1.2 需求分析与整体解决方案的制订教学设计高中信息技术教科版2019选择性必修3 数据管理与分析-教科版2019

1.2需求分析与整体解决方案的制订教学设计高中信息技术教科版2019选择性必修3数据管理与分析-教科版2019课题：课时：1授课时间：2025教学内容一、教学内容本节课选自教科版2019选择性必修3《数据管理与分析》1.2节，内容包括：需求分析的目的与基本步骤（明确目标、收集需求、分析需求），整体解决方案的制订流程（数据采集方案设计、数据存储方案规划、数据分析方法选择、结果呈现方式确定），以“校园运动会成绩管理”项目为例，结合课本案例讲解需求分析的方法与整体解决方案的制订要素，培养学生从需求出发设计数据管理与分析方案的能力。核心素养目标二、核心素养目标通过需求分析与整体解决方案的制订，培养信息意识，使学生能主动识别数据管理项目的需求，理解需求对分析方向的重要性；发展计算思维，学会分解需求分析步骤，设计逻辑化的数据采集、存储与分析方案；提升数字化学习与创新素养，能结合实际场景制订整体解决方案，优化数据管理流程；强化信息社会责任，在方案设计中考虑数据安全与隐私保护，树立合规使用数据的意识。教学难点与重点1.教学重点

（1）需求分析的核心步骤：明确目标（如运动会成绩管理的核心目标）、收集需求（如班主任需班级排名、教练需运动员成绩分析）、分析需求（区分功能性与非功能性需求）。

（2）整体解决方案制订的关键要素：数据采集方案（如成绩录入方式）、存储方案（如数据库表结构设计）、分析方法（如排名计算公式）、呈现方式（如成绩报表可视化）。

2.教学难点

（1）需求转化为技术方案：学生易将“需要成绩排名”等模糊需求直接等同于技术实现，需引导其拆解为“采集原始数据→设计存储字段→编写排名算法”的完整链路。

（2）解决方案的系统性思维：学生常孤立设计各环节（如仅关注数据采集，忽略存储与分析的关联性），需通过案例强调方案需覆盖“采集-存储-分析-呈现”全流程的协同性。教学资源软硬件资源：多媒体教室（投影仪、交互白板）、学生用计算机（安装Excel、SQLite数据库软件）、校园运动会成绩管理案例原始数据包。

课程平台：学校在线学习平台（用于发布需求分析任务书、解决方案设计模板、小组协作空间）。

信息化资源：课本配套“需求分析步骤”微课视频、“整体解决方案设计案例”演示文稿、需求分析模板（含目标、收集、分析三栏）、解决方案设计表（采集、存储、分析、呈现四模块）。

教学手段：案例教学法（课本1.2节运动会成绩案例）、任务驱动法（分组完成“班级运动会成绩管理方案”设计）、小组讨论法（需求梳理与方案优化环节）。教学过程（一）情境导入，引发思考（5分钟）

同学们，上周我们学校刚结束秋季运动会，你们还记得比赛结束后，老师最头疼的问题是什么吗？（停顿，观察学生反应）对，就是成绩统计！比如田赛项目的跳远，每个班级有3名同学参赛，要记录每次试跳成绩，还要计算最好成绩；径赛项目的100米，要记录每个选手的用时，还要排出班级名次。如果手工统计，不仅容易算错，还很难快速分析出哪个班级整体表现最好，哪些同学需要加强训练。今天我们就来学习如何用数据管理的思路解决这个问题——1.2需求分析与整体解决方案的制订，这也是课本里“校园运动会成绩管理”项目的核心内容。

（二）新课讲授：需求分析——解决问题的“第一步”（15分钟）

首先，我们要明确：任何一个数据管理项目，都不是直接动手做，而是要先做需求分析。课本第6页明确说了，需求分析的目的就是“搞清楚项目到底要做什么，为谁做，达到什么效果”。具体分三步：

第一步，明确目标。比如运动会成绩管理，目标是什么？（引导学生回答）对，就是“准确记录所有参赛成绩，快速生成个人和班级排名，为后续训练提供数据支持”。这个目标必须具体，不能模糊地说“管理成绩”，否则后面设计方案会跑偏。

第二步，收集需求。不同角色需求不一样。班主任可能想知道“班级总分排名”，教练可能需要“每个项目的运动员成绩分析”，学生可能关心“自己的个人最好成绩”。课本第7页的案例里，就列出了“教务处、班主任、体育组、学生”四个角色的需求，你们在收集需求时，也要学会站在不同用户角度思考。现在请大家拿出课本，看看表格里每个角色的具体需求是什么？（等待学生阅读）对，教务处要“全校成绩汇总表”，体育组要“破纪录名单”，这些都是我们必须满足的。

第三步，分析需求。要把收集到的需求分类，区分“功能性需求”和“非功能性需求”。功能性需求是“必须实现的功能”，比如“录入成绩后自动计算排名”；非功能性需求是“对系统的要求”，比如“数据录入要方便”“计算结果要准确”。课本第8页的案例里，“支持多用户同时录入成绩”就是功能性需求，“数据保存安全”就是非功能性需求。现在请大家思考：运动会成绩管理中，“成绩录入界面要简单易用”属于哪种需求？（引导学生回答）对，是非功能性需求，因为它不直接涉及计算功能，而是对操作体验的要求。

（三）新课讲授：整体解决方案——把需求“落地”的“路线图”（20分钟）

需求分析清楚后，就要制订整体解决方案。课本第9页说，解决方案就像“施工图纸”，要明确“数据从哪来、存在哪、怎么算、怎么展示”。具体包括四个关键要素：

1.数据采集方案：明确“采集什么数据、怎么采集”。运动会需要采集哪些数据？（引导学生回答）对，包括“运动员信息（姓名、班级、学号）”“比赛信息（项目、组别、赛次）”“成绩信息（成绩、破纪录标志）”。采集方式呢？如果是小型运动会，可以用Excel在线表单让体育委员填写；如果是大型运动会，可能需要专用录入系统。课本第10页的案例里，就用了“Excel在线表单+人工核对”的方式，既方便又不容易错。

2.数据存储方案：设计“数据存到哪、怎么存”。最常用的是数据库，但你们现在可能更熟悉Excel。用Excel存储的话，要设计表格结构。比如“运动员信息表”要有“姓名、班级、学号”列，“比赛成绩表”要有“项目、姓名、成绩、班级”列。课本第11页的案例里，就设计了两个关联表格，这样查询某个班级的成绩时，就能通过“姓名”列关联起来。现在请大家思考：如果直接把所有数据存在一个表格里，会有什么问题？（引导学生回答）对，会有重复数据（比如同一个学生参加多个项目，姓名班级重复），而且查询不方便，所以必须分表存储，用“关键字段”关联。

3.数据分析方法：确定“用什么方法处理数据”。运动会成绩最常用的分析就是“排序”和“计算”。比如计算班级总分，要把每个学生的成绩按项目分类，再求和；排名的话，Excel的“RANK函数”就能搞定。课本第12页的案例里，就用了“排序+条件格式”来突出显示前3名，用“SUMIF函数”计算班级总分。现在请大家打开课本第12页，看看“数据分析方法”表格里，每个分析任务用了什么函数？（等待学生阅读）对，“个人成绩排名”用RANK，“班级总分”用SUMIF，“破纪录统计”用COUNTIF，这些都要熟练掌握。

4.结果呈现方式：选择“怎么展示结果更直观”。数据不能只存在表格里，还要让人一眼看懂。比如“班级总分排名”用柱状图，“个人成绩变化”用折线图，“破纪录人数”用饼图。课本第13页的案例里，就设计了“成绩总报表”（表格）、“班级排名图”（柱状图）、“项目分析报告”（文字+图表）三种呈现方式，满足不同用户的需求。现在请大家思考：如果给班主任看“班级总分排名”，用表格还是图表更好？（引导学生回答）对，用柱状图，因为图表能更直观地看出班级之间的差距。

（四）学生活动：分组设计“班级运动会成绩管理方案”（25分钟）

好了，现在请大家分成4人小组，每组选择一个“真实场景”（比如“班级跳远比赛”“年级100米比赛”“全校运动会田赛项目”“全校运动会径赛项目”），用我们刚学的知识，完成“需求分析”和“整体解决方案”设计。老师给大家提供了“需求分析模板”（含目标、收集需求、分析需求三栏）和“解决方案设计表”（含采集、存储、分析、呈现四模块），参考课本案例填写。

（教师巡回指导，针对学生问题点拨）

第一组选的是“班级跳远比赛”，你们的需求收集里只写了“记录成绩”，有没有考虑其他角色？比如体育委员可能需要“选拔参赛选手”，同学可能需要“知道自己有没有进步”，这些都要加进去。

第三组设计的存储方案只用了一个表格，跳远比赛每个同学有3次试跳成绩，存在一个表格里怎么区分？应该设计“试跳成绩表”，包含“姓名、班级、第1次成绩、第2次成绩、第3次成绩、最好成绩”列，这样才清晰。

第五组的分析方法里，写“用Excel排序”，怎么排序？是按“最好成绩”降序，还是按“平均成绩”降序？要明确说明，比如“按最好成绩降序排序，生成个人排名”。

（五）成果展示与点评（15分钟）

现在请每组派代表展示方案，其他组认真听，等下要点评。

第一组（班级跳远比赛）：需求分析里明确目标为“记录班级10名同学的3次试跳成绩，计算最好成绩和班级平均成绩”，收集了体育委员（选拔选手）、同学（个人成绩）、老师（班级整体表现）的需求，区分了功能性需求（录入成绩、计算最好成绩）和非功能性需求（数据录入快、计算准确）。解决方案设计：采集用“纸质表单+人工录入”，存储分“运动员信息表”和“试跳成绩表”，分析用“MAX函数计算最好成绩”“AVERAGE函数计算班级平均成绩”“RANK函数排名”，呈现用“成绩总报表”和“班级平均成绩柱状图”。很好，需求收集很全面，存储方案分表设计合理，但要注意“纸质表单容易出错”，可以建议“用Excel在线表单，设置数据验证（比如成绩必须是数字）”。

第三组（年级100米比赛）：需求分析里提到要区分“预赛”和“决赛”成绩，这点很好，说明考虑了比赛流程。解决方案设计：采集用“体育老师专用录入系统”（模拟），存储设计“预赛成绩表”和“决赛成绩表”，分析用“IF函数判断是否晋级决赛”“RANK函数决赛排名”，呈现用“晋级名单表”和“决赛成绩排名图”。思路清晰，但“专用录入系统”对我们来说太复杂，可以简化为“Excel在线表单，设置‘赛次’列（预赛/决赛）”，更符合实际。

（六）课堂总结与升华（5分钟）

同学们，今天我们学习了需求分析和整体解决方案的制订。核心有两点：一是需求分析是“地基”，必须站在不同用户角度，把模糊的需求变成明确的功能；二是解决方案是“框架”，要覆盖“采集-存储-分析-呈现”全流程，让数据“流得进、存得下、算得准、看得懂”。就像课本第14页说的，“好的数据管理方案，不是越复杂越好，而是越贴合需求越好”。下节课我们将学习“数据采集与预处理”，今天设计的方案里，如果采集的数据有错误（比如成绩输错单位），怎么办？带着这个问题预习课本第15-17页，下节课我们一起来解决！学生学习效果1.**信息意识提升**

学生能主动识别数据管理项目的核心需求。例如在"校园运动会成绩管理"项目中，学生能准确区分教务处（全校成绩汇总）、班主任（班级排名）、体育组（破纪录统计）、学生（个人成绩）等不同角色的需求，并能将模糊表述转化为具体功能点，如"录入成绩后自动计算班级总分排名"。通过课本案例的对比分析，学生掌握了需求收集的全面性原则，避免遗漏关键用户视角。

2.**计算思维强化**

学生具备需求分解与方案设计能力。在"班级跳远比赛"任务中，学生能将"记录成绩"这一简单需求拆解为：数据采集（运动员信息+3次试跳成绩）、数据存储（分表设计：运动员信息表、试跳成绩表）、数据分析（MAX函数计算最好成绩、RANK函数生成排名）、结果呈现（成绩报表+班级平均成绩柱状图）。针对"纸质表单易出错"的问题，学生能自主提出解决方案：使用Excel在线表单设置数据验证（成绩列限制为数字格式），体现问题解决能力。

3.**数字化学习与创新**

学生能独立设计完整的数据管理方案。在"年级100米比赛"项目中，学生区分了预赛与决赛的数据流，设计"预赛成绩表"（含晋级标志列）和"决赛成绩表"，使用IF函数（"=IF(晋级标志='是',决赛成绩,空值）"）自动生成晋级名单。针对复杂需求（如"跨班级成绩对比"），学生创新性设计"班级虚拟编号"字段，通过VLOOKUP函数关联两个表格，实现跨表数据统计。

4.**信息社会责任内化**

学生在方案设计中主动考虑数据安全与隐私保护。例如在"全校运动会"方案中，学生提出：成绩录入账号分级管理（体育老师可修改成绩，学生仅可查看）、敏感字段（如学生身份证号）加密存储、数据访问日志记录等安全措施。通过课本第14页的"数据合规"案例讨论，学生理解了"数据最小化采集原则"，在需求分析阶段主动删除非必要字段（如家庭住址），仅保留学号、姓名、班级等必要信息。

5.**技术工具应用能力**

学生熟练掌握Excel在数据管理中的核心功能。在解决方案设计中，学生能精准应用：

-数据采集：创建在线表单（含下拉菜单选择项目、数据验证设置成绩范围）

-数据存储：设计关联表结构（通过"学号"字段关联运动员信息与成绩表）

-数据分析：组合使用RANK（排名）、SUMIF（班级总分）、COUNTIF（破纪录统计）函数

-结果呈现：根据用户需求选择图表类型（柱状图展示班级总分、折线图分析个人成绩趋势）

6.**方案优化能力**

学生具备方案迭代意识。在"全校运动会"方案初稿中，学生仅设计了"最终成绩表"，经教师引导后补充了"实时进度表"（记录各项目完成情况），解决了"比赛过程中无法实时掌握进展"的问题。通过小组互评环节，学生能指出方案缺陷（如"未考虑网络中断时的数据备份"），并提出解决方案：本地缓存+定期同步机制。

7.**学科迁移能力**

学生能将本节课方法迁移至其他场景。例如在"班级图书借阅管理"项目中，学生直接套用"需求分析三步法"：明确目标（高效借还+图书流通统计）、收集需求（学生：快速查询图书；图书管理员：逾期提醒；班主任：阅读量分析）、分析需求（功能性需求：扫码借还；非功能性需求：界面简洁）。解决方案中采用"二维码+Excel"模式，实现低成本高效管理，体现知识迁移与应用能力。

8.**团队协作效能**

学生在分组任务中形成标准化协作流程。通过"需求分析模板"和"解决方案设计表"的分工填写（1人负责需求收集、1人负责存储设计、1人负责分析函数、1人负责呈现方式），学生掌握模块化协作方法。在"班级运动会成绩管理"方案展示中，小组能清晰阐述各环节逻辑关联（如"采集的数据如何通过学号关联到存储表，再通过分析函数生成排名"），体现团队成果的整合能力。

综上，学生通过本节课学习，不仅掌握了需求分析与方案制订的核心方法，更形成了"以用户需求为导向、以数据流程为主线"的系统思维，为后续"数据采集与预处理""数据可视化"等章节的学习奠定坚实基础。板书设计①需求分析核心步骤

明确目标：项目目的（如运动会成绩管理目标）、服务对象（教务处、班主任、体育组、学生）

收集需求：角色需求（教务处-全校汇总、班主任-班级排名、体育组-破纪录、学生-个人成绩）

分析需求：功能性需求（录入、计算、排名）、非功能性需求（易用、准确、安全）

②整体解决方案制订要素

数据采集方案：采集内容（运动员信息、比赛信息、成绩信息）、采集方式（Excel表单、人工录入）

数据存储方案：表结构设计（分表存储：运动员信息表、比赛成绩表）、关联字段（学号、姓名）

数据分析方法：函数应用（RANK排名、SUMIF班级总分、COUNTIF破纪录统计）、分析逻辑（排序、条件格式）

结果呈现方式：图表类型（柱状图班级排名、折线图个人趋势、表格总报表）、用户适配（班主任-图表、学生-明细）

③系统思维与核心原则

需求导向：需求是方案基础，避免盲目设计

全流程协同：采集→存储→分析→呈现各环节关联

课本核心观点：“贴合需求的方案才是好方案”，非越复杂越好典型例题讲解①题目：某校运动会需设计“班级篮球赛成绩管理方案”，请列举教务处、体育组、班主任、学生四个角色的核心需求。

答案：教务处需全校各班级比赛成绩汇总表；体育组需各场次比赛详细记录及晋级分析；班主任需班级整体排名及球员个人表现；学生需个人得分及班级胜负情况。

②题目：针对“班级篮球赛成绩管理”，设计数据存储方案，需包含哪些表格及关键字段？

答案：设计“球员信息表”（字段：学号、姓名、班级、球衣号）和“比赛成绩表”（字段：场次编号、球员学号、得分、篮板、助攻），通过“学号”字段关联。

③题目：若需统计“班级篮球赛场均得分最高的球员”，应使用Excel中的哪个函数？如何应用？

答案：使用AVERAGEIF函数，公式为“=AVERAGEIF(比赛成绩表!球员学号,球员信息表!学号,比赛成绩表!得分)”，计算每个球员所有比赛得分的平均值。

④题目：为班主任展示“班级篮球赛胜负趋势”，应选择哪种图表类型？说明理由。

答案：折线图，能直观展示班级每场比赛得分变化及胜负波动趋势，便于分析整体表现。

⑤题目：将“班级篮球赛成绩管理”需求“快速生成班级排名”拆解为解决方案步骤。

答案：数据采集：记录每场比赛球员得分；数据存储：按场次和球员存储成绩；数据分析：用SUMIF函数计算球员总得分，RANK函数生成班级排名；结果呈现：生成班级排名表及柱状图。教学反思与改进上完这节课，我让学生分组提交了运动会成绩管理方案，发现不少小组在需求分析阶段就漏掉了“数据安全”这类非功能性需求，还有组把所有数据堆在一个表格里，完全没考虑分表存储。看来课本里强调的“需求三步法”和“解决方案四要素