普通高中教科书·信息技术选择性必修3 数据管理与分析.pdf

书 书 书书 书 书总 主 编?李晓明副总主编?赵?健本册主编?张?洁本册副主编?王?肃编写人员?按姓氏笔画排序?王?肃?毛黎莉?张?洁?高?峰责任编辑?曹祖红美术设计?储?平普通高中教科书?信息技术?选择性必修?数据管理与分析上海市中小学?幼儿园?课程改革委员会组织编写出版发行?华东师范大学出版社?上海市中山北路?号?印?刷?上海四维数字图文有限公司版?次?年?月第?版印?次?年?月第?次开?本?毫米?毫米?印?张?字?数?千字书?号?定?价?元版权所有?未经许可不得采用任何方式擅自复制或使用本产品任何部分?违者必究如发现内容质量问题?请拨打电话?如发现印?装质量问题?影响阅读?请与华东师范大学出版社联系?电话?全国物价举报电话?声明?按照?中华人民共和国著作权法?第二十五条有关规定?我们已尽量寻找著作权人支付报酬?著作权人如有关于支付报酬事宜可及时与出版社联系?本册教材图片提供信息?本册教材中的部分图片由全景网?视觉中国等图片网站提供?致同学们致同学们亲爱的同学们?当今?信息技术的发展日新月异?物联网?大数据?人工智能等新技术?新工具扑面而来?显著地改变着人们的生活?学习和工作模式?生存于信息社会中?我们每一个人都不可避免地会接触信息技术?应用信息技术?甚至去创造新信息技术?在具备了基本信息技术应用能力的基础上?高中阶段我们要进一步学习信息技术的知识与技能?能够利用信息技术负责任地解决生活与学习中的问题?全面提升信息素养?迎接信息社会的挑战?数据管理与分析?作为高中信息技术学科的选择性必修模块?是高中信息技术学科的重要内容?本教科书采用?项目活动?方式组织学习内容?通过?身边的数据价值以及数据管理与分析?网上书店数据管理?在线考试系统的安全维护?上海市旅游景点数据分析?和?电影数据的数据挖掘?项目?将数据价值?数据管理?数据分析?数据安全?大数据?数据挖掘等知识与技能融入学习活动中?教科书的每章围绕?信息意识?计算思维?数字化学习与创新?信息社会责任?四个学科核心素养提出本章的学习目标?利用?本章知识结构?图示呈现本章知识脉络?帮助同学们从总体上了解本章学习内容?在学习过程中?同学们可以通过?问题思考?栏目?将现实问题?个人经验与知识技能相关联?带着问题开始学习?通过?项目实践?探究活动?和?体验思考?栏目?将?做中学?与?学中做?的学习方法相互融合?把知识技能应用于解决实际问题中?根据?作业练习?栏目提供的练习?应用所学的知识技能解决新的实际问题?提高创新能力?按照个人的学习需求?学习?知识延伸?栏目中的内容?拓展个人学习视野?数据管理与分析?提升信息素养?要求我们在掌握数据管理与分析的基础技术知识?学会使用数据管理与分析工具的同时?能够用计算思维来分析问题?要求我们在体验数据管理与分析技术给生产生活带来便利的同时?学会运用相关知识创造性地解决实际问题?并且关注数据安全?参与和促进信息社会的伦理与道德建设?同学们可以通过本教科书及其配套资源?学习数据管理与分析技术?负责任地应用数据管理与分析技术?逐步成长为新时代合格的社会主义建设者?编者?目录目录第一章数据管理与分析初步?.1项目主题身边的数据价值以及数据管理与分析.3第一节数据价值.4第二节数据管理与分析技术的重要性.7第三节数据管理与分析方案.10第二章数据管理?.21项目主题网上书店数据管理.23第一节数据分类与采集.24第二节数据模型设计.30第三节数据库的实施.38?数据管理与分析第三章数据安全?.53项目主题在线考试系统的安全维护.55第一节数据安全威胁与数据安全策略.56第二节数据备份与还原的实现.65第四章数据分析?.75项目主题上海市旅游景点数据分析.77第一节数据准备.78第二节数据分析方法与呈现.84?目录第五章数据挖掘?.99项目主题电影数据的数据挖掘.101第一节数据挖掘过程.102第二节大数据时代下的数据管理与分析技术的发展.114后记?.119?第 一 章数据管理与分析初步本章学习目标认识到数据是一种重要资源,了解数据的价值,能够发现生活中的数据所蕴含的价值。认识数据管理与分析技术的重要性。结合具体活动了解数据需求分析方法,能结合实际问题进行数据需求分析。了解建立数据管理与分析方案的基本过程,能结合实际问题制定数据管理与分析方案,并对所制定的方案进行评价,针对发现的问题进行方案优化。华东师范大学出版社数据管理与分析数据,古已有之,它是人类改造世界的一种重要资源。古时候的结绳记事记录了数据,货币、度量衡、罗盘的使用都体现了人们对数据的利用。在信息时代,数据更是无处不在,其内涵和价值更为丰富。例如,超市的收银系统会记录顾客购买商品的相关数据;在线学习系统可以记录学习者学习的内容、完成的作业和测试及相应的成绩等数据;人们可以通过在线社交软件发布文字、图片、视频,以及自己所在地理位置等数据。随着科技尤其是人工智能技术的发展,将会有更多的智能设备接入互联网,最终实现万物的互连互通。智能手表、智能家电、无人驾驶汽车、机器人等智能设备利用数据为人们提供服务,同时它们在运行时也记录着大量的数据。例如,智能手表不仅可以为佩戴者提供时间、天气情况等数据,还可以记录佩戴者的实时位置、运动步数、实时心率等数据。数据的飞速增长给人们带来了更多的机遇和挑战,如何利用好数据,使数据实现其应用价值,是人们越来越关注的问题。“工欲善其事,必先利其器”,实现数据价值是“善其事”,数据管理与分析技术是“善其事”的利器。在信息时代,我们必须利用合理高效的数据管理与分析方法管好数据、用好数据,使数据发挥出更大的价值,为人们的衣食住行提供更好的服务,帮助企业赢得更大的效益和商机,促进国家科技和经济发展。本章知识结构0)0)L!0).00)+F2华东师范大学出版社第一章数据管理与分析初步项目主题身边的数据价值以及数据管理与分析项目情境年初,学校科创社团开展了一次社会实践活动 参观调研某智能手环研发企业。首先,我们通过地图软件查找学校到该企业的路线,地图软件为我们提供了多种出行方案。到了企业后,经过调研,我们了解了该企业某种畅销智能手环上一年度每个月的销售量数据。我们希望根据这些数据预测明年该智能手环的月销售量,从而帮助企业制定明年的生产计划和合适的营销策略。我们需要对调研到的销售量数据进行管理与分析以便作出预测。活动结束后,我们把活动报道发布到学生社团网站,让其他同学了解这次有意义的活动。大家对我们的活动非常感兴趣,有许多同学都在活动文章的评论区里发表了评论,还有许多同学转发了这篇文章。同样,我们也可以在网站上查看很多其他社团开展的丰富多彩的活动。学生社团网站上发布了这么多的活动,哪个活动的浏览量最高?哪个活动大家讨论得最热烈?哪个活动的转发量最高?学生社团网站如何向不同的用户推荐他们可能感兴趣的活动呢?我们可以制定一个学生社团网站的数据管理与分析方案来解决这些问题。项目任务任务 1任务 2任务 3 通过“交通路线规划中的数据价值”项目实践活动,了解交通数据的价值。通过“企业商品月销售量数据分析”项目实践活动,了解数据管理 与 分 析 技 术 的 重要性。制定学生社团网站的数据管理与分析方案,了解针对具体问题进行数据需求分析、建立数据管理与分析方案的基本过程,以及如何对方案进行评价和优化。3 华东师范大学出版社数据管理与分析第一节数据价值在日常生活中,无论是看新闻、听音乐、购物,还是吃饭、运动,甚至走路、睡觉,人们几乎所有的活动都和数据息息相关。例如:购买火车票时,火车票订票系统会通过对车次运行数据、票务数据、乘客数据等多种数据的有效利用为用户提供方便快捷的订票服务;网络购物时,在线购物网站通过对大量的商品数据、会员数据、订单数据、物流数据等进行管理和分析,为人们提供便利的商品查询和比价、个性化商品推荐等服务。在享受着数据带来便利的同时,我们的各种行为也被智能手机、智能穿戴设备等记录下来,成为数据。数据已经渗透到了日常生活的方方面面以及每一个行业领域。数据蕴含着巨大的价值,合理地使用数据是非常重要的。问题思考随着信息技术的发展,数据已经无处不在,并给人们的生产生活带来深远的影响。请思考：1.在生活或学习中,你使用了哪些数据?这些数据对你而言有哪些价值?(请举例说明)2.为什么数据管理与分析技术对于实现数据的价值是非常重要的?在信息社会中,数据价值体现在生产生活以及各行各业中。数据可以为人们的生产生活提供服务和便利,例如,气象数据可以用于预测天气,为人们安排出行和生产生活提供方便。数据可以帮助企业进行创新和决策以提高经济效益,例如,企业利用客户数据和销售数据可以对不同的客户群体进行有针对性的营销。数据可以为政府的科学决策提供支持,例如,公共卫生部门可以利用覆盖区域的居民健康档案数据和电子病历数据,快速检测传染病,进行全面的疫情监测。项目实践交通路线规划中的数据价值出行时,如果不知道出行路线是一件非常麻烦的事情。可以利用地图软件查找从出发地到目的地的路线,帮助我们快速地做好交通路线规划。规划交通路线需要对出发地、目的地、道路长度、道路状况等多种交通数据进行分析。根据项目情境中的描述,我们要从学校到研发智能手环的企业去开展社会实践活动。请根据图 1.1中的数据,规划从学校到该企业的路线,图中的数字表示道路长度(单位:千米)。步骤 1 对图 1.1中的所有地点进行编号,如表 1.1所示。4华东师范大学出版社第一章数据管理与分析初步表 1.1 地点编号表地点编号学校A湖滨公园B医院C绿云小区D超市E邮局F企业G图 1.1 道路图步骤 2 请根据图 1.1将不同地点间直接到达(不经过其他地点)的道路长度(单位:千米)填入表 1.2。表 1.2 地点间直接到达的道路长度表ABCDEFGA/32/5BCDEFG步骤 3 计算从学校(A)到企业(G)一共有几条可以到达的路线,并将相关数据填入表 1.3。表 1.3 学校到企业的路线规划表路线编号路线路线长度(千米)1A G55 华东师范大学出版社数据管理与分析 由表 1.3可知,从学校到企业有多条路线。通常,地图软件会推荐最短路线,但是如果最短路线出现堵塞或者路况维护等情况,地图软件很可能会根据路况数据推荐其他路线。即使最短路线路况良好,地图软件也可能会根据出行者的不同需求而推荐其他路线。步骤 4 根据出行需求及路况,设计推荐路线并填入表 1.4,格式为“路线(长度)”,其中路线长度以千米为单位。表 1.4 学校到企业的推荐路线表出行需求及路况推荐路线(可以有多条)路线长度最短A G(5)A G 堵塞A G、BG、D G 修路,道路不通交通数据为人们的生活提供了很多便利,如路线查询、物流配送、实时导航等。人们在使用这些数据时,可以感受到数据的价值。例如,张先生要从上海出发到郑州参加一个重要会议,可是在买火车票的时候发现出发日上海到郑州直达车的车票已经卖完了,他是否必须改乘其他交通工具呢?其实,张先生可以利用火车票订票系统的路线换乘查询功能,查询上海到郑州的中转换乘推荐路线。生活中还有哪些交通数据为我们提供了便利?这体现出了什么样的数据价值?请思考并填入表 1.5。表 1.5 交通数据的价值应用场景场景中的数据数据价值交通路线规划地点位置、道路长度、道路路况等6华东师范大学出版社第一章数据管理与分析初步第二节数据管理与分析技术的重要性数据本身蕴含着价值,通过数据管理与分析可以发现数据更多的价值,为科学决策提供重要依据。例如,上海的公交车都安装了卫星定位设备,上海城市公交系统的管理中心可以实时获得每辆公交车的当前位置、行驶路线、行驶速度等数据,通过对这些数据进行管理和分析,帮助人们实时查询公交车预计到站时间,为公众出行提供便利。如图1.2所示为上海市某公交车站电子站牌实时显示公交车预计到站时间。又如,有的智能手环可以对老人的血压进行实时监测,通过对这些数据进行管理和分析,生成老人的血压曲线图(如图1.3所示),并利用手机应用程序推送给其家人,让家人了解老人的血压状况。如果老人身体不适或突发疾病,血压偏离了本人的正常曲线值,手机应用程序可以及