項目：探究高一各學(xué)科相關(guān)性分析
[項目情境]
在信息化浪潮的推動下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能
等新興技術(shù)嶄露頭角。使用數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)技術(shù)對中學(xué)教學(xué)活動中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行收集與處理，獲取有利于教學(xué)的相關(guān)信息，也是推進智慧教育的舉措之一。在教學(xué)過程中，學(xué)科考試成績能夠在一定程度反映學(xué)生的認知發(fā)展水平，某校對高一年級學(xué)生的成績進行數(shù)據(jù)處理，分析各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)度找出優(yōu)勢學(xué)科，對教學(xué)及學(xué)生選科有重要的參考價值。
[項目綜述]
（一） 概述項目目的、方法和過程。根據(jù)要求，回答問題。
（1）數(shù)據(jù)分析需要使用恰當?shù)姆椒ê凸ぞ?，對?shù)據(jù)進行各種分析。我們可以通過

關(guān)聯(lián)分析

關(guān)聯(lián)分析

尋找數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性或相關(guān)性，可以通過

聚類分析

聚類分析

在分類標準未知的情況下進行數(shù)據(jù)自動分類，可以根據(jù)分類準則通過

數(shù)據(jù)分類

數(shù)據(jù)分類

對未知數(shù)據(jù)進行預(yù)測。（選填：數(shù)據(jù)分類、關(guān)聯(lián)分析、聚類分析）
（2）本項目主要通過模擬大數(shù)據(jù)采集與分析方法，采用

關(guān)聯(lián)分析

關(guān)聯(lián)分析

（選填：數(shù)據(jù)分析、關(guān)聯(lián)分析、聚類分類）的方法進行數(shù)據(jù)分析，試圖分析高一年級學(xué)生各 學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)度，找出兩到三門優(yōu)勢學(xué)科，作為指導(dǎo)教學(xué)及學(xué)生選科的重要參考依據(jù)。
（3）確定需要收集的數(shù)據(jù)為歷年高一年級期中期末的各學(xué)科成績，在數(shù)據(jù)收集、發(fā)布、傳播、共享時，為保護學(xué)生的隱私應(yīng)采用

匿名處理

匿名處理

（選填：數(shù)據(jù)精度處理、人工干擾、匿名處理、訪問控制）等技術(shù)手段。
（4）選用Python語言作為數(shù)據(jù)分析工具，需要通過調(diào)用諸如標準模塊、自定義模塊以及第三方擴展庫的支持，從而高效的完成數(shù)據(jù)采集處理、分析、可視化。數(shù)據(jù)分析步驟有①數(shù)據(jù)呈現(xiàn)②數(shù)據(jù)分類/關(guān)聯(lián)分析/聚類分析③數(shù)據(jù)采集④分析報告⑤數(shù)據(jù)預(yù)處理，正確的順序是

③⑤②①④

③⑤②①④

。（寫出序號即可）
[項目實施]
（一）數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理
Ⅰ、（24分）圖1-1為記錄歷年高中各科成績的部分文件，圖1-2為獲取所有高一成績并寫人指定文件“高-考試成績總.xlsx“的部分程序代碼。圖1-3為獲取的高一考試成績的部分數(shù)據(jù)內(nèi)容。根據(jù)要求，回答問題。

（1）觀察圖1-2，該程序用

循環(huán)

循環(huán)

結(jié)構(gòu)嵌套

選擇或分支

選擇或分支

結(jié)構(gòu)（選填：順序、選擇、循環(huán)）描述算法，實現(xiàn)從若干個xlsx文件中篩選出高一成績并保存 為數(shù)據(jù)文件，其中在Python語言中表示判斷數(shù)據(jù)大小關(guān)系的運算符“==”表示

等于

等于

 （ 選填：不等于等于）。補充程序代碼中缺失的語句，應(yīng)在下橫線處填寫

”高一”

”高一”

。
（2）對采集的數(shù)據(jù)進行有效存儲，以便對數(shù)據(jù)進行分析和使用。海量的數(shù)據(jù)幾乎包含一切形式的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的音視頻、圖片、地理位置、網(wǎng)絡(luò)日志等數(shù)據(jù)屬于

非結(jié)構(gòu)化

非結(jié)構(gòu)化

數(shù)據(jù)，如圖1-3，“高一考試成績總.xlsx“中的數(shù)據(jù)屬于

結(jié)構(gòu)化

結(jié)構(gòu)化

數(shù)據(jù)。（選填：結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化）
（3）在數(shù)據(jù)分析之前，需要運用

特征探索

特征探索

方法（選填：特征探索、關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、數(shù)據(jù)分類）對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)和處理缺失值以保證數(shù)據(jù)的完整，還需要對異常數(shù)據(jù)進行清理，分析是否有冗余數(shù)據(jù)等。觀察圖1-3，“201”屬于

異常值

異常值

數(shù)據(jù)，虛線部分屬于

缺失值

缺失值

數(shù)據(jù)（選填：缺失值、異常值、冗余值），應(yīng)當刪除數(shù)據(jù)所在

行

行

（選填：行、列）。
（4）觀察圖1-3表格的數(shù)據(jù)，在收集數(shù)據(jù)的過程中，你認為哪些數(shù)據(jù)可以不采集？為什么？
（二）數(shù)據(jù)分析與可視化
Ⅱ.（14分）運用Python語言編程進行數(shù)據(jù)分析與可視化表達，分析部分結(jié)果如圖2-1、2-2。根據(jù)要求，回答問題。

（1）觀察圖2-1，該校學(xué)生地理物理生物同時優(yōu)秀的概率最

高

高

，政治、物理、化學(xué)同時優(yōu)秀的概率較低。
（2）為便于理解數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，使用數(shù)據(jù)可視化工具可以圖表形式直觀呈現(xiàn)。如折線圖可以表示關(guān)于

趨勢

趨勢

的分析、散點圖可以表示關(guān)于

邏輯關(guān)系

邏輯關(guān)系

的分析、數(shù)據(jù)地圖可以表示關(guān)于

空間關(guān)系

空間關(guān)系

的分析（選填：邏輯關(guān)系、空間關(guān)系、趨勢）。如圖2-2所示選用

柱形（狀）

柱形（狀）

圖將數(shù)據(jù)分析可視化呈現(xiàn)。
（3）下列關(guān)于數(shù)據(jù)可視化的描述中，正確的是

ABCD

ABCD

。（多選）
A.可視化也可以將數(shù)據(jù)以地圖、動畫等形式表示
B.可視化可以有效提升數(shù)據(jù)分析的效率
C.可視化可以讓人們快速抓住要點信息
D.可視化可以幫助人們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的價值
（三）分析報告
Ⅲ.（7分）在數(shù)據(jù)分析中，使用數(shù)據(jù)可視化工具可以直觀的呈現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，尋找數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在規(guī)律，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
（1）觀察圖2-2，說說你從圖中發(fā)現(xiàn)了什么？挖掘出哪些信息？
（2）結(jié)合自己的學(xué)習(xí)和生活，談一談數(shù)據(jù)的重要性。（100字左右）