数据素养：信息技术教育扩展新方向

南京师范大学附属中学新城小学北校区 茅心溯

近年来，大数据的观念已经深入人心，从日常生活中电商平台的购物推荐，再到科研人员的学术交流，社会已经发生了翻天覆地的变化。然而笔者从研究苏科版信息技术的教材出发，结合自身的从教经验，通过调查研究发现，目前，南京市的学生在信息技术课堂上都未接触过指向“数据素养培养”的具体课程，更别谈对大数据背后的实际使用分析。究其原因，其一是信息技术教师还未认识到数据素养培养的意义；其二是现行的信息技术教材还没有从培养学生数据素养的视角来进行编写。基于上述原因，笔者联合一线信息技术骨干教师，设计了一节基于穷举算法程序设计的大数据分析课程。

一、目标设定

在此过程中，笔者选用了六年级五个班级作为教学对象，他们已经有了物联网、人工智能的相关知识储备，并熟练掌握了编程（Scratch）软件，尤其对教材未涉及的“链表”模块有了初步的认识。在本节课中，学生需要知道链表在大数据分析中的相关运用，了解变量与链表结合的使用方法，能够对数据模块、控制模块、数字和逻辑运算模块灵活运用，初步形成数据素养，能够根据作品的需求使用脚本模块搭建出合适的程序，对于穷举算法中的循环结构有初步的了解，同时通过观察、分析、根据流程图编写出自己所需的程序。基于以上分析，“疫情中的大数据”一课的三维教学目标可设计为：

（1）知识与技能：学会向链表中导入数据，理解链表在大数据分析中的应用；知道将链表相关脚本与变量相关脚本进行混合使用。

（2）过程与方法：通过分析生活中的大数据，认识到大数据分析的必要性；了解穷举算法的基本概念及其在大数据分析中的应用。

（3）情感态度与价值观：积极思考和主动尝试利用Scratch软件解决日常生活与学习中的实际问题，初步形成数据素养。

（二）策略流程

前期物料准备阶段：用于反馈任务情况的五色标签纸；帮助学生感受电脑在数据分析中的优势的教学支架，即学习单、学件等半成品；关于“疫情中的大数据”的视频及课件。

（三）教学过程

环节1：视频铺垫，谈话导入——数据价值

教师播放关于“疫情中的大数据”的视频，同时询问：哪一组数据给你留下了最深的印象？为什么？学生感受数据收集的价值，从而明白，哪有什么岁月静好，不过是有人替我们负重前行；7个月完成了1.6亿人次的核酸检测，说明疫情中的医护人员非常辛苦。

学生体验核酸检测结果筛查工作：①筛查10人数据：在同学们的桌面上有一组数据，0代表阴性，1代表阳性，快速找出疑似患者，并将他们的编号填在学习单上。②筛查100人的数据，看看谁的速度快。（学生手动查找，教师电脑操作）学生通过对比分析得到：数据少时手动筛查是可以的，但是大数据筛查时程序设计有明显的优势。（播放视频：《电脑在核酸检测中的作用》）

【设计意图】通过视频，让学生感受数据的力量，尤其是在疫情面前，当出示相关数据时，学生的爱国主义情怀会油然而生。学生换位思考，体验医护人员的艰辛，同时初步感知计算机分析大数据的应用与价值，激发学生的学习兴趣。

环节2：再看数据，梳理思路——数据筛查

学生回忆手动筛查疑似新冠患者相关数据的步骤，用自然语言进行表述：“先看编号1的核酸检测结果，如果是1就将编号填写下来，如果是0就直接看编号2，以此类推。”教师根据自然语言，在黑板上画出流程图，学生总结规律：编号依次增加后再筛查数据。教师揭示主题——用穷举算法进行大数据分析时最重要的一点就是一个都不能少，并用板书出示副标题——认识穷举算法，课件出示穷举算法的概念。

【设计意图】通过画流程图的方式，让学生梳理上一环节的体验活动过程，让数据分析思维可见。学生了解电脑分析大数据背后所蕴含的算法思维，更深刻地理解“穷举算法”。

环节3：编写程序，头脑风暴——数据分析

教师下发导入数据后的文件，学生根据板书上流程图的提示，到Scratch软件中实现对1号被检人员核酸检测结果判断的对应程序：“绿旗被单击”与开始相对后：①添加判断语句；②认识item 1 of 链表的语句；③运用“将thing加到链表的末尾”语句呈现筛选结果。学生操作，展示评价。

【设计意图】结合流程图，让学生从互动体验到程序设计，自然地进入穷举算法的学习。学生在情境中学习新知，乐于探索。

学生提出问题：“被检人员的编号会依次增加怎么办？”学生和教师合作修改相应的流程图，根据流程图请学生说一说程序设计思路：①新建一个变量，表示被检人员编号；②该变量初始值设为0；③能够通过数据模块获得编号依次加1。这里教师需要带领学生辨析“将变量值增加1”应该摆放的位置，适当的时候也可以将程序出示。

【设计意图】让学生知道在程序设计中变量与链表常常联合使用，提升发现规律、总结规律的能力；知道穷举算法中循环是非常重要的，并学会使用“数字和逻辑运算”模块建立它们之间的关系。

最后教师设置了一个问题：“当被检测人员的数量发生变化时，该怎样修改？”学生操作：①修改重复执行的次数，发现人数与链表长度的等值关系；②教师向学生发送数据量为千位或万位的数据样本，学生重新导入数据后，测试程序设计分析大数据的速度，学有余力的学生通过观看《超级计算机》视频，感受超级计算机的大数据分析速度。

【设计意图】结合流程图，帮助学生梳理数据分析的步骤，完成循环判断设计。最后让学生知道计算机在分析数据时也有速度的差距，通过视频了解目前中国与美国在超级计算方面的竞争，激发学生进一步科学探究的勇气。

环节4：分享评价，分析改进——数据应用

在此阶段教师带着学生回忆：“你们还在哪里见过大数据的分析与应用？”最后总结拓展：实际上在疫情发生时，大数据分析可不止体现在核酸检测上。借助程序分析大数据的力量，我们可以构建一个全方位的疫情防控网络，并对今后的相关医疗产业的发展起到积极的推动作用。

【设计意图】通过疫情中的大数据应用图集，让学生感受到大数据分析的强大以及算法的重要性，形成关注数据收集、勇于数据分析的数据素养，种下持续探索信息技术世界的种子。

四、感悟思考

（一）数据素养教育理念下的评价标准

首先我们要先知道数据素养的定义目前尚无统一的界定，被引用较多的是以下两个：2007年，Stevenson和Cara-vllo的：找到、评价和有效合理使用信息（包含数据资源）的能力；2011年，Hogenboom等的阅读、解释、分析、批判性思考统计数据以及将统计数据作为证据的能力。无论是用上述定义的哪一种来指导小学生的信息技术课堂都不是那么贴切，但笔者认为，整合以上概念，归纳以后可以从以下三个方面培养学生的数据素养：①数据意识，即学生在数据的收集上要有一定的主观能动性及敏感度；②数据能力，即贯穿于数据生命周期的分析、利用、评价、复用、管理等一系列活动所需要的技能；③数据伦理，即在大数据处理中涉及的所有道德、法律问题，学生都要有分辨是非的能力，建立正确的价值观念，合理合法地利用数据。那么，很明显本节课在数据素养教育理念的指导下，教师从实际问题出发帮助学生从“经验主义”走向“数据主义”，将数据意识、数据能力和数据伦理都融合进去，进而实现学生思维的深层次变革，是非常成功的一次尝试。

（二）数据素养教育理念下的课程站位

众所周知，信息技术的学科核心素养包括“信息意识”“计算思维”“数字化学习”和“信息责任”四个方面，并未提及“数据素养”，如果将数据素养简单归纳到信息素养中其实是不合适的，因为数据比信息的外延更大；但如果让两者并行，也不合适，因为两者之间又有交集。鉴于此，学校可以开设相关课程，笔者也将继续在数据素养教育理念的指导下，在实践中培养学生良好的数据素养，让大数据时代的信息素养教育外延扩展到数据素养教育。

（三）数据素养教育理念下的社会意义

本节课笔者从帮助医护人员减轻核酸检测工作量开始，到最后利用大数据进行人员流动情况分析等，将数据分析的价值意义进行了由点到面的扩展。同时帮助学生建立了数据价值观，直击大数据背后隐藏的价值与影响力，利用大数据可以帮助国家提升竞争力，改变社会管理的面貌，改善每个人的生活。