資源簡介

教學設計
課程基本信息
課題 POI數據的組織與應用
教學目標
1.課標內容要求 1.2 通過列舉實例，認識到數據作為新的、生產資料和基礎設施的價值與意義。 1.3 結合生活實際，理解數據結構的概念，認識數據結構在解決問題過程中的重要作用。 2.核心素養指向 有目的的獲取信息并分享（信息意識） 用數據結構表達數據的邏輯關系（計算思維） 運用數字化工具建構知識（數字化學習與創新） 分析數據與社會各領域間的關系；對信息技術創新產生的新觀念和新事物，有積極的學習態度（信息社會責任） 3.教學目標 熟悉POI數據的特點與應用。 了解空間索引技術，熟悉POI數據典型的數據組織與處理方式，初步分析POI數據處理過程中的算法效率。 理解數據結構與算法的迭代性。
教學內容
教學重點： 1. 了解POI數據的特點與應用
2. 熟悉POI數據的組織與處理 教學難點： 了解空間索引技術，簡單分析POI數據處理過程中的算法
教學過程
環節 過程 設計意圖
模擬選 址 歸納要 素 任務一：商鋪選址 情境：越來越多的年輕人將夢想“種”在家鄉… 學生使用在線地圖軟件，填寫商鋪選址信息， 學生完善POI要素并將POI發送給教師，教師匯總表格后在“QGIS”地圖軟件中繪制POI數據圖層 講解POI數據的概念與要素。學生討論談論POI數據的作用。 學生通過導航軟件去搜索，讓學生在不同平臺下搜索數據，進行討論與思維碰撞。教師匯總、歸納POI的基本要素。學生有目的的搜集信息并分享，培養學生信息意識。讓學生體驗POI數據的真實產生過程，直觀觀察POI數據，為后續大規模POI數據的組織與處理提供生成性材料。 舉例說明POI的其他用途，認識到數據作為新的、生產資料和基礎設施的價值與意義，并呼應后續項目挑戰課時。
上機實 踐 體會局 限 任務二：體驗“搜周邊” 在自己選擇的商鋪所在位置，體驗在線地圖“搜周邊”功能，搜索同類店鋪，并回答下列問題。 教師通過查找POI數據中附件同類競爭的商鋪，結合在線地圖“搜周邊功能”，探索通過經緯度搜索100m以內的數據。 學生體驗枚舉1w條POI數據，并模擬完成5w、20w條POI數據上機實驗，完成實驗報告。 在地圖上查找學生周邊同類商鋪，以常見而真實的任務引導學生將注意力放在基于經緯度的檢索上。枚舉檢索需要計算目標點與全范圍內所有的數據。 在體驗20w的POI數據之后，學生順其自然的需要思考如何在空間索引中提升效率，減少索引等待的時間。
破陳出 新 空間索 引 1.空間索引——網格索引 教師以離你家最近的同學為例，探索將POI數據按網格劃分，初步了解空間索引及其數據存儲結構。 教師以小艾書店附近的POI數據為例，介紹網格空間索引的數據組織與表示。 學生思考網格索引存儲的數據結構。 學生體驗網格索引的python實現，并完成程序體驗報告。師生探討算法的效率與優缺點。 2.空間索引——Geohash編碼 教師從網格空間索引的缺點，引出Geohash編碼。介紹Geohash編碼的算法，并分析算法的效率。Geohash算法將二維的空間經緯度編碼成一個字符串?？梢杂脗鹘y數據庫進行存儲與高效索引。 學生思考生活常識，教師從常識中抽象出一般方法，并介紹新知。 學生在教師講解后進行上機時間，以運行時間，直觀的體會空間檢索算法及其數據結構帶來的檢索優勢，并分析其算法效率，啟發學生進一步的探索空間索引技術。 從空間索引的不足之處引出Geohash算法，介紹基于四叉樹的Geohash算法的實現過程并分析其優劣勢。 空間索引的迭代是核心素養：用數據結構表達數據的邏輯關系；用迭代思維看待數據結構與算法的核心載體。學生在此過程中體會了從特殊到一般，再到優化的思維過程。
小結 教師回顧本節課核心知識，并總結本節課的核心概念。 回顧本節所學的內容，總結POI數據處理對理解數據結構迭代更新的啟示。
教學設計思路
本單元作為“數據與數據結構”的升華之作，既綜合應用了本書所學的數據結構內容，也包含了大量的新技術、新思想。為了突破本節課所帶來的大量專業技術的負擔，幫助學生開拓眼界，設計時候考慮了以下幾個方面： 找準定位 POI數據的組織與處理課時的目的是讓學生了解新的技術，拓展視野，為以后的深入學習提供指引。但本節課內容很多是超出了學生現有的知識水平。所以在設計課程的時候需要教師定位好課程目標，撥開知識的層層迷霧，錨定學生的最近發展區，選出最能達到理解意義，但又相對來說比較簡單，且符合學生舊有知識的水平的內容幫助學生理解本課大概念。 重視體驗 不同的學生對在線地圖的熟悉程度不同，對在線地圖有不同的認知。所以在課堂的情境設置了商鋪選址，并讓學生體驗在線地圖的使用，讓學生對其有一個直觀的認識。 本節課需要學習的重點不是算法實現，而是創新、改造數據結構與算法帶來的效率提升。既然如此，本課沒有過多程序設計，而是安排學生在地圖選址、“搜周邊”、枚舉索引、網格索引環節都進行實際操作，完成實驗報告。 理解迭代 課程進入到最后一章、最后一節，意義并不在于讓學生多學一種數據結構，也不是多學一種算法。其意義是學生能理解拓展視野，并理解數據結構與算法的迭代性。沒有最好的數據結構，只有根據實際情境不斷創新與迭代的數據結構。所以在課時中安排了算法效率與不足之處的分析，并根據不足迭代出新的方法與技術。
對核心素養的考慮
本節課可以融入以下核心素養，其落實方法如下： 信息意識 有目的的獲取信息，樂于分享。通過商鋪選址，并提供信息給運營商，有意識地通過數字化工具獲取信息，并分享信息給其他同學。 計算思維 用數據結構表達數據的邏輯關系。本書的前序章節，學生學習了數據的組織與表達，如數組、鏈表、樹等。本節課學生將體會結合實際問題，創造性地使用數據結構與算法。課程難度較大，需要老師遴選出最合適地內容并做出必要地簡化設計來幫助學生理解。 數字化學習與創新 運用數字化工具建構知識。運用在線地圖、開源QGIS軟件以及Jupyter等數字化工具幫助學生理解POI數據的概念與組織。 信息社會責任 學生能夠初步分析數據與社會各個領域的關系。體會到數據、技術與社會之間的密切聯系。對信息技術創新所產生的新事物保持積極的學習態度。

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