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《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》“数据与计算”模块的“数据处理和应用”内容,突出数据处理的基本原理,聚焦技术性工具在数据处理中的功能,强调让学生通过典型的案例应用,了解数据分析和可视化技术表达的基本方法。[1]在2019粤教版信息技术必修1《数据与计算》的《5.4数据的可视化表达》章节教学中,笔者采用Python语言制作词云的案例实施教学,按照目的性、层次性、探究性原则,将抽象、复杂的难点内容以一组关联性的问题逐步呈现[2],课堂上借助多个问题的引导,让学生发现问题、分析问题、解决问题,从而掌握一种文本数据的可视化表现方式,初步体验利用程序设计处理数据的应用价值,并提高课堂教学的有效性。
● 问题的提出与设计思路
词云是研究分析文本内容的一种表现方式,主要是对文本中出现频率较高的词语予以视觉上的突出,这样不仅可以艺术化地呈现文本,使文本具有视觉冲击力,并且可将文本挖掘可视化。Python语言可以利用特定的模块来制作词云,代码简洁高效,但是,完整的词云制作需要借助多个模块,每个模块均使用各自特定的函数,函数功能相对独立,且名称多,参数格式多样,学生在实践中不易理解程序的实现原理,代码编写和调试难度较大。
建构主义学习理论强调,学生的学习活动应与任务或问题相结合,以探索问题的方式来引导和维持学习兴趣和动机,使学生拥有学习的主动权。笔者在教学实践中以问题为引导,将原本实践的项目拆分成多个小问题,在实现多个小目标的基础上层层递进,逐步完成程序的整体结构,让学生在分析具体问题的过程中,找出解决问题的关键,在算法实现过程中完成知识的建构,培养其辩证思维和计算思维,实现核心素养的落实。
● 问题引导的教学实践——词云制作
环节一:案例应用,导入新课
教师展示词云图片(如图1),该图片主要介绍了教育部近期发布的一个文件,在网络上引发了广泛的讨论。文件与教师、学生紧密相关,请学生猜一猜这个文件的主要内容是什么。
在学生观察图片并回答大致的内容后,教师展示《中小学教师实施教育惩戒规则》文件和蒙版图片(如图2),说明刚才的图片就是一张词云图片,是由一个文本文件和一张特定的图片结合在一起生成的。接着,分析图片的布局:从图片文字中可以看出,“教育”这个词的大小仅次于“学生”,位列第二,说明该文件的主旨——“惩戒规则”只是手段,而“教育学生”才是最终目的。然后,给出本节课的任务目标:编写程序制作一张个性化的词云图片。
环节二:新知教学,体验程序
教师展示另外几种词云图片,介绍Python语言的一个优秀的第三方模块wordcloud,它專门用于制作词云。wordcloud模块可以统计文本中词语的出现频率,并以此为标准来绘制图片,还可以根据需求来设定词云图片的大小、词语个数、颜色、形状等。使用wordcloud模块主要需要三步:第一步是配置词云参数,第二步是加载词云的文本,第三步是输出词云图片。其代码框架如图3所示。
学生练习使用wordcloud模块的框架,制作简单的词云图片,并自行修改字符串中的内容,观察图片效果。
问题1:从框架代码中发现,加载的文本需要直接写在程序中;如果文本内容多,代码编写将极为烦琐,是否有更简便的方式去解决?
教师介绍open命令,可以打开指定的文件。命令样例如下:
txt=open("a.txt","r").read()
● 问题的提出与设计思路
词云是研究分析文本内容的一种表现方式,主要是对文本中出现频率较高的词语予以视觉上的突出,这样不仅可以艺术化地呈现文本,使文本具有视觉冲击力,并且可将文本挖掘可视化。Python语言可以利用特定的模块来制作词云,代码简洁高效,但是,完整的词云制作需要借助多个模块,每个模块均使用各自特定的函数,函数功能相对独立,且名称多,参数格式多样,学生在实践中不易理解程序的实现原理,代码编写和调试难度较大。
建构主义学习理论强调,学生的学习活动应与任务或问题相结合,以探索问题的方式来引导和维持学习兴趣和动机,使学生拥有学习的主动权。笔者在教学实践中以问题为引导,将原本实践的项目拆分成多个小问题,在实现多个小目标的基础上层层递进,逐步完成程序的整体结构,让学生在分析具体问题的过程中,找出解决问题的关键,在算法实现过程中完成知识的建构,培养其辩证思维和计算思维,实现核心素养的落实。
● 问题引导的教学实践——词云制作
环节一:案例应用,导入新课
教师展示词云图片(如图1),该图片主要介绍了教育部近期发布的一个文件,在网络上引发了广泛的讨论。文件与教师、学生紧密相关,请学生猜一猜这个文件的主要内容是什么。
在学生观察图片并回答大致的内容后,教师展示《中小学教师实施教育惩戒规则》文件和蒙版图片(如图2),说明刚才的图片就是一张词云图片,是由一个文本文件和一张特定的图片结合在一起生成的。接着,分析图片的布局:从图片文字中可以看出,“教育”这个词的大小仅次于“学生”,位列第二,说明该文件的主旨——“惩戒规则”只是手段,而“教育学生”才是最终目的。然后,给出本节课的任务目标:编写程序制作一张个性化的词云图片。
环节二:新知教学,体验程序
教师展示另外几种词云图片,介绍Python语言的一个优秀的第三方模块wordcloud,它專门用于制作词云。wordcloud模块可以统计文本中词语的出现频率,并以此为标准来绘制图片,还可以根据需求来设定词云图片的大小、词语个数、颜色、形状等。使用wordcloud模块主要需要三步:第一步是配置词云参数,第二步是加载词云的文本,第三步是输出词云图片。其代码框架如图3所示。
学生练习使用wordcloud模块的框架,制作简单的词云图片,并自行修改字符串中的内容,观察图片效果。
问题1:从框架代码中发现,加载的文本需要直接写在程序中;如果文本内容多,代码编写将极为烦琐,是否有更简便的方式去解决?
教师介绍open命令,可以打开指定的文件。命令样例如下:
txt=open("a.txt","r").read()