

人工智能的发展让人类逐渐摆脱重复烦琐和低效的工作，人工智能的相

关技术越来越多地应用在工业、农业、服务业等领域，正在改变甚至颠覆人们

任务描述的日常生活。那么到底什么是人工智能？人工智能具体有哪些方面的应用？人

工智能对人类社会未来的发展有哪些影响？下面将带着这些问题来了解人工

智能。

小华约的无人驾驶汽车在北京部分地区开始布局，百度地图及Apollo官

网上可以预约体验Robotaxi自动驾驶出租车，智能移动终端远程开空调等电

气设备也早已运用，越来越多的人家里开始安装智能家居系统。人工智能在人

们的生产生活中应用得越来越普遍，如智能移动终端里面的各种应用软件，包

括同声传译、智能搜索、远程监控等。

通过学习和了解人工智能的起源和发展，了解人工智能的定义，进而了

任务分析解人工智能的应用和发展趋势，为将来进一步学习和从事人工智能相关专业奠

定基础。

了解机器人的发展和应用

知识目标过程考核：学

熟悉机器人基本技术

习知识掌握技能

了解人工智能的定义考情况(20%)；小组

教学能力目标了解人工智能工作原理核协作搜索信息、积

目标了解人工智能的应用方极参与讨论与分

式享任务成果(50%)

素养目标建立制造与开发机器人三项基本原则的意识终结考核：自

我总结评价(30%)

教学为每位学生的计算机配置如下

环境软件环境---MicrosoftWindows10

2.教学设计实施

教学组织教学方资源与时间

教师行动学生行动

内容方式法媒介/min

导入任务情景分析工作任务

案例分析

场景1描述了跳绳

打卡的场景，场景2描述

了百度地图导航应用场

景，任务情景里小华坐上

无人驾驶汽车，手机远程联系日常学习和生活，分组搜

任务控制家电设备等场景，这先集中引导投影

集并讨论问题记录讨论结果上传5

提出后独立启发视频

些场景都是人工智能的学习平台

应用场景。

那么随着科技的发

展，怎么样的应用场景才

是具备人工智能的，到底

什么叫人工智能，怎么定

义，人工智能的起源和发

展又是怎样的？

引导

分组启发

引导学生共同探索人分组协作，搜集人工智能的概投影

讨论5

工智能的定义和发展历程念和发展历程屏幕

讲授

引导

联系日常学习和生活，分组搜

分组启发

讨论：工智能技术发集并讨论问题记录讨论结果上传投影

讨论5

知识讲展的最新趋势及其应用。学习平台屏幕

授与学讲授

生

场景的跳绳打卡

讨论1

的场景，采用阿里人工智

能深度学习算法技术，通

引导

过手机摄像头来捕捉人

分组启发

体摆动幅度、识别动作要分组协作，搜集人工智能的知投影

讨论1()

点，对跳绳完成数量、卡识领域和工作原理屏幕

路里消耗量等数据进行

讲授

自动统计。类似的应用场

景还有作业自动批改、文

字符号识别等应用。

场景2描述了百度

地图导航应用场景，导航

通过定位人的位置信息，

乘坐交通工具等条件，为

用户推荐最适合的线路。

任务情景里面的自动驾

驶、人脸识别都具有人工

智能的智能特点。

从以上应用场景可

以看出，人工智能需要学

习能力、数据处理能力

等，那么人工智能的工作

原理是什么？

分组讨论人工智能

联系日常学习和生活，分组搜搜集

在生活中的应用。说一说

学生集并讨论问题记录讨论结果上传信息

导航软件是如何让出行计算机10

讨论学习平台分享

更便捷的。

成果

根据先期观察记录，计算机

自主

对学生的分组讨论情况倾听点评集中和投影

学习

总结进行初步点评屏幕

5

评价对本次课的重点及相互评计算机

倾听总结，对自己的整个工作先集中

要点进行总结，讲授评价价自我和投影

任务的完成过程进行总结后独立

标准评价屏幕

3.教学实施过程

________________________________任务提出（10min）

任务情境导入

人工智能的发展让人类逐渐摆脱重复烦琐和低效的工作，人工智能的相关技术越来越多地

应用在工业、农业、服务业等领域，正在改变甚至颠覆人们的日常生活。那么到底什么是人工

智能？人工智能具体有哪些方面的应用？人工智能对人类社会未来的发展有哪些影响？下面将

带着这些问题来了解人工智能。

任务分析

小华约的无人驾驶汽车在北京部分地区开始布局，百度地图及Apollo官网上可以预约体

验Robotaxi自动驾驶出租车，智能移动终端远程开空调等电气设备也早已运用，越来越多的人

家里开始安装智能家居系统。人工智能在人们的生产生活中应用得越来越普遍，如智能移动终

端里面的各种应用软件，包括同声传译、智能搜索、远程监控等。

通过学习和了解人工智能的起源和发展，了解人工智能的定义，进而了解人工智能的应用

和发展趋势，为将来进一步学习和从事人工智能相关专业奠定基础。

知识讲授与操作演示（10min）

一、了解人工智能的定义

场景1描述了跳绳打卡的场景，场景2描述了百度地图导航应用场景，任务情景里小华坐

上无人驾驶汽车，手机远程控制家电设备等场景，这些场景都是人工智能的应用场景。

那么随着科技的发展，怎么样的应用场景才是具备人工智能的，到底什么叫人工智能，怎

么定义，人工智能的起源和发展又是怎样的？

1.人工智能的发展史

人工智能的发展并不是一帆风顺的，也曾因计算机计算能力的限制无法模仿人脑的思考及

与实际需求的差距过远而走入低谷。但是随着硬件和软件的发展，计算机的运算能力以指数级

增长；网络技术蓬勃兴起，确保计算机已经具备了足够的条件来运行一些要求更高的人工智能

软件；价格的不断降低及网络技术的不断发展，使得许多原来无法完成的工作现在已经能够实

现，现在的人工智能具备了更多现实应用的基础。

人工智能定义

人工智能（ArtificialIntelligence）,英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸

和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类

智能相似的方式做出反应的智能机器，来模拟人的某些思维过程和智能行为。该领域的研究包

括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等，涉及计算机科学、心理学、哲

学和语言学等学科，可以说几乎包含了自然科学和社会科学的所有学科，其范围己远远超出了

计算机科学的范畴。人工智能技术本质上是以数学算法为核心，辅以计算机技术来模拟人的智

能行为的技术。

了解人工智能工作原理

场景1的跳绳打卡的场景，采用阿里人工智能深度学习算法技术，通过手机摄像头来捕捉

人体摆动幅度、识别动作要点，对跳绳完成数量、卡路里消耗量等数据进行自动统计。类似的

应用场景还有作业自动批改、文字符号识别等应用。场景2描述了百度地图导航应用场景，导

航通过定位人的位置信息，乘坐交通工具等条件，为用户推荐最适合的线路。任务情景里面的

自动驾驶、人脸识别都具有人工智能的智能特点。

从以上应用场景可以看出，人工智能需要学习能力、数据处理能力等，那么人工智能的工

作原理是什么。

1.人工智能的知识领域

虽然可以根据人的智能来定义“人工”的智能，但是关于“人工智能”的研究其实是关于

人本身智能的研究，或者是关于其他智能生物或系统的研究。人工智能是计算机科学的一个分

支，但是它属于一种交叉学科，从事这项工作的人需要懂得计算机知识、心理学和哲学等。

当前人工智能涵盖很多大的学科，可以归纳为六个方面的知识领域。

①计算机视觉（模式识别、图像处理等）。

②自然语言理解与交流（语音识别、合成等）。

③认知与推理（各种物理和社会常识等）。

④机器人（机械、控制、设计、运动规划、任务规划等）。

⑤博弈与伦理（多代理人交互、对抗与合作，机器人与社会融合等）。

⑥机器学习（各种统计的建模、分析工具和计算的方法）。

2.人工智能的工作原理

苹果手机的语音助手Siri可以实现打电话、查看天气等功能；目前流行的美颜相机App

能自动美化出更漂亮的照片；逛京东、淘宝，网页里会有一项显示内容是“猜你喜欢”；新闻客

户端一今日头条App,会根据你的日常喜好推送不同的新闻……，这些功能背后的核心就是机

器学习。机器学习是人工智能最重要的组成部分，特别是深度学习是人工智能最重要的核心。

了解人工智能的应用

人工智能在人们的日常生活中最多的应用是智能设备。以手机为例，以前的手机只能打电

话、发短信，其他功能很少。后来手机可以拍照，可以听歌，可以上网，可以与其他设备联网

从而实现各种应用。人工智能引入手机之后，手机成为没有胳膊、腿的机器人。AI可以像人的

眼睛一样，看到这个世界，未来智能手机将会极大地改变人类生活。从目前来看，AI技术在手

机上的应用大致可以分为3类：人机交互、人脸识别、拍照美化。

完成工作任务（15min）

①随着科技的发展，怎么样的应用场景才是具备人工智能的，到底什么叫人工智能，怎

么定义，人工智能的起源和发展又是怎样的？

②讨论：工智能技术发展的最新趋势及其应用。

③分组讨论人工智能在生活中的应用。说一说导航软件是如何让出行更便捷的。

总结评价与提高（10min）

【总结评价】

①教师依据学生讨论交流及完成工作过程中的行动记录，挑选出具有代表性的几个小组

的结论汇总在平台中，随机抽取几个学生对其进行点评，说出好的与不足之处

②教师总结各组的讨论结果，点评在讨论和分享过程中表现出色的小组和个人，对于讨

论结果进行正向引导，提升学生学习信息技术课程的兴趣。

③学生对自己完成的工作进行总结与反思，主要总结自己在小组讨论与自己完成工作任

务过程中的收获

④最后教师给出本次课的学习成绩。评分依据——过程考核：学习知识掌握技能情况（20%）,

分组协作讨论并展示情况（50%）；终结考核：自我总结评价（30%）

第5章程序设计入门教案

任务1了解程序设计理念教案

1.教学设计方案

教学单元名称任务1了解程序设计理念课时1学时

第5章程序设计入门

所属章节

任务1了解程序设计理念

情景1：在开始之前，让我们先来玩一个游戏一盲人指路。请同学两两组

队，其中一人需戴上眼罩扮演盲人，另外一人需用语言指挥同伴绕过障碍物到

达终点。比比看哪支队伍最先到达终点。

任务描述

情景2：数学课上，老师讲解概率的含义，为了让同学们更好地理解，老

师拿出了一枚硬币，让同学们抛1()()次这枚硬币，并记录下每次硬币落地后的

正反面，然后统计出100次中抛出正面的概率。小华心想：抛100次硬币太费

时，听说计算机是个运算速度特别快的家伙，它可以帮忙“抛”硬币吗？

情景1：在“盲人指路”的游戏中，负责指路的同学所发出的一系列指令

就是一个“程序”，比如“前进”“左转”“右转”“停”等，这些指令所组成的

序列最终让“盲人”同学顺利到达终点。通过“盲人指路”的游戏，模拟了一

个最简单的“程序计算机程序设计就是让计算机按照一定步骤去解决某个

问题或者完成某项任务。

任务分析

情景2：计算机自诞生之日起就是以其超强的''计算”能力而著称。我国

自主研制的神威♦太湖之光超级计算机中安装了40960个“申威26010”众核

处理器，每秒能运行九亿亿次。所以，即使让计算机“抛”1000次硬币，它

也可以在不到1秒的时间内完成。不过，如何让计算机完成“抛”硬币的过程

呢？我们需要先利用计算思维，将现实生活中的问题转化成计算机所能处理的

形式，然后设计算法并编写程序来实现。

知识目标认识程序设计考过程考核：学

教学④了解程序设计基础知识核习知识掌握技能

方

目标能力目标⑤了解常见的程序设计语言情况(20%)；小组

⑥理解用程序设计解决问题的逻辑思维理念式协作搜索信息、积

极参与讨论与分

享任务成果（50%）

素养目标降低对工作的畏难情绪。初步形成计算思维。

终结考核：自

我总结评价（30%）

教学为每位学生的计算机配置如下

环境软件环境---MicrosoftWindows10

2.教学设计实施

教学组织教学方资源与时间

教师行动学生行动

内容方式法媒介/min

导入任务情景分析工作任务

在开始之前，让我们

先来玩一个游戏一盲人指

路。请同学两两组队，其中

任务引导投影

一人需戴上眼罩扮演盲人，思考程序是如何一步步完成集中10

提出启发视频

另外一人需用语言指挥同任务的。

伴绕过障碍物到达终点。比

比看哪支队伍最先到达终

点。

引导学生共同探索程

序设计基础知识，了解什分组协作，搜集什么是指令和

么是指令和程序，程序是程序。

分组引导

如何设计出的。

知识讲协作启发

引导学生共同搜集分组协作，搜集常见的程序设投影

授与操10

常见的程序设计语言计语言。屏幕

作演示集中

教师演示使用

展示讲授

python编写抛硬币，引导认真观看学习老师操作演示

学生理解用程序解决问并记录操作过程。

题的逻辑思维理念

什么是程序员思维？

常见的高级程序设计语言有哪分组搜集

学生

巡视检查、记录、倾些。讨论信息

练习

听学生的讨论结果并点常见的高级程序设计语言的适分享计算机10

与

评用范围。展示成果

讨论

在“抛硬币”学习概率的活动评价

中，每次抛硬币，硬币落地后有哪

几种状态？在计算机中如何表示

硬币的状态？如何体现“抛硬币”

的随机性？

完成工提炼关

巡视检查、记录记录讨论结果独立计算机

作任务键信息

上传学习平台

根据先期观察记录，计算机

自主

对学生的分组讨论情况倾听点评集中和投影

学习

总结进行初步点评屏幕

15

评价对本次课的重点及相互评计算机

倾听总结，对自己的整个工作先集中

要点进行总结，讲授评价价自我和投影

任务的完成过程进行总结后独立

标准评价屏幕

3.教学实施过程

____________________________________任务提出(10min)

课堂情境引入：

情景1：在开始之前，让我们先来玩一个游戏一盲人指路。请同学两两组队，其中一人需

戴上眼罩扮演盲人，另外一人需用语言指挥同伴绕过障碍物到达终点。比比看哪支队伍最先到

达终点。

情景2：数学课上，老师讲解概率的含义，为了让同学们更好地理解，老师拿出了一枚硬

币，让同学们抛100次这枚硬币，并记录下每次硬币落地后的正反面，然后统计出100次中抛

出正面的概率。小华心想：抛100次硬币太费时，听说计算机是个运算速度特别快的家伙，它

可以帮忙“抛”硬币吗？

任务分析：

情景1：在“盲人指路”的游戏中，负责指路的同学所发出的一系列指令就是一个“程序”,

比如“前进”“左转”“右转”“停”等，这些指令所组成的序列最终让“盲人”同学顺利到达终

点。通过“盲人指路”的游戏，模拟了一个最简单的“程序”。计算机程序设计就是让计算机按

照一定步骤去解决某个问题或者完成某项任务。

情景2：计算机自诞生之日起就是以其超强的“计算”能力而著称。我国自主研制的神威•太

湖之光超级计算机中安装了40960个“申威26010”众核处理器，每秒能运行九亿亿次。所以，

即使让计算机“抛”1000次硬币，它也可以在不到1秒的时间内完成。不过，如何让计算机完

成“抛”硬币的过程呢？我们需要先利用计算思维，将现实生活中的问题转化成计算机所能处

理的形式，然后设计算法并编写程序来实现。

知识讲授与操作演示(10min)

一、了解程序设计基础知识

1.指令和程序

指令(Instruction)是给计算机下达的一个基本命令，它是一条语句或代码。例如“在输出窗口打

EptHhelloworld!"是一条指令；”计算2()除以4的商”也是一条指令。

程序(Program)是为实现特定目标的一条或多条编程指令序列的集合。在“盲人指路”游戏中，

指挥'‘盲人”从起点到终点所发出的一系列指令序列(例如:前进2步-左转-前进3步-右转-前进1步……)

是一个程序；抛硬币并计算抛出正面的次数占比的过程也是一个程序。

事实上，生活中很多事情都有程序：一份菜谱里记录着这道菜的制作程序；一本