数据与数据结构《 大数据时代数据的组织》高中大单元整体教学设计2024.docx

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高中信息技术选择性必修1数据与数据结构《第六章大数据时代数据的组织》大单元整体教学设计

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

《第六章大数据时代数据的组织》是高中信息技术选择性必修1《数据与数据结构》的核心章节，聚焦于大数据时代背景下数据组织与存储的挑战与解决方案。本章内容不仅涉及传统数据结构的回顾与应用，更引入了适应大数据时代需求的新型数据组织与存储方式，如分布式存储系统、内存数据库以及针对特定应用场景（如实时查询系统、POI数据）的数据结构与算法设计。通过本章的学习，学生将能够理解大数据处理的基本原理，掌握常见的数据组织与处理方式，并学会根据实际问题特点设计合理的数据结构和算法。

（二）单元内容分析

6.1实时查询系统中数据的组织

核心内容：实时查询系统的数据业务特点、数据结构与算法设计（包括数组、链表、跳跃表等）。

教学重点：理解实时查询系统的需求与挑战，掌握不同数据结构在实时查询中的应用及其优缺点。

教学难点：如何根据实时查询系统的特点设计高效的数据结构与算法。

6.2POI数据的组织与应用

核心内容：POI数据的概念、组织与表示、数据处理中的数据结构与算法分析（如GeoHash算法）。

教学重点：理解POI数据在地理信息服务中的重要性，掌握POI数据的组织与管理方法。

教学难点：如何将空间索引技术应用于POI数据的查询与检索，以及GeoHash算法的理解与应用。

（三）单元内容整合

本单元将围绕“大数据时代数据的组织”这一主题，通过两个子课题（实时查询系统中数据的组织、POI数据的组织与应用）的学习，使学生全面理解大数据时代数据组织与存储的挑战与解决方案。在教学过程中，将注重理论与实践的结合，通过案例分析、项目实践等方式，帮助学生掌握数据结构与算法在大数据处理中的应用。通过跨学科学习（如结合地理信息系统GIS）的方式，拓展学生的知识视野，提升其综合运用知识解决问题的能力。

二、《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解

（一）信息意识

内涵理解：学生能够认识到大数据时代信息的重要性，理解数据组织与存储对于信息获取、处理与应用的影响。

具体表现：

在学习实时查询系统和POI数据组织的过程中，能够主动关注数据结构的选择与优化对系统性能的影响。

能够意识到不同数据组织方式在信息检索、数据分析等方面的差异，并选择合适的数据结构解决实际问题。

在日常生活中，能够运用所学知识分析大数据应用的案例，理解其背后的数据组织与存储原理。

（二）计算思维

内涵理解：学生能够运用计算机科学领域的思想方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据，并通过判断、分析与综合各种信息资源形成解决问题的方案。

具体表现：

在学习跳跃表等新型数据结构时，能够分析其设计原理与实现过程，理解其如何通过算法优化提高数据查询效率。

能够针对实时查询系统和POI数据组织的需求，设计合理的数据结构与算法，并通过编程实现其功能。

在解决复杂问题时，能够运用抽象、分解、模式识别等计算思维方法将问题简化并求解。

（三）数字化学习与创新

内涵理解：学生能够认识数字化学习环境的优势和局限性，适应数字化学习环境，养成数字化学习与创新的习惯；掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，用于开展自主学习、协同工作、知识分享与创新创造。

具体表现：

能够利用数字化学习资源和工具（如在线编程平台、数据库管理系统等）进行自主学习和协同工作。

在学习过程中，能够结合实时查询系统和POI数据组织的案例进行创新实践，如设计新的数据查询算法或优化现有系统性能。

能够将所学知识应用于其他学科或领域的问题解决中，实现跨学科的知识创新与应用。

（四）信息社会责任

内涵理解：学生具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则；关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题；对于信息技术创新所产生的新观念和新事物具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。

具体表现：

在学习大数据组织与处理的过程中，能够意识到数据安全与隐私保护的重要性，并遵守相关法律法规和伦理准则。

在进行项目实践时，能够注重数据的合法获取与使用，不侵犯他人的隐私和知识产权。

能够积极关注大数据技术在社会应用中的伦理问题（如数据滥用、隐私泄露等），并思考如何通过技术手段和管理措施加以解决。能够向他人宣传大数据技术的正面价值和社会责任。

三、学情分析

（一）已知内容分析

在进入《第六章大数据时代数据的组织》的学习之前，学生已经完成了《数据与数据结构》的基础学习，掌握了包括数组、链表在内的基本数据结构的概念、特性和基本操作方法。学生还对信息系统、网络基础、数据管理与分析等有了一定的了解，为学习大数据处理打下了坚实