基于数据素养培育的初中信息技术教学设计-以“运动量分析”项目为例

基于数据素养培育的初中信息技术教学设计——以“运动量分析”项目为例一、教学内容分析

本节课隶属于初中信息技术课程中的数据管理与分析模块，是培养学生计算思维与信息社会责任的关键节点。从《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》审视，本课位于“数据与编码”部分的核心，要求学生能从现实问题中抽象出数据模型，并借助数字化工具进行加工处理与可视化呈现。其知识技能图谱呈现清晰的阶梯性：学生需在回顾数据录入与格式化的基础上，深入理解单元格引用、公式与函数（如SUM、AVERAGE）的运算逻辑，并初步掌握创建图表以直观呈现数据规律的方法。这一过程不仅是技术操作，更是科学探究方法的数字化实践，学生经历“提出问题收集处理数据分析解释表达交流”的完整流程，这正是课标所强调的学科思想方法。其素养价值渗透于项目全程：在处理个人运动数据时培育严谨求实的科学态度；在分析群体数据趋势时理解健康生活的社会意义；在利用图表表达观点时发展基于证据进行说服的信息素养。这要求教学设计必须超越软件操作手册，指向真实的、有意义的問題解決。

学情诊断显示，八年级学生已具备Windows系统基础操作和文字/演示的使用经验，对Excel界面有初步接触，但大多停留在“电子表格”等同于“画格子”的浅层认知。其兴趣点在于用技术解决身边事，但障碍在于从具体问题到抽象公式的思维跨越，以及对“相对引用”、“函数参数”等概念的理解困难。常见误区是死记操作步骤而非理解计算逻辑。为此，教学需设计前置性微任务进行诊断，例如，快速调查“有多少同学尝试过用公式计算总分？”。在教学过程中，我将通过“屏幕广播演示关键步骤学生模仿操作即时巡堂捕捉典型错误”的方式进行动态评估。针对不同层次学生，提供差异化的“学习锦囊”：对基础薄弱者，提供“分步图解操作指南”；对进度领先者，则挑战其思考“如何用图表对比自己与班级平均运动量的差异？”，从而实现从“齐步走”到“个性化探索”的教学调适。二、教学目标

知识目标方面，学生将系统建构Excel数据处理的核心概念体系。他们不仅能准确说出工作表、单元格地址、公式与函数的基本含义，更能深入理解绝对引用与相对引用在计算中的本质区别，并能依据分析需求，有理有据地选择SUM、AVERAGE等常用函数以及合适的图表类型（如柱形图、折线图）来呈现数据内在规律，实现从“知道是什么”到“理解为什么用”和“决定怎么用”的认知深化。

能力目标聚焦于信息科技学科核心的信息处理与问题解决能力。学生能够独立完成从原始运动数据录入到生成分析报告的完整操作流程，特别是能够针对“计算一周总运动量”、“分析每日平均步数”等具体任务，自主设计并正确运用公式与函数进行计算。更进一步，他们能根据计算出的数据结果，创建恰当的图表，并能够从图表所呈现的趋势中，归纳出个人运动习惯的特点或问题，形成初步的数据分析结论。

情感态度与价值观目标将从冰冷的数字运算中生发温度。通过分析自身运动数据，学生将真切感受到信息技术对健康管理的赋能作用，从而激发利用数字化工具改善生活的积极意愿。在小组分享与讨论环节，期望学生能认真倾听同伴的分析，尊重不同的运动习惯与观点，并在思考“如何提升班级整体运动水平”时，自然流露出对集体健康的关切与责任感。

科学思维目标重点发展学生的计算思维与数据建模思维。课堂将引导学生经历“将实际的运动量分析问题转化为可计算的数据模型”这一关键思考过程。具体表现为，能够将“谁的运动更积极”这样的模糊问题，分解为“比较总步数”或“比较平均步数”等可量化、可操作的计算子任务，并运用公式和图表将抽象的数学关系进行可视化表达，从而形成用数据支撑观点的理性思维习惯。

评价与元认知目标旨在培育学生的批判性思维与自主学习能力。学生将依据清晰的量规（如：公式引用是否正确、图表标题是否清晰、结论是否有数据支撑）对本人及同伴的分析报告进行评价。在课堂尾声，通过引导性问题如“回顾一下，你今天是先搞懂了公式原理再操作，还是边操作边试出来的？哪种方式对你更有效？”，促使学生反思自己的学习策略与问题解决路径，为后续更复杂的数据处理学习积累元认知经验。三、教学重点与难点

教学重点确立为“在Excel中运用公式与函数进行数据计算，并依据分析目标创建合适的图表”。其依据源于课标对“数据加工与处理”能力的基础性要求，以及学业水平考试中对数据处理实践能力的常态化考查。这一重点内容是连接数据录入与深度分析的枢纽，掌握它意味着学生真正获得了让数据“说话”的关键能力，为后续学习数据筛选、排序乃至更复杂的数据分析奠定了不可替代的基础。理解并正确使用公式与函数，是本项目从数据“记录”走向数据“分析”的质变点。

教学难点在于“理解单元格引用方式（特别是相对引用）的逻辑，并能在不同计算情境中正确应用”。其预设依据来自对八年级学生抽象思维特点的把握：他们易于掌握具体的操作步骤，但难以内化“引用”这一指向关系而非固定值的抽象概念。常见错误表现为：当复制公式时，因不理解相对引用而导致计算范围错误；或是在需要固定某个单元格时，不知使用绝对引用符号（$）。难点成因在于，学生需在二维表格的坐标系中建立动态的“关系”思维，而非静态的“数值”思维。突破方向是通过直观类比（如“单元格地址就像门牌号，告诉Excel去哪里找数”）和精心设计的对比性任务，让学生在“试错观察总结”中自我建构概念。四、教学准备清单1.教师准备

1.1媒体与教具：多媒体教学电脑及投影系统、教学课件（内含项目情境动画、分步操作微视频、常见错误案例）、网络教学平台或班级共享文件夹。

1.2教学资源：学生用“个人运动量分析”半成品Excel文件（预设一周日期和运动项目列，数据为空）；“学习锦囊”分层指导卡（纸质或电子版）；课堂任务单与评价量规。2.学生准备

2.1预习任务：回忆并简单记录自己过去一周大致的每日运动情况（如步行、跑步时长）；尝试打开Excel，观察界面。

2.2物品准备：教材、笔记本。3.环境布置

3.1座位安排：机房座位按4人一组进行分区，便于小组内协作与讨论。五、教学过程第一、导入环节

1.情境创设与驱动问题提出：教师播放一段简短的动画，展示一位中学生通过智能手环数据发现自己久坐问题，进而制定运动计划的故事。随后转向学生：“同学们，你们手腕上的智能手环或手机里的健康APP，每天都在默默记录着什么？这些数字如果只是躺着睡觉，就太可惜了。我们能否像小侦探一样，让这些数据‘开口说话’，告诉我们自己运动的‘真相’呢？”由此，自然引出本节课的核心驱动问题：“如何利用Excel，对我们一周的运动量进行科学的计算、分析和可视化呈现，从而指导我们更健康地生活？”

1.1唤醒旧知与路径明晰：“要解决这个大问题，我们需要闯过几个技术关卡。首先，得把我们的运动数据‘请’进Excel这个强大的分析工坊（回顾数据录入与表格美化）；然后，学会让Excel自动替我们做加法和算平均数（核心：公式与函数）；最后，把算出来的结果变成一眼就能看懂的图表（图表创建与解读）。准备好了吗？我们的数据探索之旅，现在开始！”第二、新授环节

本环节采用支架式教学，通过一系列分解任务，引导学生逐步攻克核心知识与技能。任务一：建立个人运动数据档案

教师活动：首先，教师通过屏幕广播展示下发的半成品Excel文件，讲解表格结构（日期、运动类型、时长/次数等列）。“请大家先担任‘数据录入员’，将你准备的个人一周运动数据，准确地输入到对应单元格中。记住，规范是数据分析的第一步。”巡回指导，重点关注数据输入的准确性，并提醒学生使用“数据验证”等方法减少错误，比如：“看，如果在这里设置只能输入数字，是不是就能防止不小心输成汉字了？”

学生活动：打开教师下发的文件，根据个人记录，将一周的运动数据录入到指定单元格。部分学生尝试使用“数据验证”等功能确保输入规范。完成后，与小组成员简单比对数据差异。

即时评价标准：1.数据录入是否完整、准确，无空行或明显错误值。2.是否尝试或使用了至少一种数据规范化方法（如设置数字格式、使用数据验证）。3.在小组内能否清晰说明自己录入的数据含义。

形成知识、思维、方法清单：★数据规范化是分析的前提：原始数据必须准确、格式统一，后续计算才有意义。教学时可强调“垃圾进，垃圾出”的信息处理原则。▲Excel基础操作回顾：包括单元格选定、数据输入、修改以及简单的格式设置（如字体、对齐）。这是唤醒旧知、确保所有学生站在同一起点的重要步骤。从生活数据到电子表格的抽象：引导学生体会将日常活动转化为结构化数据的过程，这是建立数据模型思维的起点。任务二：探索让表格“自动计算”的魔法——公式入门

教师活动：提出子问题：“现在我想知道周三的总运动时长，该怎么做？”引导学生说出“用计算器加”或“心算”，进而引出Excel的公式概念：“其实，我们可以教Excel自己算。”演示在目标单元格输入“=B3+C3+D3”（假设数据在B、C、D列）并回车得到结果的过程。“注意看，这个‘=’号就像对Excel说：‘喂，要开始计算啦！’后面的就是计算式。”然后，改变原始数据中的一个值，让学生观察公式结果的变化。“看，神奇的事情发生了！我们改了一个数，结果自动更新了。这说明公式保存的是——？”

学生活动：跟随教师演示，在指定单元格输入简单公式计算某一天的运动总量。观察当源数据变化时，公式结果如何自动更新，并思考原因。尝试计算其他天的总量。

即时评价标准：1.是否能独立输入以“=”开头的公式。2.能否说出公式与其计算结果之间的动态关系。3.在修改源数据后，是否主动关注并确认公式结果已更新。

形成知识、思维、方法清单：★公式的构成与意义：公式以等号“=”开头，本质是告诉Excel一个计算规则或关系，而非固定的数值。这是理解Excel自动计算核心思想的关键。▲单元格地址的引用：公式“=B3+C3+D3”中的B3、C3等是单元格地址，代表对其中存储的数值进行引用。引用是建立动态计算关系的纽带。动态更新观念的建立：通过直观演示，让学生深刻体会电子表格相比纸质表格的最大优势——动态关联与自动重算，初步感受计算思维的效率之美。任务三：引入高效的计算助手——常用函数（SUM，AVERAGE）

教师活动：承接上一任务，提出新挑战：“用‘+’号相加一天的数据很方便，但如果我要计算一整周的总运动量，岂不是要写一个很长的加法公式？有没有更聪明的办法？”引出函数的概念：“Excel为我们准备了像‘求和机器人’（SUM）、‘求平均数机器人’（AVERAGE）这样的专业助手。”演示使用SUM函数计算一周总时长：点击“自动求和”按钮或输入“=SUM()”，并强调用鼠标拖选数据区域的过程。“看，这个括号里的B3:B9，就代表选中了从B3到B9这一片连续的数据，我们把它叫做‘区域’。以后请‘机器人’干活，得把‘原料’（数据区域）给它准备好。”随后，布置模仿任务，并要求学生尝试使用AVERAGE函数计算日均运动量。

学生活动：模仿教师操作，使用SUM函数计算自己一周运动总量。探索使用AVERAGE函数计算日均运动量。思考并回答：“SUM(B3:B9)和=B3+B4+…+B9，结果一样，但哪个更好？为什么？”

即时评价标准：1.是否能正确使用SUM或AVERAGE函数完成一次计算。2.是否理解函数括号内数据区域的含义，并能通过拖选正确指定区域。3.能否比较出函数相对于手动输入公式在效率与准确性上的优势。

形成知识、思维、方法清单：★函数的概念与使用：函数是预定义的、执行特定计算的公式。掌握其基本语法：函数名(参数)。SUM求和，AVERAGE求平均是数据处理中最基础的“脚手架”。▲数据区域的选择与表示：连续区域用“左上角单元格:右下角单元格”表示（如B3:B9）。这是函数正确运算的基础，务必掌握鼠标拖选的操作。效率与准确性的权衡：引导学生认识到，在信息化工具学习中，追求更高效、更不易出错的方法（使用函数）是核心目标之一，而非仅仅满足于完成任务。任务四：破解“复制公式”的谜题——相对引用探究

教师活动：这是突破难点的关键任务。教师设计一个对比实验：“现在，我想计算每天的‘运动总分’（假设有多项运动）。我在H3单元格输入公式‘=B3+C3+D3’，算出了周一的。那么，如何快速算出周二到周日的呢？”请学生尝试将H3单元格的公式向下拖动填充。“大家看看结果对不对？仔细看H4单元格里的公式自动变成了什么？”引导学生发现公式从“=B3+C3+D3”变成了“=B4+C4+D4”。“为什么它会自己变？这种‘会跟着位置变’的引用，就叫‘相对引用’。它就像在说：‘我要找的，是我左边第5、6、7列的那个格子的数。’所以位置变了，它找的目标也跟着变。”然后，提出反例：“如果我想在每一行都除以同一个‘目标值’（单元格K1），公式该怎么写才能保证复制时，K1这个地址‘固定不变’？”引出绝对引用（$K$1）的概念，并进行简要演示。

学生活动：动手将第一个公式向下拖动填充，观察后续单元格公式的变化，并与计算结果对照验证。在教师引导下，理解“相对引用”的含义。尝试在教师提供的示例中，使用绝对引用来解决“固定除数”的问题，并与同伴讨论两种引用方式的区别。

即时评价标准：1.能否成功通过拖动填充柄复制公式。2.能否通过观察公式栏，说出复制后公式发生了什么变化。3.能否在简单情境中区分何时使用相对引用，何时需要考虑绝对引用。

形成知识、思维、方法清单：★相对引用的概念与行为：这是本节课的思维难点与教学关键。相对引用是指当公式复制到其他位置时，引用地址会根据相对位置自动调整。这是Excel实现高效批量计算的基石。▲绝对引用的初步接触：通过在单元格地址的列标和行号前加“$”符号（如$K$1）可以锁定引用，使其在公式复制时不发生变化。为后续复杂计算埋下伏笔。探究式学习攻克难点：通过设计“观察操作发现总结”的探究流程，让学生自己发现规律，比直接讲授概念更能促进深度理解。可以问学生：“如果你是这个公式，你搬家（被复制）后，怎么找到你的‘老朋友’（原数据）？”任务五：让数据“一目了然”——图表的创建与初步解读

教师活动：“我们计算出了总运动量、平均运动量，但这些数字还不够直观。俗话说‘一图胜千言’，怎么让我们的分析结果更生动？”展示一组用柱形图呈现一周每日运动量的对比，以及用折线图呈现趋势变化的例子。“大家觉得，如果想突出比较每天谁多谁少，用哪个图好？如果想看变化趋势呢？”讲解图表创建的基本步骤：选中相关数据区域>插入选项卡选择图表类型>初步调整。“记住，图表是服务于分析目的的，你的目的是什么，就选什么样的图表。”布置任务：让学生为自己的一周运动量数据创建至少一种图表。

学生活动：根据教师的对比展示，讨论柱形图和折线图适用的不同场景。尝试为自己的数据创建图表，并添加图表标题。初步尝试解读自己的图表，例如：“从我的柱形图看，周末的运动量明显高于工作日。”

即时评价标准：1.是否能基于分析目的（比较或看趋势）选择合适的图表类型。2.能否独立完成从选择数据到生成图表的基本操作流程。3.能否从自己生成的图表中说出一句简单的发现或结论。

形成知识、思维、方法清单：★图表的选择与创建：图表是数据可视化的重要手段。柱形图适用于比较各类别数据的大小；折线图适用于显示数据随时间的变化趋势。选择取决于分析目标。▲图表的基本元素：认识图表标题、坐标轴、数据系列等基本元素，知道如何修改图表标题使其更明确。从计算到表达的提升：引导学生认识到，数据分析的最终目的是为了有效地传达信息。图表将抽象的数字转化为直观的图形，是进行信息表达与交流的关键技能，是信息素养的重要组成部分。第三、当堂巩固训练

设计分层、变式的训练任务，并提供及时反馈。

基础层（全体必做）：提供一份新的、结构简单的“班级阅读时间调查”样本数据（仅包含学生姓名和一周阅读时长）。要求学生：1.使用SUM函数计算总阅读时长。2.使用AVERAGE函数计算平均阅读时长。3.为每日阅读时长插入一个柱形图。“大家先确保能把这个标准流程走通，就像练好基本功。”

综合层（鼓励完成）：在基础数据上增加一列“阅读书目数量”。要求：1.计算每位学生的“平均每日每本书阅读时长”（需要两个数据相除，可能涉及绝对引用）。2.思考并选择用折线图还是柱形图来对比不同学生之间的这个新指标，并说明理由。“这一步有点挑战性了，需要你把刚学的几样功夫组合起来用。想想除法的分母要固定吗？”

挑战层（学有余力选做）：提出开放性问题：“如果我想用图表同时展示‘总阅读时长’和‘平均每日阅读时长’两个指标，你有什么创意方法吗？”提示可以尝试组合图表或使用辅助图表元素。“欢迎有想法的同学大胆尝试，Excel的图表功能很强大，看看你能玩出什么新花样。”

反馈机制：学生练习时，教师巡堂，重点指导基础层学生，收集综合层和挑战层的典型做法。练习后，通过屏幕广播展示12份优秀基础作品和1份有创意的挑战作品，邀请制作者简要分享思路（“你能告诉大家，你是怎么想到要固定那个单元格的吗？”）。同时，展示一个含有典型错误的案例（如图表选错数据区域），进行集体纠错与分析。第四、课堂小结

引导学生进行结构化总结与元认知反思。

“同学们，我们的数据探险快接近尾声了。谁能用一句话概括，今天我们让Excel帮我们做了哪三件大事？”引导学生梳理出“录入整理数据”、“用公式函数计算”、“用图表可视化”三大板块。然后，邀请学生尝试用思维导图的形式（教师可画框架）在黑板上共同回顾关键节点：公式的“=”号、SUM/AVERAGE函数、相对引用、图表类型选择等。

“回顾整个过程，你觉得哪个环节最有挑战？你是如何克服的？是反复尝试，是看‘锦囊’，还是问了同桌？”通过这样的元认知提问，帮助学生反思学习策略。“今天，我们不仅学会了Excel的几项操作，更重要的是，我们掌握了用数据来分析和表达生活问题的一种思维模式。这就是我们信息科技课要培养的核心能力。”

作业布置：必做作业：完善课堂上的个人运动量分析报告，包含数据表、至少两处计算（总、平均）、一个图表及一句分析结论。选做作业：调研家庭一周用电量或零花钱数据，尝试用Excel做类似分析，并思考如何用数据提出一个节约建议。六、作业设计

基础性作业：面向全体学生，旨在巩固最核心的操作技能与流程。要求学生完成并提交一份完整的“我的运动周报”Excel文件。文件必须包含：规范录入的一周个人运动数据；使用SUM和AVERAGE函数分别计算出的“周运动总量”与“日均运动量”；一个基于日运动量数据生成的、带有恰当标题的图表（柱形图或折线图）；在图表下方，用一句话写下自己的分析发现（如“我发现周三运动量最少，因为那天有考试”）。此作业强调过程的完整性与准确性。

拓展性作业：面向大多数已掌握基础技能的学生，旨在促进知识的情境化迁移应用。任务为“家庭数据小管家”：学生需选择一项家庭生活数据（如：一周家庭每日用电量、水费账单上的月度用水量、个人月度零花钱支出记录等），设计一个简单的数据表，并运用本节课所学的公式、函数及图表功能，制作一份简要的分析报告。报告需说明数据来源、展示了何种计算、图表试图说明什么问题，并基于分析提出一条切实可行的改进建议。此作业连接学校与家庭，体现信息技术的真实应用价值。

探究性/创造性作业：为学有余力、对数据处理有浓厚兴趣的学生设计，强调开放创新与深度探究。提供一份稍复杂的“校园篮球赛小组赛数据”（包含多个队伍、得分、篮板、助攻等字段）。挑战任务为：1.请你设计公式，计算各队伍的“场均得分”并排名。2.尝试创建一种能够同时对比两个以上指标（如得分与助攻）的图表（提示：可研究组合图、次坐标轴或雷达图）。3.基于你的分析，虚拟一场“最有价值球员（MVP）”的颁奖词，并说明你的数据依据。此作业鼓励学生探索软件的高级功能，并进行基于数据的简单论证。七、本节知识清单及拓展

★1.数据规范化：在数据分析前，确保原始数据准确、格式统一是至关重要的第一步。错误或格式混乱的数据会导致后续所有计算和分析失去意义。教学提示：可类比为“工欲善其事，必先利其器”，整理好数据就是磨快分析的“刀”。

★2.Excel公式：以等号“=”开头，用于执行计算或进行逻辑比较的表达式。公式的本质是定义一种计算关系，而非存储固定结果。例如，=A1+B1定义的是A1与B1单元格数值的求和关系。

★3.单元格引用：在公式中用于指代特定单元格或单元格区域地址的方式。它是公式动态性的来源。分为相对引用（如A1）、绝对引用（如$A$1）和混合引用（如A$1或$A1）。相对引用是默认方式，也是理解函数复制行为的关键。

★4.常用函数SUM与AVERAGE：函数是预定义好的公式。SUM(范围)用于计算指定范围内所有数值的和；AVERAGE(范围)用于计算指定范围内所有数值的算术平均值。它们极大地提升了批量数据计算的效率和准确性。

★5.数据区域表示：用于在函数中指定一片连续的单元格。表示方法为“左上角单元格地址:右下角单元格地址”，例如B2:D10表示从B2到D10的矩形区域。正确选择区域是函数发挥作用的前提。

★6.相对引用原理：当包含相对引用的公式被复制到其他位置时，引用地址会根据公式所在新位置与原位置的相对偏移量自动调整。例如，将=A1从C1复制到C2，公式会自动变为=A2。这是实现快速填充计算的核心机制。

▲7.绝对引用应用：在单元格地址的列标和/或行号前添加美元符号$可锁定引用。当公式复制时，绝对引用部分不会改变。常用于公式中需要固定指向某个特定单元格（如税率、单价）的情况。例如，=B2$C$1，向下复制时，B2会变为B3，但$C$1始终保持不变。

★8.图表类型选择：图表的选择服务于数据分析目的。柱形图最适合比较不同类别数据之间的多少或大小差异。折线图最适合显示数据随时间或有序类别变化的趋势。教学口诀：“比大小，用柱状；看趋势，用折线。”

★9.图表创建基本流程：①选择需要绘制的数据区域（包括可能的数据标签）。②在“插入”选项卡中选择合适的图表类型。③生成图表后，可通过“图表工具”对标题、坐标轴、图例等元素进行修改和美化，使图表更清晰、专业。

▲10.初步数据分析思维：数据分析不仅仅是计算和绘图，更重要的是从结果中提取信息、形成观点。例如，看到柱形图中某日数据突高，应思考背后的原因（是否当天有体育课？）；看到折线图呈上升趋势，可推断行为习惯的积极变化。

▲11.信息社会责任在数据处理中的体现：在使用数据进行分析和表达时，应保证数据的真实性，不伪造、不篡改；在引用他人数据或结论时应注明来源；利用数据分析结果为个人或集体提供积极、健康的建议，技术向善。

▲12.计算思维的体现：本节课完整体现了计算思维中的“分解”（将运动量分析分解为录入、计算、绘图等步骤）、“模式识别”（发现数据间的关系）、“抽象”（用公式和函数描述计算规则）和“算法”（执行从数据到图表的操作流程）过程。八、教学反思

（一）教学目标达成度分析从假设的课堂实况来看，知识目标与能力目标的达成度较高。绝大多数学生能独立完成公式输入、使用SUM/AVERAGE函数及创建基础图表，随堂练习的正确率是直观证据。情感目标在项目情境的浸润下得到较好落实，学生在分享个人运动分析时表现出积极态度。然而，科学思维目标中的“数据建模”思维，以及评价目标中的“依据量规进行批判性评价”，仅在一部分学生身上有明显体现。反思：核心驱动问题虽已提出，但在任务推进中，对“为何选择此公式/图表”的追问深度不够，导致部分学生仍停留在操作模仿层面。后续需在每一个任务小结时，强制插入“决策理由分享”环节。

（二）核心教学环节有效性评估任务四（相对引用探究）的设计是有效的，通过“复制观察发现”的路径，超过七成学生能自己说出“公式里的地址会跟着变”这一现象，为理解概念奠定了基础。但绝对引用的引入略显仓促，作为难点拓展，时间分配不足，导致部分学生产生了混淆。