【桂科版】《信息科技》八年级上册第4单元第2课 数据可视助分析

第四单元第2课数据可视助分析（桂科版）八年级上1核心素养目标3新知讲解5拓展延伸7板书设计2新知导入4课堂练习6课堂总结课后作业801核心素养目标。信息意识计算思维数字化学习与创新信息社会责任引导学生关注物联网系统的数据安全和隐私保护，培养他们在物联网应用中的责任意识，确保系统的安全和可靠运行。通过小组讨论，结合物联网数据可视化案例进行分析，探索不同数据展示方式，激发学生的创新思维和实践能力。深入理解物联网系统中数据处理的流程，了解数据可视化的优势，理解数据可视化的基本原理和工作机制。通过分析物联网系统中的数据反馈，增强对数据采集、处理和可视化的敏感度，提升在生活场景中应用物联网技术的意识。02新知导入学习目标1.了解数据可视化的优势。2.掌握可视化的数据分析方法。3.能根据不同数据的特点选择合适的图表进行展示。02新知导入02新知导入无论是智能农植园控制系统，还是智能家居控制系统，这些系统的背后都有着庞大的数据量作为支撑。数据可以帮助系统进行逻辑判断或是发送指令,具有非常重要的作用。另外传感器采集的大量数据又为我们分析了解事物的变化趋势提供了重要依据。数据有不同的展示方法，下面用图形和表格两种方式展示了某城市7天的天气数据变化情况。活动背景图4-2-102新知导入时间11月20日11月21日11月22日11月23日11月24日11月25日11月26日天气阴转多云小雨阴转多云多云多云多云多云最高气温/℃17181917181620最低气温/℃10121010111011风力等级<3级3~4级3~4级3~4级<3级<3级<3级空气质量良优优良良优优表4-2-102新知导入数据可视化是一种处理数据的手段，能以图形化的方式提供清晰、准确和有价值的信息从用户的角度来看，数据可视化可以让用户快速掌握信息的关键点，帮助用户更有效地做出准确判断。03新知讲解案例分析一

壮壮是智能农植园活动小组的组长，他每天都会记录农植园里的温度数据，并将数据公布在农植园温度栏中。近一段时间，细心的壮壮发现农植园内种植的部分作物出现凋落，于是在农植园温度栏中用文本方式进行了友情提醒(图4-2-2)。但他发现，这条提醒并未能引起同学们的注意。他想了想，然后在温度栏中画了如图4-2-3所示的温度曲线图，一下就引起了同学们的好奇与关注，起到了很好的提醒作用。图4-2-2图4-2-303新知讲解对同一个内容采用不同的表达方式，效果有何不同?请举例对比分析。思考数据可视化是物联网中将数据转化为图形或图表的关键技术，它使数据更直观易懂。不同图表有不同用途：折线图展示趋势，柱状图比较类别，散点图探索关系，条形图直观比较，饼图显示比例，热力图展示密度。选择合适的图表能更有效地传达信息，帮助用户快速理解数据背后的模式和趋势。03新知讲解数据呈现方式多种多样，不同的呈现方式对于分析事物有着不同的效果。图表方式与单纯展示数据相比，能更直观地表达出数据之间的关系。图表不仅具有很好的视觉效果，还能将抽象的数据直观化，让平面的数据立体化，方便快速比较数据的差异。03新知讲解图表的优点直观呈现数据特征：用图形（如折线、柱形图）清晰展示数据趋势、分布或对比，简化复杂信息。快速突出关键规律：通过视觉元素（颜色、形状）凸显最大值、异常点或关联关系，便于捕捉核心信息。降低信息理解成本：将数据转化为可视化图形，减少文字/表格的阅读负担，加速分析决策。增强信息传播效率：图形化表达简洁易懂，适合报告、演示等场景，便于跨群体快速传递数据结论。小贴士03新知讲解实验目的:将SIoT服务器采集的数据用图表显示。实验要求:通过图表方式展示采集的温度数据。实验器材:如表4-2-2所示。做中学序号设备数量1行空板实验平台12温度传感器DHT11103新知讲解实验步骤:步骤一:设备与电路连接。将智能终端温度传感器DHT11接入行空板P21接口，如图4-2-4所示。图4-2-403新知讲解步骤二:登录服务器端查看数据。(1)登录服务器端。进入“SIoT”应用界面，输入用户名、密码，登录系统。(2)查看数据。进入“siot/环境温度”订阅主题，点击“查看消息”，可见图4-2-5的数据。图4-2-503新知讲解技术提示图表与生成它的数据是相连接的，要想让图表中的数据实时发生变化，需要勾选页面中的“自动刷新消息”复选框。03新知讲解鼠标点击页面中的“隐藏/显示图表”按钮，可见图4-2-6的数据。图4-2-603新知讲解智能终端采集的数据在SIoT服务器平台上实现了图表显示，这些数据也可以在移动终端以图表的形式显示出来吗?请你做简要分析。思考智能终端采集的数据完全能够在移动终端上以图表形式展示。现代移动设备拥有强大的数据处理能力和良好的网络连接，能够接收服务器传输的数据。通过设计合适的移动应用程序，可以将这些数据以直观的图表形式呈现，便于用户理解和分析。03新知讲解实验目的:移动终端数据图表化显示。实验要求:在移动终端通过图表方式展示温度数据。为了能够更直观地读取温度数据，同时看出温度数据的变化趋势，可以考虑以折线图的方式显示温度数据的变化。做中学03新知讲解MatplotlibMatplotlib是Python的2D绘图库，能生成折线、柱状等各类高质量图表。它高度自定义，支持多格式输出与多平台，还能与NumPy、Pandas等库集成。其API简洁且功能丰富，可轻松绘制从基础到复杂的图形，广泛用于数据可视化与分析。小贴士03新知讲解实验步骤:步骤一:环境部署。打开编程软件，切换至“Python模式”，点击“拓展”并选择“用户库”。在搜索地址栏中输入网址(图4-2-7)，添加matplotlib库。图4-2-703新知讲解步骤二:编写程序。(1)图表初始化设置:从matplotlib库中拖拽的指令如图4-2-8所示，完成图表显示字体、窗口分辨率、图表位置、标题等相关设置。图4-2-803新知讲解(2)定义变量:定义变量i、x、y，分别代表自变量、x轴、y轴对应的数据，其中x、y的数据类型选择为列表方式，如图4-2-9所示。图4-2-9(3)数据赋值:在主程序中对变量i进行累加，x轴的数据赋值为变量i,y轴的数据赋值为采集的温度数据，如图4-2-10所示。图4-2-1003新知讲解(4)图表绘制:设置图表的类型为“折线图”，如图4-2-11所示。图4-2-11(5)程序初始化:MQTT初始化部分分为MQTT服务器参数配置、订阅环境温湿度两个主题，如图4-2-12所示。图4-2-1203新知讲解(6)温度数据显示、图表参数的定义如图4-2-13所示。图4-2-13(7)主程序:实现温度数据的采集及发送，通过列表绘制折线图，如图4-2-14所示。图4-2-1403新知讲解

matplotlib的主要功能是绘图，可生成折线图、散点图、柱形图、条形图等。matplotlib是Python的2D绘图库，它以各种硬拷贝格式和跨平台的交互式环境生成出版质量级别的图形。技术提示03新知讲解在编程软件中连接行空板，运行程序。随机使用高温的物体接近温度传感器，观察行空板显示的图表并将变化情况记录下来，试做简要分析。马上行动在编程软件中连接行空板并运行程序，通过温度传感器监测环境温度变化。将传感器数据实时显示在行空板图表上，随机使用高温物体接近传感器，观察并记录温度变化。图表直观展示了温度的上升和下降趋势，验证了传感器的灵敏度和准确性。03新知讲解在matplotlib中，除我们刚才使用的折线图外，还有散点图、柱形图、条形图等样式(图4-2-15)。请根据采集数据的实际需求，选择合适的图表样式进行显示。拓展图4-2-1503新知讲解折线图:常用来分析数据随时间的变化趋势，也可用来分析多组数据随时间变化的相互作用和影响。散点图:用来显示数据的变化趋势，也可用来描述数据之间的关系。柱形图:用来描述不同时期数据的变化情况，或是比较不同类别数据之间的差异。条形图:用来比较不同类别数据之间的差异。如图4-2-16所示。图4-2-1603新知讲解你还知道哪些数据可视化呈现方式?它们的特点各是什么?数据可视化方式多样，包括折线图、柱状图、饼图等。折线图适合展示数据趋势，柱状图便于比较不同类别的数据，而饼图则直观显示部分与整体的关系。每种图表都有其适用场景，如折线图用于时间序列分析，柱状图用于比较不同群体的数据，饼图用于展示比例关系。呈现方式及其特点04课堂练习一、判断正误，正确的画”√“，错误的画”X“。数据可视化可以帮助用户快速掌握信息的关键点。（）在物联网系统中，数据只能通过图表展示。（）MQTT协议是物联网中常用的一种通信协议。（）移动终端可以发送指令来控制智能终端设备。（）折线图适合用来比较不同类别的数据。（）饼图适合展示数据随时间的变化趋势。（）散点图可以用来显示数据的变化趋势。（）条形图适合用来比较不同类别数据之间的差异。（）√√X√√XX√04课堂练习二、选择题以下哪种图表最适合展示数据随时间的变化趋势？（）

A.饼图B.折线图

C.柱状图D.散点图在物联网系统中，以下哪种设备通常用于数据采集？（）A.显示器B.传感器C.打印机D.路由器数据可视化的主要目的是？（）A.存储数据B.快速分析数据

C.备份数据D.删除数据BBB05拓展延伸数据可视化将复杂数据转为图形，帮人快速理解。如折线图看气温变化趋势，散点图找光照与产量关联，让数据从抽象变直观，辅助农业、气象等场景决策，提升分析效率。数据可视化作用05拓展延伸物联网协议分两类：短距离（如Wi-Fi、蓝牙，用于设备近距互联，像手机连智能音箱）和长距离（如MQTT、NB-IoT，适合远距低功耗场景，如野外传感器传数据到云端），按需选择可优化传输效果。物联网协议分类05拓展延伸智能终端由传感器（采数据，如土壤湿度传感器）、处理器（分析数据，如判断是否需灌溉）、通信模块（传数据，如用4G发至服务器）组成。三者协作让设备“感知-思考-行动”，实现自动监测与控制。智能终端构成06课堂总结1引入新知内容2了解什么是数据可视化分析3掌握数据可视分析方法4完成课题练习5进行相关知识拓展12345数据可视助分析07板书设计数据可视助分析1、进行新知引入2、了解什么是数据可视化分析3、掌握数据可视分析方法4、完成课堂练习5、进行知