課程名稱 |
數(shù)據(jù)可視化 |
授課對(duì)象所屬專業(yè) |
數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù) |
課程類型 |
專業(yè)教育課 |
開(kāi)課年級(jí) |
四年級(jí) |
課程性質(zhì) |
必修 |
課程總學(xué)時(shí) |
64 |
一、課程簡(jiǎn)介
《數(shù)據(jù)可視化》是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的核心專業(yè)類課程，是大數(shù)據(jù)分析與處理的重要一環(huán)。該課程從可視化基本概念入手，由淺入深學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化的相關(guān)知識(shí)理論和技術(shù)，以及各種可視化方法。課程旨在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)可視化編碼能力，以及熟悉數(shù)據(jù)可視化的基本流程。本課程即重視學(xué)生相關(guān)理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，又強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)新能力。
通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)運(yùn)用到復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析工程問(wèn)題中，能使用數(shù)據(jù)可視化工具進(jìn)行可視化處理，解決大數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可視化展示問(wèn)題。能夠針對(duì)不同業(yè)務(wù)情景下的海量數(shù)據(jù)，洞察和分析隱藏在數(shù)據(jù)背后的重要信息，并可視化展示為相關(guān)決策提供輔助決策支持。
二、案例基本信息
1.案例名稱：守護(hù)長(zhǎng)江的美麗------空間數(shù)據(jù)的可視化
2.對(duì)應(yīng)章節(jié)：空間數(shù)據(jù)的可視化
3.課程講次：第一講
三、案例教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：1. 了解空間數(shù)據(jù)的概念和類型。
2. 掌握空間數(shù)據(jù)的可視化方法及應(yīng)用場(chǎng)景
3. 熟練掌握空間數(shù)據(jù)的可視化方法的編碼。
能力目標(biāo)：1. 培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新的學(xué)習(xí)能力。
2. 培養(yǎng)學(xué)生“化繁為簡(jiǎn)”、“數(shù)據(jù)圖示化”的思維能力。
3. 培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力。
育人目標(biāo)：1. 通過(guò)講述前言科學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)習(xí)意識(shí)、投身科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的遠(yuǎn)大理想，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的使命感與責(zé)任心。
2.案例《彭澤氣象志》，利用數(shù)據(jù)講好長(zhǎng)江故事，培養(yǎng)學(xué)生生態(tài)文明意識(shí)，讓學(xué)生更加深入理解長(zhǎng)江保護(hù)的必要性和緊迫性，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)長(zhǎng)江、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的責(zé)任感和使命感。
3. 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的敏感性，從生活中實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生以辯證的思維理解、分析、解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，精益求精的工匠精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，創(chuàng)新思維能力。
四、案例主要內(nèi)容
空間數(shù)據(jù)的可視化這一章節(jié)中，我們選用了案例《彭澤氣象志--鄱陽(yáng)湖流域氣候可視化設(shè)計(jì)》，它是由武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院翁敏副教授指導(dǎo)、2018級(jí)地理信息科學(xué)專業(yè)本科生李克誠(chéng)、李中，孫晨曦團(tuán)隊(duì)制作的。該作品在2021年（14屆）中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽信息可視化組，榮獲中南賽區(qū)一等獎(jiǎng)，全國(guó)二等獎(jiǎng)等佳績(jī)。
該案例作品意在基于流域氣候、極端氣候事件等多維度流域指標(biāo)，聚焦鄱陽(yáng)湖流域氣候及生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化的大背景，以地圖故事的形式，基于氣象站實(shí)測(cè)氣候數(shù)據(jù)、流域遙感影像、DEM等多種數(shù)據(jù)，利用Echarts、LayUI、百度地圖等多種可視化庫(kù)以及ArcGIS、Adobe Illustrator等地圖制圖和美化工具，從流域氣候變化、鄱陽(yáng)湖湖面面積減少等方面講述了鄱陽(yáng)湖流域面臨的嚴(yán)峻氣候水文情勢(shì)，又從“山－江－湖”的相互關(guān)系和流域科學(xué)管理的理論與實(shí)踐兩方面出發(fā)，直觀展示出當(dāng)前政府為保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境所采取的措施。
利用地圖、圖表、遙感影像等多種數(shù)據(jù)源闡述鄱陽(yáng)湖流域生態(tài)環(huán)境變化的過(guò)程，向公眾普及鄱陽(yáng)湖流域的氣候與生態(tài)環(huán)境的風(fēng)貌更迭，并提出保護(hù)鄱陽(yáng)湖流域生態(tài)環(huán)境的努力方向，呼吁人們重新思考過(guò)去盲目開(kāi)發(fā)、疏于治理的行徑，充分認(rèn)識(shí)到保護(hù)流域生態(tài)環(huán)境就是保護(hù)人類自己，同時(shí)能夠?yàn)榱饔驓夂蜃兓芯刻峁├碚摵图夹g(shù)支持。
五、案例教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)思想：
整個(gè)教學(xué)過(guò)程采取“提出問(wèn)題-引入概念-講解重點(diǎn)-案例分析-實(shí)際操作-解決問(wèn)題”的教學(xué)策略。在整個(gè)過(guò)程中，有效的質(zhì)量監(jiān)管是確保過(guò)程順利、目標(biāo)達(dá)成的重中之重，注意做好每個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)際情況分析并及時(shí)采取相應(yīng)舉措。
教學(xué)過(guò)程中，注重學(xué)生的發(fā)展創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，重視學(xué)生的主體作用。以先進(jìn)的教學(xué)手段，多樣的教學(xué)方法，上好這門課程。
教學(xué)思路圖
教學(xué)安排
環(huán)節(jié) |
教學(xué)內(nèi)容 |
活動(dòng) |
教學(xué)目的 |
教師 |
學(xué)生 |
回顧知識(shí)、導(dǎo)入新課 （5分鐘） |
復(fù)習(xí)：金融數(shù)據(jù)的可視化常用方法，Python庫(kù)的使用。 通過(guò)問(wèn)題，讓學(xué)生清楚明白圖形并不僅僅拘泥于固定的場(chǎng)景。 |
提問(wèn)：K線圖除了用于金融分析外，我們還可以用在什么場(chǎng)景下？ |
發(fā)散思維 回答問(wèn)題 |
激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)入學(xué)習(xí)。 |
結(jié)合實(shí)例，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講解，解決問(wèn)題 （30分鐘） |
觀看案例視頻《彭澤氣象志》，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)可視化方法，導(dǎo)入新課。 （思政元素：把生態(tài)文明教育融入課程，提高青年大學(xué)生保護(hù)長(zhǎng)江的意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校關(guān)于長(zhǎng)江、鄱陽(yáng)湖流域展開(kāi)的社會(huì)實(shí)踐和志愿活動(dòng)，引導(dǎo)青年在新時(shí)代使命召喚下彰顯擔(dān)當(dāng)。） |
1.通過(guò)案例導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)的概念。 2.概念闡述 及知識(shí)講授。 |
1.結(jié)合自 身預(yù)習(xí)情況，完成知識(shí)點(diǎn)梳理。 2.跟隨老 師的講解，思考空間數(shù)據(jù)的可視化。 |
1.通過(guò)視頻 ，使學(xué)生更清晰直觀地掌握空間數(shù)據(jù)可視化的概念。 2.為后面的知識(shí)點(diǎn)埋下伏筆。 3.培養(yǎng)學(xué)生生態(tài)文明意識(shí)，以實(shí)際行動(dòng)守護(hù)長(zhǎng)江，踐行生態(tài)文明建設(shè)。 |
空間數(shù)據(jù)的分類 1．地圖數(shù)據(jù) 2．影像數(shù)據(jù) 3．地形數(shù)據(jù) 4．屬性數(shù)據(jù) |
1.學(xué)習(xí)通發(fā)布討論：哪些數(shù)據(jù)屬于空間數(shù)據(jù)? 2.概念闡述及知識(shí)講授。 |
1.回答問(wèn) 題。 2.參與討 論。 |
1.通過(guò)案例 設(shè)計(jì)，使學(xué)生更清晰的理解空間數(shù)據(jù)。 2.案例講解 讓學(xué)生了解大數(shù)據(jù)技術(shù)與各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的結(jié)合拓寬學(xué)生考研及就業(yè)思路，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)思維能力。 |
結(jié)合實(shí)例，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講解，解決問(wèn)題 （30分鐘） |
空間數(shù)據(jù)可視化的思路 場(chǎng)數(shù)據(jù) |
1.討論問(wèn)題：如何通過(guò)圖形展示空間數(shù)據(jù)？ 2.現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)人參與討論？ |
現(xiàn)場(chǎng)舉手回答問(wèn)題。 |
1.使學(xué)生 真正掌握空間數(shù)據(jù)可視化的方法。 2．調(diào)動(dòng)氣氛，引導(dǎo)學(xué)生積極參與。 |
空間數(shù)據(jù)的可視化方法： 1.三維條形圖 2.三維曲面圖 3.三維散點(diǎn)圖 4.三維等高線 |
1.展示圖形，讓學(xué)生觀察分析，提出繪制思路，為下節(jié)課做鋪墊。 2.三維條形圖與條形圖的區(qū)別。 |
答題者：現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)人。 其余學(xué)生：場(chǎng)下思索問(wèn)題答案。 |
1.通過(guò)案 例展示使學(xué)生掌握空間數(shù)據(jù)的可視化方法。 2.培養(yǎng)學(xué)生觀察分析，提高學(xué)生舉一反三的解決問(wèn)題的能力 |
能力提升 （5分鐘） |
學(xué)習(xí)通發(fā)布思考題： 1．用導(dǎo)航的時(shí)候，你遇到過(guò)哪些問(wèn)題。 2．利用空間數(shù)據(jù)可視化方法解決導(dǎo)航問(wèn)題。 |
在學(xué)習(xí)通發(fā)布任務(wù) |
在學(xué)習(xí)通完成主題討論 |
通過(guò)討論，提出問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生利用本課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際生活問(wèn)題，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力。 |
總結(jié)、 資源拓展、 布置作業(yè) （5分鐘） |
總結(jié)知識(shí)點(diǎn) 1.空間數(shù)據(jù)的概念 2.空間數(shù)據(jù)的適用場(chǎng)景 3.空間數(shù)據(jù)的可視化方法 講解專業(yè)前沿知識(shí)。 （思政元素：激發(fā)學(xué)生投身科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的興趣） 布置實(shí)驗(yàn)作業(yè) 學(xué)習(xí)通發(fā)布 |
1.小結(jié)本節(jié) 課內(nèi)容。 2.講解專業(yè) 前沿知識(shí)。 3.學(xué)習(xí)通發(fā) 布作業(yè)。 |
1.跟隨教師復(fù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容。 2.了解前沿知識(shí)后查閱相關(guān)資料。 3.課后在學(xué)習(xí)通提交作業(yè)。 |
1.通過(guò)小結(jié)使學(xué)生更好掌握本節(jié)課內(nèi)容。 2.通過(guò)講解專業(yè)前沿知識(shí)，激發(fā)學(xué)生投身科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的興趣。 3.通過(guò)課后作業(yè)，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，為后期課程的展開(kāi)打好基礎(chǔ)。 |
六、教學(xué)反思
優(yōu)勢(shì)：本課次的內(nèi)容是空間數(shù)據(jù)類，課堂講授中將思政案例與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了有機(jī)融合，將復(fù)雜概念以問(wèn)題的形式導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考。以計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽中的獲獎(jiǎng)作品《彭澤氣象志》作為案例，第一拓寬學(xué)生思路，深刻體會(huì)數(shù)據(jù)可視化的意義；第二通過(guò)視頻演示，更加直觀地展示空間數(shù)據(jù)可視化的方法；第三開(kāi)闊學(xué)生視野，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)學(xué)習(xí)優(yōu)秀作品進(jìn)一步提高學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐的應(yīng)用能力；第四，培養(yǎng)學(xué)生生態(tài)文明意識(shí)，讓學(xué)生更加深入理解長(zhǎng)江保護(hù)的必要性和緊迫性，增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)長(zhǎng)江、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的責(zé)任感和使命感。
不足：在案例教學(xué)的過(guò)程中，通過(guò)提問(wèn)、討論等方法并未激發(fā)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。參與討論的成員基本上就是班級(jí)中認(rèn)真聽(tīng)講的學(xué)生，很多學(xué)生對(duì)這方面的知識(shí)比較匱乏，案例離學(xué)生的實(shí)際生活比較遠(yuǎn)，學(xué)生基本不太熟悉案例使用的可視化技術(shù)，在今后的案例設(shè)計(jì)中要傾向選擇能讓大多數(shù)人共鳴的案例，以提高學(xué)生參與討論的興趣，提高課堂的教學(xué)效果。
綜上所述，本課次的教學(xué)設(shè)計(jì)將“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念落到了實(shí)處，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力和愛(ài)國(guó)情懷，很好地達(dá)到了預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。在后期的課程設(shè)計(jì)中案例環(huán)節(jié)應(yīng)再挖掘能更加調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的案例。
數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)教研室供稿
責(zé)編：魏東平 審核：董西偉 郭景娟
