數(shù)據(jù)可視化教學大綱

1、數(shù)據(jù)可視化課程教學大綱一、課程基本信息課程代碼152252321課程性質專業(yè)選修課培養(yǎng)方案2015版開課單位電子商務學院課程學分1課程學時22授課對象信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)本科第六學期先修課程計算機應用基礎編寫人編寫時間2015年5月審核人審核時間2015年6月二、課程性質數(shù)據(jù)可視化為全日制大學本科信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)開設的一門專業(yè)課程和選修課程。對培養(yǎng)學生的信息處理能力、信息分析與應用能力、信息表達能力具有重要的作用。三、教學目標和任務教學目標：本課程的主要目的是培養(yǎng)學生的信息數(shù)據(jù)可視化處理能力。通過本課程的教學，使學生掌握數(shù)據(jù)可視化的一般原理和處理方法，能使用數(shù)據(jù)可視化工具隊數(shù)據(jù)進行可視

2、化處理。教學任務：介紹數(shù)據(jù)可視化的基礎理論和概念，針對實際應用中遇到的不同類型的數(shù)據(jù)介紹相應的可視化方法，并介紹可視化綜合應用及實用系統(tǒng)。四、教學要求通過課程學習使學生了解數(shù)據(jù)可視化基本概念；掌握視覺感知和認知的基本原理和可視化編碼原則；掌握數(shù)據(jù)定義、組織、管理、分析、挖掘等及數(shù)據(jù)工作流；掌握可視化的基礎理論；掌握不同類型數(shù)據(jù)的可視化方法；掌握常用的可視化軟件使用。五、課程學時安排序號章節(jié)/專題/模塊名稱理論課時實踐課時總學時1第1部分數(shù)據(jù)可視化簡介222第2部分視覺感知與視覺通道223第3部分數(shù)據(jù)224第4部分數(shù)據(jù)可視化基礎225第5部分時空數(shù)據(jù)可視化226第6部分地理空間數(shù)據(jù)可視化227第

3、7部分高維非空間數(shù)據(jù)可視化228第8部分層次和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可視化229第9部分跨媒體數(shù)據(jù)可視化2210第10部分可視化交互與評估2211第11部分可視化軟件與工具22總計2222六、主要內容第1部分數(shù)據(jù)可視化簡介（2學時）【教學目標】理解可視化的意義；理解可視化的目標和作用；了解可視化簡史；理解數(shù)據(jù)可視化釋義?！窘虒W內容】第一節(jié)可視化概述內容：可視化的意義；可視化的目標和作用；可視化簡史重點講授：可視化的目標和作用第二節(jié)可視化釋義內容：數(shù)據(jù)可視化分類；數(shù)據(jù)可視化與其他方向的關系重點講授：數(shù)據(jù)可視化分類【教學重點、難點】可視化的目標和作用思考題：1 .可視化目標或作用在可視化歷史中是如何發(fā)展變化的？

4、2 .各用一個具體的例子說明什么是科學可視化、信息可視化和課時分析。3 .描述數(shù)據(jù)可視化與信息圖在生成方法和目標上的差異。4 .舉例說明數(shù)據(jù)可視化的三類通用目標。第2部分視覺感知與視覺通道（2學時）【教學目標】掌握視覺感知與認知；了解視覺通道。【教學內容】第一節(jié)視覺感知與認知內容：感知、認知、格式塔理論、視覺感知相對性重點講授：感知、認知第二節(jié)視覺通道內容：視覺通道類型、視覺通道特性重點講授：視覺通道類型【教學重點、難點】視覺感知與認知思考題：1 .通過圖像對比；理解視覺感知的相對性。2 .用編程語言實現(xiàn)2個常用的顏色空間相互轉換算法。3 .熟悉colorbrewer和adobekuler在線

5、顏色選擇工具。第3部分數(shù)據(jù)（2學時）【教學目標】掌握數(shù)據(jù)特征；掌握數(shù)據(jù)預處理；掌握數(shù)據(jù)分析。【教學內容】第一節(jié)數(shù)據(jù)概述內容：數(shù)據(jù)基礎（屬性、相似性度量）；數(shù)據(jù)特征（統(tǒng)計、不確定性）重點講授：數(shù)據(jù)特征第二節(jié)數(shù)據(jù)處理與分析內容：數(shù)據(jù)預處理；數(shù)據(jù)存儲；數(shù)據(jù)分析重點講授：數(shù)據(jù)預處理；數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)預處理；數(shù)據(jù)分析思考題：1 .什么是數(shù)據(jù)的均值、標準差、中位數(shù)、四分位數(shù)？2 .說出在進行數(shù)據(jù)分析時；統(tǒng)計分析方法、探索性數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘各有什么側重點和優(yōu)勢。3 .如何對一組數(shù)據(jù)做線型回歸分析？第4部分數(shù)據(jù)可視化基礎（2學時）【教學目標】掌握數(shù)據(jù)可視化流程；掌握數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)變換方法；理解可視化編碼方法；掌

6、握可視化設計原理?！窘虒W內容】第一節(jié)數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)變換內容：數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)可視化編碼重點講授：數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)變換第二節(jié)數(shù)據(jù)可視化設計內容：設計框架、數(shù)據(jù)映射、視圖交互設計、數(shù)據(jù)美學、可視化隱喻重點講授：數(shù)據(jù)映射、視圖交互設計【教學重點、難點】數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)變換思考題：1 .闡述可視化的表達力和有效性的區(qū)別。舉例說明。2 .選擇一個多維數(shù)據(jù)集；設計一個可視化隱喻方案。3 .討論不同元素在可視化雙變量數(shù)據(jù)集時可能產(chǎn)生的可視化效果和遇到的問題。第5部分時空數(shù)據(jù)可視化（2學時）【教學目標】掌握一維標量數(shù)據(jù)可視化方法；掌握二維標量數(shù)據(jù)可視化方法；理解三維標量數(shù)據(jù)可視化方法；掌握時間序列數(shù)據(jù)可視

7、化方法；掌握多變量空間數(shù)據(jù)可視化方法?！窘虒W內容】第一節(jié)空間數(shù)據(jù)可視化內容：一維標量數(shù)據(jù)可視化；二維標量數(shù)據(jù)可視化；三維標量數(shù)據(jù)可視化；多變量空間數(shù)據(jù)可視化重點講授：二維標量數(shù)據(jù)可視化；三維標量數(shù)據(jù)可視化第二節(jié)時間序列數(shù)據(jù)可視化內容：時間屬性；時序數(shù)據(jù)可視化方法重點講授：時序數(shù)據(jù)可視化方法【教學重點、難點】二維標量數(shù)據(jù)可視化；三維標量數(shù)據(jù)可視化；時序數(shù)據(jù)可視化方法思考題：1 .用不同顏色對二維溫度場進行可視化；并觀察效果。2 .搜索中美歷史單行最高領導人姓名、任期以及相互訪問的時間、地點。設計可視化直觀有效地展示研究成果。第6部分地理空間數(shù)據(jù)可視化（2學時）【教學目標】理解地圖投影；掌握點形數(shù)

8、據(jù)的可視化；掌握線形數(shù)據(jù)的可視化；理解區(qū)域數(shù)據(jù)的可視化；了解基于地理位置的綜合信息可視化。第一節(jié)地理空間數(shù)據(jù)可視化內容：地圖投影；點形數(shù)據(jù)可視化；線形數(shù)據(jù)可視化；區(qū)域數(shù)據(jù)可視化重點講授：點形數(shù)據(jù)可視化；線形數(shù)據(jù)可視化；區(qū)域數(shù)據(jù)可視化第二節(jié)基于地理位置的綜合信息可視化內容：地理信息化；地理信息可視化重點講授：地理信息可視化【教學重點、難點】點形數(shù)據(jù)的可視化；線形數(shù)據(jù)的可視化思考題：1 .地圖投影是一種常用的地理空間數(shù)據(jù)可視化方法；請描述這種技術的難點。2 .通過網(wǎng)絡檢索世界各國在過去20年間的GDP總量；通過專門工具生成GDPB20的動態(tài)變化可視化。3 .簡述線型數(shù)據(jù)可視化常用的方法。第7部分高

9、維非空間數(shù)據(jù)可視化（2學時）【教學目標】掌握高維數(shù)據(jù)變換；掌握高維數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)；了解高維數(shù)據(jù)的可視化交互?！窘虒W內容】第一節(jié)高維數(shù)據(jù)變換內容：主成分分析法；多維尺度分析法；等距映射法；局部線性嵌入第二節(jié)高維數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)與交互內容：高維數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)；高維數(shù)據(jù)的可視化交互重點講授：高維數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)【教學重點、難點】高維數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)思考題：1 .選擇適用于大尺度數(shù)據(jù)的可視化方法；簡短列出這些方法的優(yōu)勢。2 .選擇適用于高維數(shù)據(jù)的可視化方法；簡短列出這些方法的優(yōu)勢。3 .通過網(wǎng)絡下載一個多維度數(shù)據(jù)；分別采用像素圖、平行坐標和馬賽克圖等方法比較可視化結果。第8部分層次和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可視化

10、（2學時）【教學目標】掌握層次和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可視化；了解網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可視化；掌握圖的交互與簡化?！窘虒W內容】第一節(jié)層次數(shù)據(jù)可視化內容：結點鏈接法；空間嵌套填充法；其他方法重點講授：結點鏈接法；空間嵌套填充法第二節(jié)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可視化內容：結點鏈接法；相鄰矩陣布局；其他方法重點講授：結點鏈接法；相鄰矩陣布局第三節(jié)圖的交互與簡化內容：動態(tài)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)可視化；圖可視化數(shù)據(jù)額效果；圖可視化交互【教學重點、難點】結點鏈接法；空間嵌套填充法；相鄰矩陣布局思考題：1 .用縮進法和徑向布局法為美國NBA設計賽程可視化；對比兩者的區(qū)別和優(yōu)勢。2 .用相鄰矩陣布局可視化任意一個社交網(wǎng)絡。第9部分跨媒體數(shù)據(jù)可視化（2學時）【教學目標

11、】掌握文本與文檔可視化；了解社交網(wǎng)絡可視化；掌握日志數(shù)據(jù)可視化?！窘虒W內容】第一節(jié)文本與文檔可視化內容：文本可視化；文檔可視化重點講授：文本可視化第二節(jié)社交網(wǎng)絡與日志數(shù)據(jù)可視化內容：社交網(wǎng)絡可視化；日志數(shù)據(jù)可視化重點講授：日志數(shù)據(jù)可視化【教學重點、難點】日志數(shù)據(jù)可視化思考題：1 .找一段文本并計算出該文本的詞頻向量。2 .使用專門工具對文本進行多樣化的可視化。3 .對你的微博好友關注這一社交網(wǎng)按照結構型可視化方法中的結點鏈接圖進行可視化；并對比不同用戶的社交網(wǎng)絡結構的異同。第10部分可視化交互與評估（2學時）掌握和了解可視化的價值和評估。【教學內容】第一節(jié)可視化的交互、價值與評估內容：可視化交

12、互；可視化的價值；可視化評估重點講授：可視化交互【教學重點、難點】可視化交互思考題：1 .交互過程中有些操作可以更換順序；有些則不可以。請討論并為每一類舉出例子。2 .選擇一種可視化交互方法；設計細節(jié)調控的交互并實現(xiàn)。3 .選擇二種可視化方法顯示二維流場數(shù)據(jù)；設計定量評估；并在小范圍用戶中完成實驗。討論評估結果。第11部分可視化軟件與工具（2學時）【教學目標】了解可視化軟件分類；掌握常規(guī)的可視化軟件與工具使用?！窘虒W內容】第一節(jié)可視化軟件與工具介紹內容：可視化軟件分類；科學可視化軟件與工具使用；信息可視化軟件與工具使用；可視分析軟件與開發(fā)工具使用重點講授：信息可視化軟件與工具使用【教學重點、難點】可視化軟件與工具使用思考題：1、利用excel繪制數(shù)據(jù)視圖。2、利用tableau繪制數(shù)據(jù)視圖。七、教材與參考書1、教材選用：教材：陳為；2013年；數(shù)據(jù)可視化的基本原理與方法；科學出版社。（本書是目前唯一能用于數(shù)據(jù)可視化教學的教材）2、參考書目：1祝洪凱，2011年，數(shù)據(jù)可視化