课程名称 |
数据可视化 |
授课对象所属专业 |
数据科学与大数据技术 |
课程类型 |
专业教育课 |
开课年级 |
四年级 |
课程性质 |
必修 |
课程总学时 |
64 |
一、课程简介
《数据可视化》是一门理论和实践紧密结合的核心专业类课程，是大数据分析与处理的重要一环。该课程从可视化基本概念入手，由浅入深学习数据可视化的相关知识理论和技术，以及各种可视化方法。课程旨在培养学生数据可视化编码能力，以及熟悉数据可视化的基本流程。本课程即重视学生相关理论的系统学习，又强调培养学生发现问题、分析问题和解决问题的实践应用创新能力。
通过本课程的学习，学生能够将所学运用到复杂的数据分析工程问题中，能使用数据可视化工具进行可视化处理，解决大数据分析结果的可视化展示问题。能够针对不同业务情景下的海量数据，洞察和分析隐藏在数据背后的重要信息，并可视化展示为相关决策提供辅助决策支持。
二、案例基本信息
1.案例名称：守护长江的美丽------空间数据的可视化
2.对应章节：空间数据的可视化
3.课程讲次：第一讲
三、案例教学目标
知识目标：1. 了解空间数据的概念和类型。
2. 掌握空间数据的可视化方法及应用场景
3. 熟练掌握空间数据的可视化方法的编码。
能力目标：1. 培养学生自主创新的学习能力。
2. 培养学生“化繁为简”、“数据图示化”的思维能力。
3. 培养学生解决问题的工程实践能力。
育人目标：1. 通过讲述前言科学知识，引导学生树立与时俱进的学习意识、投身科学研究和技术创新的远大理想，激发学生强烈的使命感与责任心。
2.案例《彭泽气象志》，利用数据讲好长江故事，培养学生生态文明意识，让学生更加深入理解长江保护的必要性和紧迫性，增强学生保护长江、保护生态环境的责任感和使命感。
3. 培养学生对数据的敏感性，从生活中实际问题出发，培养学生以辩证的思维理解、分析、解决复杂问题的能力，精益求精的工匠精神，严谨的工作态度，创新思维能力。
四、案例主要内容
空间数据的可视化这一章节中，我们选用了案例《彭泽气象志--鄱阳湖流域气候可视化设计》，它是由武汉大学资源与环境科学学院翁敏副教授指导、2018级地理信息科学专业本科生李克诚、李中，孙晨曦团队制作的。该作品在2021年（14届）中国大学生计算机设计大赛信息可视化组，荣获中南赛区一等奖，全国二等奖等佳绩。
该案例作品意在基于流域气候、极端气候事件等多维度流域指标，聚焦鄱阳湖流域气候及生态环境发生变化的大背景，以地图故事的形式，基于气象站实测气候数据、流域遥感影像、DEM等多种数据，利用Echarts、LayUI、百度地图等多种可视化库以及ArcGIS、Adobe Illustrator等地图制图和美化工具，从流域气候变化、鄱阳湖湖面面积减少等方面讲述了鄱阳湖流域面临的严峻气候水文情势，又从“山－江－湖”的相互关系和流域科学管理的理论与实践两方面出发，直观展示出当前政府为保护流域生态环境所采取的措施。
利用地图、图表、遥感影像等多种数据源阐述鄱阳湖流域生态环境变化的过程，向公众普及鄱阳湖流域的气候与生态环境的风貌更迭，并提出保护鄱阳湖流域生态环境的努力方向，呼吁人们重新思考过去盲目开发、疏于治理的行径，充分认识到保护流域生态环境就是保护人类自己，同时能够为流域气候变化研究提供理论和技术支持。
五、案例教学设计
教学思想：
整个教学过程采取“提出问题-引入概念-讲解重点-案例分析-实际操作-解决问题”的教学策略。在整个过程中，有效的质量监管是确保过程顺利、目标达成的重中之重，注意做好每个环节的实际情况分析并及时采取相应举措。
教学过程中，注重学生的发展创造性思维的培养，重视学生的主体作用。以先进的教学手段，多样的教学方法，上好这门课程。
教学思路图
教学安排
环节 |
教学内容 |
活动 |
教学目的 |
教师 |
学生 |
回顾知识、导入新课 （5分钟） |
复习：金融数据的可视化常用方法，Python库的使用。 通过问题，让学生清楚明白图形并不仅仅拘泥于固定的场景。 |
提问：K线图除了用于金融分析外，我们还可以用在什么场景下？ |
发散思维 回答问题 |
激发学生学习兴趣，引导学生带着问题进入学习。 |
结合实例，进行知识点讲解，解决问题 （30分钟） |
观看案例视频《彭泽气象志》，引导学生发现新的数据可视化方法，导入新课。 （思政元素：把生态文明教育融入课程，提高青年大学生保护长江的意识，鼓励学生参与学校关于长江、鄱阳湖流域展开的社会实践和志愿活动，引导青年在新时代使命召唤下彰显担当。） |
1.通过案例导入空间数据的概念。 2.概念阐述 及知识讲授。 |
1.结合自 身预习情况，完成知识点梳理。 2.跟随老 师的讲解，思考空间数据的可视化。 |
1.通过视频 ，使学生更清晰直观地掌握空间数据可视化的概念。 2.为后面的知识点埋下伏笔。 3.培养学生生态文明意识，以实际行动守护长江，践行生态文明建设。 |
空间数据的分类 1．地图数据 2．影像数据 3．地形数据 4．属性数据 |
1.学习通发布讨论：哪些数据属于空间数据? 2.概念阐述及知识讲授。 |
1.回答问 题。 2.参与讨 论。 |
1.通过案例 设计，使学生更清晰的理解空间数据。 2.案例讲解 让学生了解大数据技术与各个行业领域的结合拓宽学生考研及就业思路，培养学生数据思维能力。 |
结合实例，进行知识点讲解，解决问题 （30分钟） |
空间数据可视化的思路 场数据 |
1.讨论问题：如何通过图形展示空间数据？ 2.现场点人参与讨论？ |
现场举手回答问题。 |
1.使学生 真正掌握空间数据可视化的方法。 2．调动气氛，引导学生积极参与。 |
空间数据的可视化方法： 1.三维条形图 2.三维曲面图 3.三维散点图 4.三维等高线 |
1.展示图形，让学生观察分析，提出绘制思路，为下节课做铺垫。 2.三维条形图与条形图的区别。 |
答题者：现场点人。 其余学生：场下思索问题答案。 |
1.通过案 例展示使学生掌握空间数据的可视化方法。 2.培养学生观察分析，提高学生举一反三的解决问题的能力 |
能力提升 （5分钟） |
学习通发布思考题： 1．用导航的时候，你遇到过哪些问题。 2．利用空间数据可视化方法解决导航问题。 |
在学习通发布任务 |
在学习通完成主题讨论 |
通过讨论，提出问题。引导学生利用本课所学的知识点解决实际生活问题，提高学生工程实践能力和创新应用能力。 |
总结、 资源拓展、 布置作业 （5分钟） |
总结知识点 1.空间数据的概念 2.空间数据的适用场景 3.空间数据的可视化方法 讲解专业前沿知识。 （思政元素：激发学生投身科学研究和技术创新的兴趣） 布置实验作业 学习通发布 |
1.小结本节 课内容。 2.讲解专业 前沿知识。 3.学习通发 布作业。 |
1.跟随教师复习本节课内容。 2.了解前沿知识后查阅相关资料。 3.课后在学习通提交作业。 |
1.通过小结使学生更好掌握本节课内容。 2.通过讲解专业前沿知识，激发学生投身科学研究和技术创新的兴趣。 3.通过课后作业，检验学生对知识的掌握程度，为后期课程的展开打好基础。 |
六、教学反思
优势：本课次的内容是空间数据类，课堂讲授中将思政案例与教学内容进行了有机融合，将复杂概念以问题的形式导入，引导学生主动思考。以计算机设计大赛中的获奖作品《彭泽气象志》作为案例，第一拓宽学生思路，深刻体会数据可视化的意义；第二通过视频演示，更加直观地展示空间数据可视化的方法；第三开阔学生视野，让学生了解计算机设计大赛，激发学生学习热情，提高学生学习兴趣，通过学习优秀作品进一步提高学生创新和实践的应用能力；第四，培养学生生态文明意识，让学生更加深入理解长江保护的必要性和紧迫性，增强学生保护长江、保护生态环境的责任感和使命感。
不足：在案例教学的过程中，通过提问、讨论等方法并未激发所有学生的学习热情和兴趣。参与讨论的成员基本上就是班级中认真听讲的学生，很多学生对这方面的知识比较匮乏，案例离学生的实际生活比较远，学生基本不太熟悉案例使用的可视化技术，在今后的案例设计中要倾向选择能让大多数人共鸣的案例，以提高学生参与讨论的兴趣，提高课堂的教学效果。
综上所述，本课次的教学设计将“以学生为中心”的教学理念落到了实处，激发了学生的学习内驱力和爱国情怀，很好地达到了预期教学目标。在后期的课程设计中案例环节应再挖掘能更加调动学生积极性的案例。
数据科学与技术教研室供稿
责编：魏东平 审核：董西伟 郭景娟
