数据可视化 | 教与学（教学大纲）

Posted 2021-04-28 书圈

《数据可视化》教学大纲

·课程名称（中、英文）：数据可视化（DataVisualization）

·课程编号：XXXXX 适用专业：计算机应用技术

·总学时：45 总学分：3

一、课程的性质、目的与任务

数据可视化是计算机科学与认知心理学两大科学相结合的产物，是国际上最为活跃的研究方向之一。数据是记录科学现象和客观世界的基本信息单元。当今世界每时每刻都在产生大量的数据。数据可视化为人类洞察数据的内涵、理解数据蕴藏的规律提供了重要的手段。

随着计算机的广泛应用，数据可视化已作为一个新的学科方向显得更为重要。通过本课程的学习，掌握人机界面设计的原理与方法，数据可视化的基本概念、基础理论和各类数据的可视化方法，以及可视化应用系统的设计与评估，为今后在数据可视化方向上的进一步学习和研究打下扎实的基础。

本课程是为计算机应用技术专业研究生开设的专业课，它研究用计算机解决大数据的可视化表达与可视分析问题，是以符合人的认知为基础，建立数据模型到可视化形态的直观映射，指导用户对数据进行探索性可视分析，从中发现规律进行决策。本课程是一门与实际实用结合很强的专业基础课程，是计算机应用技术专业人机交互、数据挖掘、可视化等方向研究生所必须所理解和掌握的专业基础知识。

二、课程教学基本要求

本课程是专业课程，应用性较强，以培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力为主要目标，进行讨论式教学，不要求学生死记硬背。在教学方法上，采用课堂讲授，课后辅导，认真完成研究报告等教学形式。

在课堂讲授方面，由于本课程属基础理论课程，基本概念的理解和基本方法的掌握尤其重要，要求教师在讲述的过程中尽量简明，教学语言要准确，生动，举例要准确。在教学中，要求同学重点掌握最基本概念、最基本方法，要着重培养学生的理论分析、系统设计和应用评估的能力，在课程内容方面重视分析问题能力的培养。

为了让学生理解好，加强学生的课堂实验、课后讨论，及对专题资料的分析。考试采用写专题报告形式。

总评成绩：课堂提问，平时考勤占20%；实验占30%;专题报告占50%。

三、课程教学内容体系

原理篇

第1章 数据可视化简介

1.1 数据可视化发展历程

1.2 数据可视化的目标和作用

1.3 数据可视化的优势

1.4 数据可视化与人机交互技术

第2章 数据可视化基础

2.1 数据对象与属性类型

2.2 数据的基本统计描述

2.3 数据的相似性和相异性度量

2.4 视觉感知

2.5 视觉通道

2.6 可视化的组件

第3章 数据可视化过程

3.1 数据可视化流程

3.2 数据处理和数据变换

3.3 可视化映射

第4章 数据可视化方法

4.1 标量数据可视化方法

4.2 三维标量数据可视化方法

4.3 向量场可视化方法

4.4 时间序列数据可视化方法

4.5 地理空间数据可视化

4.6 文本与文档可视化

4.7 层次数据可视化

应用篇

第5章 可视化工具D3基础

5.1 D3简介和使用

5.2 javascript编程基础

5.3 SVG基础知识

5.4 文档对象模型DOM

5.5 Canvas

5.6 CSS语法基础

第6章 D3开发入门

6.1 D3入门实例

6.2 选择集与数据绑定

6.3 Enter-Update-Exit模型

6.4 获取外部数据

第7章 绘制基本图形

7.1 颜色

7.2 可缩放矢量图形SVG

7.3 图形生成器

7.4 绘制柱状图

7.5 绘制折线图

第8章 比例尺和坐标轴

8.1 比例尺

8.2 坐标轴

8.3 绘制有坐标轴的折线图

8.4 绘制有坐标轴的散点图

8.5 新版本4.X的坐标轴

第9章 实现动态过渡效果

9.1 动态效果

9.2 动态效果实例

第10章 布局的应用

10.1 力导向图

10.2 分区图

10.3 直方图

10.4 饼状图

10.5 弦图

10.6 集群图

10.7 树状图

10.8 堆栈图

10.9 矩阵树图

10.10 捆图

10.11 打包图

第11章 交互的应用

11.1 交互操作

11.2 拖曳应用

11.3 缩放的应用

第12章 地图绘制

12.1 绘制中国地图

12.2 可拖动的中国地图

第13章 Python科学计算和可视化应用

13.1 Python基础知识

13.2 Numpy库的使用

13.3 Matplotlib绘图可视化

13.4 文本可视化实战——爬取豆瓣影评生成词云

第14章 可视化在微信公众号舆情系统中的应用

14.1 系统背景意义

14.2 系统功能模块

14.3 功能需求

14.4 系统实现

四、学时分配

教学内容	教 学 环 节
讲课	实验	习题课	上机
第1章数据可视化简介	2
第2章数据可视化基础	4
第3章数据可视化过程	3
第4章 数据可视化方法	3
第5章 可视化工具D3基础	2
第6章 D3开发入门	2			2
第7章 绘制基本图形	2
第8章 比例尺和坐标轴	2			2
第9章 实现动态过渡效果	2
第10章 布局的应用	4		2	2
第11章 交互的应用	2			2
第13章 Python科学计算和可视化应用	4			2
	1
合计	33		2	10

五、课程与其它课程的联系与分工

先修课程：《高等数学》，《计算机图形学》，《软件工程》

六、推荐教材及教学参考书

推荐教材：

樊银亭夏敏捷 数据可视化原理及应用.清华大学出版社.2019.

制定：

审定：

批准：