《Pandas模块处理数据》教学设计

《Pandas模块处理数据》教学设计

柴诗平

浙江省衢州市开化县华埠中学

【课程标准要求】

1.通过典型的应用实例，了解数据采集、整理、分析的基本方法。

2.根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据。

【学科核心素养】

1.能够根据解决日常生活中常见问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。（信息意识）

2.了解数据采集、分析的基本方法，能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织、计算与呈现；掌握一种程序设计语言的基本知识，能编写简单程序用以解决问题。（计算思维）

【学业要求】

针对日常生活中常见的问题，利用软件工具或平台准确而有序地对数据进行整理、组织、计算与呈现。

【教学内容分析】

本课教学内容来源于必修模块“数据与计算”4.2.2 编程处理数据，要求学生了解数据采集、整理、分析的基本方法，选用恰当的软件工具或平台处理数据。

【学情分析】

本课的授课对象为必修一《数据与计算》的学生，学习到本条目内容时，学生已掌握Python语言的基本知识、数据整理和表格数据处理的基本方法；已形成了较为稳定的分组，能较为顺畅的开展合作学习和讨论；具备了一定的自主学习能力。这些都是本条目的学习优势和良好基础。对学生而言，Series、DataFrame对象中存储数据较之表格数据抽象，在数据整理、分析时不那么直观，会对编程整理、分析数据产生一定障碍，这是本条目教学中需重点突破之处。

【教学目标】

1.了解Python常用扩展模块的功能。

2.掌握Pandas模块的调用方法、数据结构等基本知识。

3.能使用Pandas模块对数据进行编辑、计算和统计分析，并能从中提取有用信息形成结论。

【教学重难点】

教学重点：调用Pandas模块处理数据。

教学难点：调用Pandas模块整理、分析数据。

【教学策略分析】

本课时内容为Pandas模块整理、分析数据。这节课内容理论、实践与方法融合，可以采用实践法、讲授法、项目学习法等。教学时，教师可以先引导学生参照例题进行实践探究，自主学习使用Pandas模块对数据进行编辑、计算、统计、分析的方法；教师在学习评价阶段总结归纳Pandas的两种数据结构Series和DataFrame。整个教学过程中教师可以设计贯穿性数据分析项目，引导学生一边学习一边应用学习内容解决实际问题，促使学生在循序渐进的学习、思考、分析、实践过程中，感受数据分析在生活中的应用和影响，深化运用信息技术解决实际问题的意识，提高分析问题、解决问题的能力。

【教学环境】

有教学控制软件的多媒体机房。

【教学过程设计】

一、情境引课

引言：大家先来看一张图片（华埠中学图书阅览室），开展书香校园活动近一年以来，同学们图书借阅情况如何？谁是“阅读达人”？阅读对同学们有哪些影响！-----让数据来告诉我们！

那么问题来了：用什么来处理数据呢？

Excel适合简单数据处理，大规模的复杂数据就需要用编程来处理。Python能更灵活、更深入、更快捷地进行数据分析与挖掘。接下来我们就来学习用编程处理数据。现在学校要求统计各班同学的图书借阅情况，首先我们来把参与图书借阅同学的姓名存储起来。

设计意图：通过同学们身边熟悉的、切身参与其中的书香校园活动，激发学生的学习兴趣，引导学生从数据分析的视角思考问题，在数据分析实践中能根据实际情况选择工具进行数据分析，探究问题答案。

二、新知探究

I、Pandas模块的一维数据结构Series

1、问题提出（活动一）：如何存储图书借阅同学的姓名呢？教师用ppt呈现项目学习活动1。

设计意图：呈现项目学习活动1目标，问题导向，学生带着问题有针对性的展开下面的学习。

2、活动探究：

①学生结合上面的问题，自主探究书本130页中例题1、2，完成项目学习单活动1空格中的内容。

②学生上机实践操作（打开活动1代码文件，核对答案并订正，可以小组合作讨论，完成上机操作后保存为tsjy1.py，存放在自己名字的文件夹里。）

设计意图：学生具备Python内置模块相关知识和学习经验，能够对教材中采用Series结构存储、查看数据实例进行自主实践和探究。充分利用学生认知结构中的已有的相关知识和学习策略，跟着教材自主探究、实践完成学习，促进学生自主学习能力的发展。

3、学习评价：通过过程观察、个别指导、适时干预，推进自主学习进程。总结Series序列中创建与获取的方法。

设计意图：通过讨论交流，促进学生对学习过程的反思；通过总结，促进学生深入理解使用Series序列进行数据整理的过程和方法，发展计算思维。

II、Pandas模块的二维数据结构DataFrame

1、问题提出（活动二）：我们存储了图书借阅同学的姓名，接下来我们要添加性别、借阅次数等信息，如何存储更多的信息呢？教师用ppt呈现项目学习活动2。

设计意图：呈现项目学习活动2目标，问题导向，学生带着问题有针对性的展开下面的学习。

2、活动探究：

①学生结合上面的问题，自主探究书本131页中例题3、5，完成项目学习单活动2空格中的内容。

②学生上机实践操作（打开活动2代码文件，核对答案并订正，可以小组合作讨论，完成上机操作后保存为tsjy2.py，存放在自己名字的文件夹里。）

设计意图：学生具备前面Series模块知识的学习和铺垫，能够对教材中采用DataFrame结构存储、查看数据实例进行自主实践和探究。充分利用学生对已有的相关知识和学习策略的认知，跟着教材自主探究、实践完成学习，促进学生自主学习能力的提升。

3、学习评价：通过过程观察、个别指导、适时干预，推进自主学习进程。总结DataFrame序列中创建与获取的方法。

设计意图：通过讨论交流，促进学生对学习过程的反思，突破学困点；通过总结，促进学生深入理解使用DataFrame序列进行数据整理的过程和方法，发展计算思维。

4、问题提出（活动三）：图书借阅信息存储完成后，我们接下来要对数据进行获取、修改等处理，教师用ppt呈现项目学习活动3。

设计意图：呈现项目学习活动3目标，问题导向，学生带着问题有针对性的展开下面的学习。

5、活动探究：

①学生结合上面的问题，自主探究书本132页中例题6，完成项目学习单活动3空格中的内容。

②学生上机实践操作（打开活动3代码文件，核对答案并订正，可以小组合作讨论，完成上机操作后保存为tsjy3.py，存放在自己名字的文件夹里。）

设计意图：学生具备前面Pandas模块知识的学习和铺垫，能够对教材中采用DataFrame结构查看、编辑数据实例进行自主实践和探究。充分利用学生认知结构中的已有的相关知识和学习策略，跟着教材自主探究、实践完成学习，促进学生自主学习能力的发展。

6、学习评价：通过过程观察、个别指导、适时干预，推进自主学习进程。总结DataFrame序列中获取与修改的方法。

设计意图：通过讨论交流，促进学生对学习过程的反思，突破学困点；通过总结，促进学生深入理解使用DataFrame序列进行数据处理的过程和方法，发展计算思维。

三、课堂小结

教师引导学生梳理本节课知识，学生整理本节课所得。将本节课所学的知识带人生活中，思考：在日常生活中，我们怎么利用所学来处理数据？

设计意图：学生对本节课所学知识进行梳理，回顾总结。先由学生代表小结，再由教师补充或强化，强调编程处理数据的特点，突出重点、突破难点。

【课后练习】

基础作业：创新设计（分层训练）P161 T1—5

拓展作业：必修一P155  巩固与提高  T4  普通高中选课数据分析，完成所学部分。