小学四年级信息技术：用电子表格发现数据的秘密-初步体验数据计算与图表可视化

小学四年级信息技术：用电子表格发现数据的秘密——初步体验数据计算与图表可视化

  一、指导思想与理论依据

  本教学设计以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为纲领，深度融合计算思维、数字化学习与创新两大核心素养。课程设计超越单纯的软件操作技能训练，定位于在真实问题解决中培养学生的数据意识与信息处理能力。理论层面，建构主义学习理论为本课提供了框架，强调学生在已有的数学认知与生活经验基础上，通过主动探究和协作，构建关于数据组织、计算与表达的意义理解。同时，项目式学习（PBL）理念贯穿始终，将学习内容嵌入到“班级阅读情况分析”这一贴近学生生活的微项目情境中，使知识获取与能力培养在完成有意义的任务过程中自然发生。跨学科视角上，本课紧密联系小学数学的统计图表知识，并向前延伸至数据处理的自动化与可视化，为学生构建从数据收集、整理、计算到分析的完整认知链条，初步体验用数字化工具有效支撑研究性学习的过程。

  二、教学背景分析

  （一）教材分析

  本课教学内容源于地方教材“数据处理”单元的核心环节。教材前一课通常聚焦于数据的录入与表格的初步格式化，为本课的计算功能学习奠定了基础。后续课程将深化至图表的创建与数据分析报告的撰写。因此，本课在整个单元中起着承上启下的关键作用，是从“静态数据记录”迈向“动态数据分析”的转折点。教材内容通常以介绍求和、平均值等基本计算功能为主，形式较为传统。本设计在此基础上，进行了大幅度的优化与重构，将离散的功能点整合于一个连贯的、有驱动性的问题情境中，并引入了自动填充、简单函数应用（如SUM,AVERAGE）以及计算结果的即时可视化感知，使学习更具整体性和探究性，深度契合新课标“原理与实践并重”的要求。

  （二）学情分析

  教学对象为小学四年级学生。在认知基础方面，学生已具备以下条件：第一，在数学学科中，已系统学习过整数、小数的四则运算，并对平均数、统计表、条形统计图有初步概念；第二，在信息技术前序课程中，已掌握计算机基本操作、汉字输入，并初步学习了电子表格软件的界面构成、单元格概念及基本数据录入技能。在心理特征与能力倾向方面，该学段学生好奇心强，对直观、动态的操作反馈兴趣浓厚，但注意力持久性有限，抽象的逻辑思维仍在发展中。他们习惯于具象思维，对于“公式”这样的抽象概念可能感到陌生。因此，教学需将抽象的计算逻辑转化为直观、可操作、即时反馈的步骤，并通过游戏化、故事化的任务设计维持学习动机。潜在的困难在于：部分学生对单元格地址引用这一核心机制的理解可能存在障碍，易将公式与具体数值混淆。教学将通过巧妙的类比（如“地址”与“信箱”）和层层递进的探究活动予以突破。

  （三）教学环境与资源准备

  硬件环境为配备多媒体教学系统与投影设备的计算机网络教室，确保学生一人一机。软件环境需统一安装主流电子表格软件（如WPS表格或MicrosoftExcel）。教学资源包括：1.教师端：精心设计的“班级阅读情况分析”半成品电子表格文件，内含预设的阅读书目、学生姓名及阅读页数字段，但总计、平均阅读量等关键数据空缺；用于环节过渡与知识总结的交互式课件；用于展示计算思维过程的可视化动画。2.学生端：接收上述半成品表格文件，并准备个人或小组的探究记录单（电子或纸质）。所有资源均通过局域网教学平台或云存储空间便捷分发与收集。

  三、教学目标

  （一）核心素养目标

  1.发展计算思维：通过分析“如何快速得到阅读总量和平均量”这一问题，学会将复杂的数据处理任务分解为“输入公式-引用数据-执行计算-填充应用”的清晰步骤，并运用模式识别理解自动填充的规律，体验利用自动化工具提升效率的算法思想。

  2.提升数字化学习与创新能力：在利用电子表格解决实际统计问题的过程中，感受数字化工具相对于手工计算的优势，初步形成主动运用数字工具辅助学习与探究的意识，并能创造性地将计算结果通过简单图表进行初步可视化表达。

  （二）知识与技能目标

  1.理解电子表格中公式的基本概念，掌握公式必须以“=”开头的书写规则。

  2.学会在公式中正确引用单元格地址（如A1,B2）来进行计算，理解相对引用的基本意义。

  3.掌握使用“自动填充柄”快速公式、完成批量计算的操作方法。

  4.初步了解SUM、AVERAGE两个常用函数的基本用法，并能与直接公式计算进行对比。

  5.能够根据计算结果，快速插入并初步解读与之对应的条形图或柱形图。

  （三）过程与方法目标

  经历“发现问题-提出计算需求-探索解决方法-验证结果-迁移应用”的完整探究过程，在动手实践、小组协作、交流分享中学会利用电子表格进行数据计算与分析的基本方法。

  （四）情感态度与价值观目标

  在分析班级自身数据的过程中，感受数据的力量，激发对信息科技学科的兴趣；通过成功解决实际问题，获得运用技术工具的成就感；在小组协作中培养认真细致、乐于分享的科学态度。

  四、教学重点与难点

  （一）教学重点

  1.电子表格公式的书写规则与单元格地址引用的方法。

  2.使用自动填充功能高效完成同类计算。

  （二）教学难点

  1.理解公式中“单元格地址引用”的动态逻辑（相对引用），区别于静态数值，明白“为什么拖动填充后，公式会自动变化”。

  2.根据实际问题的需求，选择合适的计算方法（直接算术公式vs.内置函数）。

  五、教学实施过程（总计两课时，80分钟）

  第一课时：公式初探——计算班级阅读总里程

  （一）情境导入，揭示课题（预计时间：8分钟）

    教师活动：播放一段简短的“班级读书月”活动回顾视频或展示几张活动照片，创设亲切的真实情境。随后，提出问题：“同学们，读书月里大家读得如火如荼，我们的‘阅读小火车’记录墙上贴满了记录单。现在，老师想知道我们全班同学这个月总共‘跑’了多少页的‘阅读里程’？哪位同学能说说，如果用数学方法，我们该怎么算？”

    学生活动：回忆并回答，通常会提出“把每个人的页数加起来”。

    教师活动：给予肯定，并出示一张模拟的纸质阅读记录表。“如果我们有40位同学，老师手动加起来，容易出错，速度也慢。信息技术能不能帮我们快速、准确地完成这个‘超级加法’呢？今天，我们就请出一位数字世界里的‘计算超人’——电子表格的计算功能，让它来帮我们‘算一算’数据的秘密！”自然引出课题，并分发“班级阅读情况表（初版）”电子文件。

    设计意图：从学生亲身参与的班级活动切入，激发学习兴趣和内在需求。通过对比手动计算的繁琐与可能产生的误差，凸显电子表格计算功能的实用价值，使学生产生学习新工具的强大动机。

  （二）任务驱动，探究公式输入（预计时间：20分钟）

    任务一：计算第一位同学的阅读总量。

    教师活动：引导学生打开表格文件，观察数据结构（A列姓名，B、C、D列分别为三本书的阅读页数，E列计划放置“个人总页数”）。提问：“要计算‘李明’同学的总页数，在E2单元格里，我们应该告诉计算机做什么运算？”学生回答“B2+C2+D2”后，教师追问：“直接输入‘B2+C2+D2’行吗？计算机能看懂这是指令还是普通文字？”

    学生活动：尝试输入，发现被当作文本显示，无法计算。

    教师活动：揭示关键规则：“在电子表格的世界里，要发动‘计算超人’，必须念出‘咒语’——也就是先输入一个等号‘=’。这等于告诉电脑：‘注意，我后面要的是一个计算公式！’”教师演示正确输入“=B2+C2+D2”并按回车键。

    学生活动：模仿操作，在E2单元格中输入公式，计算出第一位同学的总页数。

    教师活动：组织“火眼金睛”小游戏：在屏幕上展示几个公式示例（如“B2+C2+D2”、“=B2+C2+D2”、“=B2，C2，D2”、“=B2C2D2”），让学生快速判断哪个是正确的。强化“=”开头以及使用正确运算符（+）的要点。

    设计意图：通过“尝试-错误-解惑”的探索过程，让学生深刻理解公式必须以“=”开头的核心语法，这个认知是通过主动建构而非被动灌输形成的。

  （三）突破难点，理解地址引用（预计时间：12分钟）

    教师活动：提出关键性问题：“老师发现，有些同学是这样输入的：‘=125+98+76’（假设是B2，C2，D2的实际值），也算出了结果。这样行不行？和‘=B2+C2+D2’有什么区别？”引导学生对比思考。

    学生活动：小组讨论，尝试回答。可能意识到直接写数字，如果原数据改了，结果不会变。

    教师活动：采用类比法讲解：“单元格就像一个带门牌号（地址）的小房间，里面住着数据。用‘B2+C2+D2’就像是告诉计算超人：‘请去B2房间、C2房间、D2房间把里面的数字拿出来相加。’这样，如果房间里的数字更新了（比如李明后来多读了几页），超人会自动重新计算。而直接写‘125+98+76’，就像是把数字从房间里拿出来一次就固定了，房间里数字再变，它也不知道。我们希望计算是‘智能联动’的还是‘固定死’的？”

    学生活动：理解“引用地址”意味着建立动态联系。教师可让一位学生修改B2单元格的数值，让大家观察E2结果是否自动变化，直观验证。

    设计意图：此环节是攻克难点的关键。通过对比设疑、生活化类比和动态验证，将抽象的“单元格引用”概念具体化、形象化，帮助学生建立“公式关联的是数据位置而非固定值”这一核心计算思维。

  （四）发现规律，掌握自动填充（预计时间：15分钟）

    任务二：快速计算所有同学的个人总页数。

    教师活动：“我们已经算好了李明的总页数。还有39位同学，难道要一个一个输入39次公式吗？这可不‘超级’！‘计算超人’有没有更厉害的本领？”引导学生观察E2单元格右下角的小方块（填充柄），提示“试试用鼠标拖动它”。

    学生活动：尝试向下拖动E2单元格的填充柄至最后一名同学所在行。

    教师活动：邀请成功的学生分享操作。然后，抛出探究性问题：“请同学们双击E3、E4等单元格，看看里面的公式是什么？和E2的公式一样吗？发生了什么变化？为什么会有这样的变化？”

    学生活动：检查发现，E3中公式变成了“=B3+C3+D3”，E4中是“=B4+C4+D4”……由此发现规律：填充时，公式中引用的行号会自动递增。

    教师活动：总结并引入“相对引用”的概念（暂不提术语，可描述为“公式会跟着单元格位置相对变化”），这就是“自动填充”的魔法原理。它体现了计算机善于处理重复性、有规律任务的强大能力。

    设计意图：从重复操作的烦恼引出“自动填充”的需求，符合认知逻辑。通过让学生观察填充后公式的变化，自主发现“相对引用”的规律，这是对计算思维中“模式识别”与“抽象”能力的直接锻炼。

  （五）首课小结与延伸思考（预计时间：5分钟）

    教师活动：引导学生回顾本课收获：发动“计算超人”的咒语（=）、告诉超人数据在哪里（单元格地址）、让超人批量工作（自动填充）。并提出课后思考题：“除了用‘+’号连加，计算总和有没有更简洁的‘高级咒语’？下节课我们将揭晓。另外，请大家思考，如果我们还想知道全班同学平均每人读了多少页，又该怎么计算呢？”

    设计意图：梳理本课核心知识点，形成结构化认知。通过提问为下节课的函数学习与平均值计算埋下伏笔，保持学习连贯性。

  第二课时：函数助力与图表初现——分析阅读整体情况

  （一）温故知新，引出函数（预计时间：10分钟）

    教师活动：简要回顾上节课内容，并请学生演示计算某一列（如“《西游记》阅读页数”列）所有同学的总和，要求使用公式和自动填充（先求和，再填充）。学生可能会在底部单元格输入“=B2+B3+...+B41”的长公式。

    教师活动：“这个公式写起来太长了，容易出错。计算超人其实有一本‘咒语手册’，里面记录了很多预先写好的‘高级咒语’，专门处理这类常用计算。比如，求和的‘高级咒语’就叫SUM。”演示在空白单元格输入“=SUM(B2:B41)”并解释：“SUM是函数名，括号里的B2:B41是告诉函数从B2加到B41这个范围。”让学生对比结果是否一致。

    学生活动：尝试用SUM函数计算其他两本书的阅读总页数，并与长公式法（如果需要）对比，感受其简洁与可靠。

    设计意图：从旧知中衍生出新需求（长公式的繁琐），自然引出“函数”概念作为优化解决方案。通过对比，让学生直观体会函数的便捷与高效，理解它是封装好的计算工具。

  （二）探究新知，计算平均值（预计时间：18分钟）

    任务三：计算全班平均每人阅读总页数。

    教师活动：“现在我们知道全班阅读总里程了（即个人总页数之总和）。那‘人均里程’怎么算？用数学方法。”引导学生说出：全班总页数÷总人数。

    教师活动：“在表格里，我们可以用公式‘=SUM(E2:E41)/40’来实现。同样，这里也有一个‘高级咒语’叫AVERAGE，它能直接计算一个区域的平均值。”演示“=AVERAGE(E2:E41)”。

    学生活动：分别用两种方法计算平均值，验证结果相同。教师引导学生讨论：“什么时候用公式，什么时候用函数？如果计算很简单（比如两个数相加），可以直接写公式；如果要处理的数据很多（比如求和、平均），用函数更简便、不易错。”

    拓展活动：鼓励学有余力的学生探索“自动求和”按钮（Σ）的用法，作为调用SUM函数的快捷方式。

    设计意图：平均值计算是学生已有的数学知识，在此作为新函数（AVERAGE）的载体，降低了学习难度。通过对比“公式法”与“函数法”，引导学生根据实际情况选择合适的计算策略，培养其评估与选择工具的能力。

  （三）数据可视化，图表初体验（预计时间：20分钟）

    任务四：让数据“说话”——用图表展示三本书的受欢迎程度（阅读总页数对比）。

    教师活动：“我们计算出了三本书各自的阅读总页数，这些数字能说明哪本书最受欢迎吗？能。但如果我们想在一秒钟内就让所有人，包括不熟悉数字的家长，一眼看明白这个结论，有什么好办法？”

    学生活动：联系数学知识，回答“画统计图”。

    教师活动：“是的，图表就是数据的‘翻译官’，能把数字变成直观的图形。电子表格能帮我们瞬间生成图表。”教师演示：选中三本书的书名和对应的阅读总页数数据区域，点击“插入”选项卡中的“柱形图”或“条形图”。一个清晰的图表即刻生成。

    学生活动：独立操作，为三本书的阅读总页数插入图表。教师巡视指导，提醒注意数据区域选择的准确性。

    图表解读活动：教师展示几个学生生成的图表，提问：“从你的图表上，你能一眼看出哪本书的阅读总页数最多/最少吗？多多少？你是怎么从图上判断的？”引导学生观察柱子的高低、条形的长短，以及图表自带的数值标签。

    创意尝试：鼓励学生尝试更改图表样式、颜色，或将其从柱形图更改为条形图，感受不同图表类型的视觉效果。

    设计意图：将信息技术中的图表制作与数学中的统计图知识无缝衔接。强调图表的核心价值在于“直观传达信息”，培养学生初步的数据可视化意识。操作本身并不复杂，重点在于引导学生学会根据数据含义选择数据区域，并能从生成的图表中提取信息。

  （四）综合应用与课堂总结（预计时间：12分钟）

    终极挑战：“我是阅读数据分析师”。

    教师活动：发布一个开放式小任务：“请运用今天所学，在你的表格中，再探究一个你感兴趣的关于班级阅读的问题，并用计算和图表来展示你的发现。例如：男生和女生的平均阅读量有差异吗？阅读量前五名的同学是谁？”提供简要的步骤提示。

    学生活动：自由选择问题，进行探究。可能需要计算新的平均值、排序（简单尝试）或制作新的图表。教师进行个别化指导。

    分享与交流：邀请1-2位学生上台，简要分享自己探究的问题、使用的计算方法（公式或函数）以及从图表中得出的“小发现”。

    教师总结：梳理两课时所学，构建知识图谱：从数据录入，到利用公式和函数进行“数据计算”，再到通过图表进行“数据可视化”，这是一个完整的数据处理小循环。鼓励学生将这种用数字工具解决问题的方法，应用到其他学科的学习和生活中去。

    设计意图：通过开放性的综合任务，检验并应用本单元所学，给予学生自主探究和创造的空间。分享环节锻炼学生的表达能力，并让不同层次的学生都能获得成就感。总结将零散的知识技能提升到“数据处理流程”的方法论层面，促进素养的内化。

  六、学习评价设计

  本课采用过程性评价与成果性评价相结合、多元主体参与的方式。

  （一）过程性评价

    1.课堂观察：教师通过巡视，观察学生在探究任务中的参与度、操作规范性、遇到困难时的解决策略（是求助、尝试还是放弃），以及小组协作中的表现。

    2.探究记录单：学生在每个关键任务环节，可在记录单上简记自己的操作步骤或发现（如“公式必须用=开头”、“自动填充后公式变了”），作为思维过程的物化证据。

    3.问答与讨论：通过课堂提问、判断游戏、“火眼金睛”对比等互动，即时评估学生对核心概念（如地址引用）的理解程度。

  （二）成果性评价

    1.作品评价：最终提交的“班级阅读情况分析”电子表格文件作为主要成果。制定简易量规进行评估：是否正确计算了个人总页数（公式或填充正确）、是否运用函数计算了总和与平均值、是否成功插入反映数据对比的图表、表格与图表是否清晰整洁。

    2.分析报告：鼓励学生在文件末尾用一两句话写下自己的“数据分析发现”（如“我们班最喜欢读《XXX》这本书”），评估其利用工具提取信息、形成结论的能力。

  （三）评价主体

    包括教师评价、学生自评（“今天我学会了…”清单）与同伴互评（在分享环节，其他同学可对展示者的发现进行补充或提问）。

  七、教学设计特色与反思

  （一）特色亮点

    1.素养导向，超越技能：教学设计始终围绕计算思维与数字化学习素养展开，将软件操作技能作为达成素养目标的载体。例如，对“自动填充”的学习，重点不是“怎么拖”，而是“拖了之后为什么公式会变”，挖掘其背后的模式与算法思想。

    2.真实情境，项