大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)教案

《大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)》教案(總62頁)--本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可----內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--教案（詳案）2019-2020學年第2學期課程名稱：大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)課程代碼：適用專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)教師姓名：所屬系部：職稱：課時：總學時64使用教材：大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)教學單元教案 主題 任務(wù)1大數(shù)據(jù)可視化概述 序號 1課時 2 教學手段多媒體、板書、實訓室教學方法 講授法、演示法、案例法教學課型 □理論□實訓√一體化□（其它）能力目標：能夠理解什么是大數(shù)據(jù)可視化；掌握大數(shù)據(jù)可視化的作用與意義。知識目標：能夠理解什么是大數(shù)據(jù)可視化；掌握大數(shù)據(jù)可視化的作用與意義;了解數(shù)據(jù)教學目標可視化在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。素質(zhì)目標：復(fù)習舊知識、學習新知識的能力。能夠理解什么是大數(shù)據(jù)可視化；掌握大數(shù)據(jù)可視化的作用與意義;了解數(shù)據(jù)可視化在其他教學重點領(lǐng)域的應(yīng)用。教學難點 能夠理解什么是大數(shù)據(jù)可視化；掌握大數(shù)據(jù)可視化的作用與意義 教學過程設(shè)計 備注一.導(dǎo)入（15分鐘）數(shù)據(jù)是抽象的，有時也可以是異常美麗的?？梢暬夹g(shù)為大數(shù)據(jù)分析提供了一種更加直觀的數(shù)據(jù)挖掘、分析與展示手段，有助于發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)中蘊含的規(guī)律，在各行各業(yè)均得到了廣泛的應(yīng)用?？梢暬涂梢暬治隼萌祟愐曈X認知的高通量特點，通過圖形和交互的形式表現(xiàn)信息的內(nèi)在規(guī)律及其傳遞、表達的過程，充分結(jié)合人的智能和機器的計算分析能力，是人們理解復(fù)雜現(xiàn)象、詮釋復(fù)雜數(shù)據(jù)的重要手段和途徑。數(shù)據(jù)可視化是大數(shù)據(jù)的主要理論基礎(chǔ)，也是大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)成為當前大數(shù)據(jù)分析的重要研究領(lǐng)域。下面就讓我們開始大數(shù)據(jù)可視化之旅吧！教師活動：PPT講解、案例演示；學生活動：聽講記錄；時間分配：5分鐘。二.教學內(nèi)容（60分鐘）1、什么是大數(shù)據(jù)可視化（1）大數(shù)據(jù)可視化的定義數(shù)據(jù)可視化主要旨在借助于圖形化手段，清晰有效地傳達與溝通信息。數(shù)據(jù)：聚焦于解決數(shù)據(jù)的采集，清理，預(yù)處理，分析，挖掘。數(shù)據(jù)：聚焦于解決數(shù)據(jù)的采集，清理，預(yù)處理，分析，挖掘。圖形：聚焦于解決對光學圖像進行接收、提取信息、加工變換、模式識別及存儲顯示?？梢暬壕劢褂诮鉀Q將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，并進行交互處理。（2）大數(shù)據(jù)可視化的分層從市場上的數(shù)據(jù)可視化工具來看，數(shù)據(jù)可視化分為5個層級，如下圖所示：（3）數(shù)據(jù)可視化技術(shù)基礎(chǔ)概念數(shù)據(jù)可視化技術(shù)包含以下幾個基本概念：1.數(shù)據(jù)空間：是由n維屬性和m個元素組成的數(shù)據(jù)集所構(gòu)成的多維信息空間；2.數(shù)據(jù)開發(fā)：是指利用一定的算法和工具對數(shù)據(jù)進行定量的推演和計算；3.數(shù)據(jù)分析：指對多維數(shù)據(jù)進行切片、塊、旋轉(zhuǎn)等動作剖析數(shù)據(jù)，從而能多角度多側(cè)面觀察數(shù)據(jù)；4.數(shù)據(jù)可視化：是指將大型數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以圖形圖像形式表示，并利用數(shù)據(jù)分析和開發(fā)工具發(fā)現(xiàn)其中未知信息的處理過程。數(shù)據(jù)可視化已經(jīng)提出了許多方法，這些方法根據(jù)其可視化的原理不同可以劃分為基于幾何的技術(shù)、面向像素技術(shù)、基于圖標的技術(shù)、基于層次的技術(shù)、基于圖像的技術(shù)和分布式技術(shù)等等。（4）數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的起源（1（1）元素周期表（2）倫敦地鐵圖（3）南丁格爾玫瑰圖（4）智能交通可視化（5）生命科學可視化教師活動：講解演示；學生活動：聽講記錄；時間分配：50分鐘。三.總結(jié)（5分鐘）教師總結(jié)本次課的重點內(nèi)容及需要使用的注意知識點。作業(yè)布置教學反思教學單元教案教學單元教案主題任務(wù)2可視化的類型與模型序號2課時2教學手段多媒體、板書、實訓室教學方法講授法、演示法、案例法教學課型□理論□實訓√一體化□（其它）教學目標能力目標：能夠掌握科學可視化的常用方法；能夠掌握可視化三大模型的基本流程、分析過程。知識目標：能夠基本掌握可視化的兩大類型；能夠掌握科學可視化的常用方法；能夠掌握信息可視化數(shù)據(jù)的分類；能夠掌握可視化三大模型的基本流程、分析過程。素質(zhì)目標：接受新知識、自主學習的能力。教學重點能夠掌握科學可視化的常用方法；能夠掌握信息可視化數(shù)據(jù)的分類；能夠掌握可視化三大模型的基本流程、分析過程；教學難點能夠掌握科學可視化的常用方法；能夠掌握可視化三大模型的基本流程、分析過程。教學過程設(shè)計備注一.導(dǎo)入（5分鐘）了解了可視化相關(guān)技術(shù)及運用領(lǐng)域，這一節(jié)我們將來學習可視化的類型與模型。教師活動：PPT講解；學生活動：聽講記錄；時間分配：5分鐘。二.教學內(nèi)容1、可視化類型（70分鐘）2、科學可視化信息可視化4.可視化數(shù)據(jù)挖掘5.多維信息可視化（2）數(shù)據(jù)分類信息可視化可分為：一維線性數(shù)據(jù)以一維線性方式組織的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫、文本等。二維數(shù)據(jù)又稱平面數(shù)據(jù)，，數(shù)據(jù)集中的對象具有形狀、大小、顏色等特征。三維數(shù)據(jù)主要集中在數(shù)據(jù)對象的體積、表面積、位置、方向、遮擋與導(dǎo)航等方面。多維數(shù)據(jù)是將具有n(3個以上)個屬性的數(shù)據(jù)對象映射為n維空間中的標記。時態(tài)數(shù)據(jù)時態(tài)數(shù)據(jù)的可視化主要應(yīng)用在期貨市場需求分析、地震預(yù)測和生物電信號分析等領(lǐng)域?qū)哟螖?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在信息可視化中，從原始數(shù)據(jù)到用戶，中間要經(jīng)歷一系列數(shù)據(jù)變換。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換把原始數(shù)據(jù)映射為數(shù)據(jù)表；可視化映射把數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換為結(jié)合了空間基、標記和圖形屬性的可視化結(jié)構(gòu)。（2）技術(shù)不同的數(shù)據(jù)所涉及的可視化技術(shù)也是不盡相同：多維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)平行坐標系散點圖Andrews曲線法層次數(shù)據(jù)的可視化節(jié)點連接圖樹圖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化力導(dǎo)向布局分層布局網(wǎng)格布局（3）基本過程及特征在CARD等提出的信息可視化模型中，信息可視化過程可以劃分為3個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程:1.原始數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)表的轉(zhuǎn)換、2.數(shù)據(jù)表到可視化結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換、3.可視化結(jié)構(gòu)到視圖的轉(zhuǎn)換。（（4）主要特點位置特征交互探討性直觀形象性信息的動態(tài)性多源數(shù)據(jù)的采集和集成性信息載體的多樣性（5）應(yīng)用領(lǐng)域可視化數(shù)據(jù)挖掘KM可視化可視化技術(shù)在空間信息挖掘中的應(yīng)用信息可視化商品4、順序模型順序模型的流程分為七步，如下圖所示，且七步可歸納為這三大部分：1.原始數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包括7個階段里的獲取、分析、過濾和挖掘。2.數(shù)據(jù)的視覺轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的視覺轉(zhuǎn)換包括7個階段里的表示和修飾。3.界面交互界面交互包括7個階段里的交互。5、分析模型下圖是典型的可視分析模型，起點是輸入的數(shù)據(jù)，終點是提煉的知識?？梢暬治鍪菑臄?shù)據(jù)到知識，從知識到數(shù)據(jù)，再從數(shù)據(jù)到知識的循環(huán)過程。數(shù)據(jù)可視化分析流程中的核心要素包括以下四個方面：1.數(shù)據(jù)表示與轉(zhuǎn)換2.數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)3.用戶交互4.分析推理66、循環(huán)模型該模型包含左邊計算機的部分和右邊人的部分。在計算機部分中，數(shù)據(jù)被繪制為可視化圖表，同時也通過模型進行整理和挖掘。在人的部分中，提出了3層循環(huán):探索循環(huán)、驗證循環(huán)和知識產(chǎn)生循環(huán)。教師活動：講解、演示；學生活動：理解記筆記；時間分配：70分鐘。三.總結(jié)（5分鐘）總結(jié)本次課的重點、難點知識：1、數(shù)據(jù)可視化是關(guān)于數(shù)據(jù)視覺表現(xiàn)形式的科學技術(shù)研究。這種數(shù)據(jù)的視覺表現(xiàn)形式被定義為“把信息用某種概要形式抽取出來”，其中應(yīng)包括信息單位的各種屬性和變量。2、數(shù)據(jù)可視化主要指的是利用計算機圖形學和圖像處理技術(shù)，通過表達，建模以及圖形顯示對數(shù)據(jù)加以可視化解釋。3、可視化的類型分為：科學可視化、信息可視化。4、可視化的模型分為：順序模型、分析模型、循環(huán)模型。布置作業(yè)并提醒學生預(yù)習下次課的內(nèi)容。作業(yè)布置教學反思教學單元教案多視圖協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)多視圖協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)將不同類型的繪圖組合起來，每個繪圖單元可以展現(xiàn)數(shù)據(jù)某方面的屬性，并且通常允許用戶進行交互分析，提升用戶對數(shù)據(jù)的模式識別能力。在多視圖協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)應(yīng)用中，“選擇”操作作為一種探索方法，可以是對某個對象和屬性進“取消選擇”的過程，也可以是選擇屬性的子集或?qū)ο蟮淖蛹?，以查看每個部分之間的關(guān)系的過程。4、可視化框架設(shè)計整體思路、可視化框架的構(gòu)成數(shù)據(jù)可視化的本質(zhì)是：將數(shù)據(jù)映射到圖形，同時將一些附加信息傳達給用戶。、數(shù)據(jù)圖形映射的路程數(shù)可視化從原始數(shù)據(jù)映射到所需要的圖形需要經(jīng)過多個步驟，包括統(tǒng)計分析、預(yù)處理數(shù)據(jù)、過濾、映射和繪制等。PPT講解、演示；時間分配：70分鐘。三.總結(jié)(5分鐘)本章說明了數(shù)據(jù)可視化的基本特征，在此基礎(chǔ)上，重點闡述了可視化流程與可視化設(shè)計組件。最后，探討了可視化設(shè)計總體框架和流程。。最后，探討了可視化設(shè)計總體框架和流程。。作業(yè)布置教學反思教學單元教案 主題 任務(wù)4數(shù)據(jù)可視化的常用方法 序號4課時 2 教學手段多媒體、板書、實訓室教學方法 講授法、演示法、案例法教學課型 □理論□實訓√一體化□（其它）能力目標：掌握可視化分析常用的方法及可視化設(shè)計優(yōu)化。。知識目標：理解統(tǒng)計圖表可視化方法和圖可視化方法；掌握可教學目標視化分析常用的方法及可視化設(shè)計優(yōu)化。素質(zhì)目標：接受新知識、自主學習的能力。理解統(tǒng)計圖表可視化方法和圖可視化方法；掌握可視化分析常教學重點用的方法及可視化設(shè)計優(yōu)化。 教學難點 掌握可視化分析常用的方法及可視化設(shè)計優(yōu)化。備教學過程設(shè)計注一.教學內(nèi)容課程導(dǎo)入可視化有許多方法，這些方法在項目中運用得也很廣泛。接下來讓我們一起來看看都有哪些方法。教師活動：PPT講解、演示；時間分配：5分鐘。統(tǒng)計圖表可視化方法柱狀圖柱狀圖（barchart）：是一種以長方形的長度為變量的表達圖形的統(tǒng)計報告圖，由一系列高度不等的縱向條紋表示數(shù)據(jù)分布的情況，用來比較兩個或兩個以上的價值（不同視覺 或者不同條件），只有一個變量，通常用于較小的數(shù)據(jù)集分析。 適用場景：柱狀圖適用于二維數(shù)據(jù)集，能夠清晰地比較兩個維度的數(shù)據(jù)。由于視覺對高度之間的差異感知較敏感，柱狀圖利用柱子之間的高度來反映數(shù)據(jù)之間的差異。優(yōu)勢：柱狀圖利用柱子的高度，反映數(shù)據(jù)的差異，肉眼對高度差異很敏感。劣勢：柱狀圖的局限在于只適用中小規(guī)模的數(shù)據(jù)集。二維柱狀圖傳統(tǒng)柱狀圖：一般用于表示客觀事物的絕對數(shù)量的比較或者變化規(guī)律，用于顯示一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)的變化，或者顯示不同項目之間的對比，分為：二維簇狀柱形圖、二維堆積柱形圖、二維百分比堆積柱形圖。如下圖所示：（（3）三維柱狀圖三維柱形圖：這種圖表類型沿著兩個數(shù)軸比較數(shù)據(jù)點，數(shù)據(jù)點指在圖表中繪制的單個值，這些值由條形、柱形、折線、餅圖和其他被稱為數(shù)據(jù)標記的圖形表示。相同顏色的數(shù)據(jù)標記組成一個數(shù)據(jù)系列。三維簇狀柱形圖、三維堆積柱形圖、三維百分比堆積柱形圖分別如下圖所示：（4）條狀圖排列在工作表的列或行中的數(shù)據(jù)可以繪制到條形圖中。條形圖顯示各個項目之間的比較情況。描繪條形圖要素：組數(shù)、組寬度、組限。適用場景：軸標簽過長、顯示的數(shù)值是持續(xù)型的。（5）折線圖適用場景：適用于二維大數(shù)據(jù)集，尤其是那些趨勢比單個數(shù)據(jù)點更重要的場合。同時，它還適用于多個二維數(shù)據(jù)集之間的比較，當需要體現(xiàn)許多數(shù)據(jù)點的順序時，能夠按時間（年、月和日）或類別顯示趨勢，如下圖：（年、月和日）或類別顯示趨勢，如下圖：（6）餅圖適用場景：一般適用于表述一維數(shù)據(jù)（行和列）的可視，尤其是能夠直觀反映數(shù)據(jù)序列中各項的大小、總和和相互之間的比例大小，圖表中的每個數(shù)據(jù)系列具有唯一的顏色或圖案并且在圖表的圖例中表示。使用數(shù)據(jù)：反映某個部分占整體的比例，用于對比幾個數(shù)據(jù)在其形成的總和中所占百分比值時最有用。如果想表示多個系列的數(shù)據(jù)，則可以用環(huán)形圖。優(yōu)勢：餅圖能夠直觀地反映某個部分占整體的比例。劣勢：餅圖的局限性在于要求僅有一個要繪制的數(shù)據(jù)系列，同時繪制的數(shù)值沒有負值，同時幾乎沒有零值。（7）散點圖適用場景：適用于三維數(shù)據(jù)集，但其中只有兩維需要比較。重要作用：可以用來繪制函數(shù)曲線，從簡單的三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)到更復(fù)雜的混合型函數(shù)，都可以利用它快速準確地繪制出曲線，所以常用于教學和科學計算中。（8）氣泡圖氣泡圖：是散點圖的一種變形，通過每個點的面積大小，來反映第三維所表達的信息。區(qū)別：氣泡圖與散點圖相似，不同的是，氣泡圖允許在圖表中額外加入一個表示大小的變量。（9）雷達圖雷達圖(RadarChart)：又可稱為戴布拉圖、蜘蛛網(wǎng)圖(SpiderChart)，是財務(wù)分析報表的一種。適用場景：適用于多維數(shù)據(jù)（四維以上），且每個維度必須可以排序。局限：數(shù)據(jù)點最多6個。3、圖可視化方法圖是表達數(shù)據(jù)最靈活、最強大的方式之一，能夠?qū)?shù)據(jù)進行優(yōu)雅變換，“無圖無真相”“一圖勝千言”正是對圖可視化方法最好的歸納。圖可視化能夠簡介地表述復(fù)雜的關(guān)系、吸引讀者的注意力、有助于讀者理解和回憶等特點。近年來，圖論方法在數(shù)據(jù)可視化，尤其是社會網(wǎng)絡(luò)類數(shù)據(jù)的可視化中得到廣泛應(yīng)用。思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖>>圓圈圖氣泡圖描述事物性質(zhì)和特征。國外很多幼兒園和小學都在用氣泡圖幫助孩子學習知識、描述事物。最基本的氣泡圖如下圖所示：圓圈圖強調(diào)的是一個概念的具體展開，而氣泡圖更加側(cè)重于對一個概念的特征描述。例如，用氣泡圖分析一只鷹有哪些特征。在實際分析問題的時候，不必太糾結(jié)到底該用哪種圖，怎么直觀怎么來。4、可視化分析方法常用算法（1）沙盒分析法沙盒分析的關(guān)鍵能力主要有：認知、自動處理模型范本、想法的解讀。運用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)界面和協(xié)議，整合了高級計算機語言功能。沙盒的組成如下圖所示：最優(yōu)化渲染平臺圖表處理數(shù)據(jù)收集仿真引擎導(dǎo)航指令識別輸入設(shè)備捕捉模式處理行為處理實體注釋參考關(guān)聯(lián)分析實時數(shù)據(jù)模型模型處理安排設(shè)計聚類工程界面細節(jié)處理分析方法行為仿真優(yōu)點：識別大量的人為認知，減少搜索時間，識別模式較強，對人類社會行為的可視分析十科技應(yīng)用到計算和可視化，分析報告和技術(shù)轉(zhuǎn)移上，促進分析推理、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)表示的發(fā)展。科技應(yīng)用到計算和可視化，分析報告和技術(shù)轉(zhuǎn)移上，促進分析推理、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)表示的發(fā)展。6、可視化分析的運用案例（1）模型和決策支持回歸模型在許多應(yīng)用領(lǐng)域中扮演著重要角色，典型的回歸模型構(gòu)建過程中輸入變量的特征子集選取受到限制，其他局限還存在于局部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換以及變量間交互的識別?；谀Ｐ万?qū)動黑色系期貨日K線數(shù)據(jù)驗證如下圖：（2）圖像和視頻數(shù)據(jù)處理圖像和視頻數(shù)據(jù)是繼文本數(shù)據(jù)之后的又一大數(shù)據(jù)類型，可視分析學在這兩種數(shù)據(jù)分析上同樣能發(fā)揮優(yōu)勢。雙目生理性眼顫的互抑制可視化如下圖所示：（3）社會媒體數(shù)據(jù)分析可視分析學還被用至社會媒體數(shù)據(jù)分析、社會網(wǎng)絡(luò)分析、文檔重建系統(tǒng)和人類地形分析等領(lǐng)域社會媒體數(shù)據(jù)可視化分析如下圖所示：三.總結(jié)(5分鐘)1、數(shù)據(jù)可視化的最重要目的和最高追求是將簡單、易于理解、快速易懂的可視化展現(xiàn)形式，表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系。2、圖可視化能夠簡潔地表述復(fù)雜的關(guān)系、吸引讀者的注意力、有助于讀者理解和回憶等特點，因此勝過千言萬語。3、可視分析方法有沙盒分析方法、認知作業(yè)分析法、順序模式法、協(xié)同多視圖法。4、可視化分析學從6個基本方面放大了人類的感知能力，它的產(chǎn)出物是可以供分析師使用的分析系統(tǒng)。作業(yè)布置教學反思教學單元教案教學單元教案主題任務(wù)5可視化交互序號5課時2教學手段多媒體、板書、實訓室教學方法講授法、演示法、案例法教學課型□理論□實訓√一體化□（其它）教學目標能力目標：掌握可視化交互方法分類、空間和模型。知識目標：掌握可視化交互方法分類、空間和模型。素質(zhì)目標：接受新知識、自主學習的能力。教學重點掌握可視化交互方法分類、空間和模型。教學難點掌握可視化交互方法分類、空間和模型。教學過程設(shè)計備注一.導(dǎo)入教師活動：提問；學生活動：思考回答；時間分配：5分鐘。二.教學內(nèi)容1、可視化交互方法分類可視化交互研究屬于可視化與人機交互的交叉領(lǐng)域。交互方法五花八門，而一個良好的交互方法通常有一個特定的視圖設(shè)計，這大大提高了可視化顯示信息，支持研究和假設(shè)驗證的能力。數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)中的兩個核心要素——視覺呈現(xiàn)和交互是密不可分的，其交互性技術(shù)的功在基于界面模型的軟件開發(fā)方法中，完備的用戶界面模型主要描述6在基于界面模型的軟件開發(fā)方法中，完備的用戶界面模型主要描述6個組成元素，即任務(wù)、用戶、領(lǐng)域?qū)ο蟆⒈碚?、對話以及映射關(guān)系。其中任務(wù)、用戶及領(lǐng)域?qū)ο髮儆诮缑婺Ｐ偷某橄蠼M成元素，表征、對話屬于界面模型的具體組成元素，具體組成元素構(gòu)成了可運行的用戶界面，界面模型驅(qū)動的軟件開發(fā)即界面模型中的抽象組成元素與具體組成元素之間的映射問題。交互式信息可視化的用戶界面模型（IIVM）圖如下圖所示：IIVM組成元素包括領(lǐng)域信息模型、可視化表征模型、任務(wù)模型、用戶模型、對話模型等，其中:1.領(lǐng)域信息模型(IM)由領(lǐng)域信息概念實體集合組成。每個信息概念實體作為一個信息多面體，由具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的信息側(cè)面組成。每個信息側(cè)面由數(shù)據(jù)節(jié)點集合及數(shù)據(jù)節(jié)點關(guān)聯(lián)集合組成，對層次、網(wǎng)絡(luò)、多維等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一描述2.可視化表征模型(VM)對界面中三種類型的可視化表征元素進行描述，主要包括可視結(jié)構(gòu)、視圖容器及關(guān)聯(lián)、交互控件。將Card等定義的可視結(jié)構(gòu)中的圖形標記分為圖形節(jié)點與圖形節(jié)點關(guān)聯(lián)兩種類型。根據(jù)Bertin提出的視網(wǎng)膜變量，取常用的形狀、顏色、大小、方向、紋理等作為圖形節(jié)點的視覺屬性3.任務(wù)模型(TM)對子任務(wù)集合、子任務(wù)的原子任務(wù)組成及序列進行描述，用于對各種信息可視化任務(wù)描述4.用戶模型(UM)用戶模型對領(lǐng)域應(yīng)用中的用戶標識及角色分類進行描述5.對話模型(DM)對話模型對物理交互設(shè)備的交互行為進行描述映射關(guān)系描述包括UM-IM映射、IM-TM映射、IM-VM映射、TM-VM映射、TM-DM映射、VM-DM映射等，詳細介紹如下：映射是描述用戶模型與信息模型的映射fUI，是不同用戶角色可訪問的信息概念實體集合。映射是描述信息模型與任務(wù)模型的映射fIT，是各個信息側(cè)面對應(yīng)的交互式信息可視化任務(wù)集合。映射是描述信息模型與可視化表征模型的映射，共包括3個子映射fIV1、fIV2及fIV3fIV3。映射是描述任務(wù)模型與可視化表征模型的映射fTV，是任務(wù)模型中的原子任務(wù)與可視化表征模型中的可視化表征元素類型(可視結(jié)構(gòu)圖形節(jié)點、視圖容器、動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等)的映射關(guān)系。映射是描述任務(wù)模型與對話模型的映射fTD，是各個原子任務(wù)對應(yīng)的物理交互設(shè)備的交互行為。映射是描述可視化表征模型與對話模型的映射fVD，是可視表征中的圖形節(jié)點、視圖容器、動態(tài)過濾條、視覺屬性圖例等可視化表征元素可進行的交互行為。（3）支持信息多面體可視化分析界面模型IMFA：包括多面體數(shù)據(jù)模型、可視表征模型和交互控制模型3個部分。多面體數(shù)據(jù)模型：信息側(cè)面以及信息側(cè)面間關(guān)聯(lián)的集合。模型是視圖的集合，包括一組可視結(jié)構(gòu)和視圖關(guān)聯(lián)集合。視圖定義了視圖中的信息側(cè)面和可視結(jié)構(gòu)。模型包括:直接操縱類任務(wù)控制集合、間接操縱類任務(wù)控制集合，這兩類交互控制集合由對應(yīng)的交互控制組成。（4）交互式可視化的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘模型通過可視化的方式將關(guān)聯(lián)規(guī)則算法產(chǎn)生的中間結(jié)果展示出來，用戶采用交互手段及結(jié)合自身的領(lǐng)域知識和挖掘目標聚焦下一步的搜索空間，驅(qū)動算法前進，直到找到自己感興趣的關(guān)聯(lián)規(guī)則為止，即交互可視化關(guān)聯(lián)規(guī)則?；陉P(guān)聯(lián)規(guī)則理想的交互式可視化應(yīng)至少具備以下兩個原則與要求:1.挖掘過程的“黑盒”應(yīng)該被打開，挖掘的中間結(jié)果有序的用圖形化的方法展示出來，能夠給予用戶充分的信息支持。2.用戶結(jié)合系統(tǒng)提供的信息、自身的領(lǐng)域知識以及挖掘目標做出判斷，可以利用系統(tǒng)提供的交互手段對下一步的挖掘進行聚焦，減少搜索空間，從而使下一步的挖掘結(jié)果體現(xiàn)出用戶的意圖。這種方式的交互可視化有利于用戶全面、準確把握系統(tǒng)展示出來的信息，從而提高用戶的決策能力，并能發(fā)揮人的領(lǐng)域知識，保證人機的緊密結(jié)合，提高系統(tǒng)挖掘結(jié)果的有效性。基于頻繁項集可視化的交互可視化關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘模型如下圖：（（6）基于交互技術(shù)的知識可視化模型通過對知識庫中的知識分類，設(shè)計相應(yīng)的交互場景、交互方式、交互類型，選擇一定的可視化工具來完成知識可視化階段，產(chǎn)生知識可視化成果，學習者在自己原有知識的基礎(chǔ)之上，利用本身的感知和認知能力來加工可視化成果通過意義建構(gòu)成為自己的新知識。下圖為所創(chuàng)建的基于交互技術(shù)的知識可視化模型：教師活動：講解、演示；時間分配：70分鐘。三.總結(jié)(5分鐘)1、實時的、動態(tài)的交互式視覺可視化形式，更加增強了人們對信息的分析和處理的能力。2、通過交互操作，能夠自主的對信息進行過濾、篩選，采用合適的方式來瀏覽信息，并發(fā)現(xiàn)規(guī)律，尋找解決問題的方法?？梢暬糜嬎銠C將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可交互的圖形化表示。就其本質(zhì)而言，可視化主要包括顯示和交互兩個部分。作業(yè)布置教學反思教學單元教案 主題 任務(wù)6模擬登陸 序號 6課時 2 教學手段多媒體、板書、實訓室 教學方法 講授法、演示法、案例法教學課型 □理論□實訓√一體化□（其它）能力目標：能夠利用Cookie實現(xiàn)模擬登陸功能。知識目標：了解Cookie；知道Cookie的特點和作用；理解并會使教學目標用Cookie。素質(zhì)目標：接受新知識、自主學習的能力。教學重點 理解并會使用Cookie教學難點 理解并會使用Cookie 教學過程設(shè)計 備注一.導(dǎo)入提出問題：前面爬取的信息都是公開的，不需要登陸的，那么對于需要登錄才能獲取的信息該如何爬??？。教師活動：PPT講解；學生活動：聽講記錄；時間分配：2分鐘。二.教學內(nèi)容1、Cookie介紹在瀏覽網(wǎng)站的過程中，我們經(jīng)常會遇到需要登錄的情況，有些頁面只有登錄之后才可以訪問，而且登錄之后可以連續(xù)訪問很多次網(wǎng)站，但是有時候過一段時間就需要重新登錄。還有一些網(wǎng)站，在打開瀏覽器時就自動登錄了，而且很長時間都不會失效。這都是cookie在起作用。Cookie是指某些網(wǎng)站為了辨別用戶身份、進行會話跟蹤而存儲在本地終端上的數(shù)據(jù)。簡單講它有以下特點：由網(wǎng)站服務(wù)器生成。數(shù)據(jù)保存于用戶本地。訪問網(wǎng)站時，瀏覽器會自動附帶并發(fā)送給網(wǎng)站服務(wù)器。對用戶而言，一切都是自動完成。下面要做的是，獲取Cookie數(shù)據(jù)，發(fā)送HTTP請求時，附帶將帶有用戶登錄信息的Cookie一起發(fā)送給網(wǎng)站服務(wù)器。教師活動：講解、演示；時間分配：5分鐘。2、Cookie信息的獲?。?）獲取步驟：①使用Chrome打開豆瓣網(wǎng)。②使用已有賬戶登錄豆瓣。③進入個人首頁④使用“開發(fā)者工具”獲取Cookie⑤賦值Cookie（2）演示具體操作過程。教師活動：講解、演示；時間分配：10分鐘。3、通過Cookie實現(xiàn)豆瓣網(wǎng)中我的日記信息爬?。?）操作步驟：??將Cookie數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字典格式存儲?將字典格式的Cookie作為()方法的參數(shù)傳遞，如?爬取功能不變教師活動：講解、演示；時間分配：30分鐘。三.總結(jié)(5分鐘)總結(jié)Cookie模擬登陸需要注意的知識點及實現(xiàn)過程，提醒學生做好鞏固和預(yù)習下次課內(nèi)容，布置作業(yè)。作業(yè)布置教學反思教學單元教案視覺映射（視覺映射（visualMap）3、Echarts高級（1）異步數(shù)據(jù)加載我們在快速入手Echarts中是在初始化后的setOption中直接填入數(shù)據(jù)的，但大部分的時候我們需要將數(shù)據(jù)異步加載后再填入。那么怎么實現(xiàn)？方式一：ECharts中實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)的更新的操作不難，在初始化圖表后的任何時間通過使用jQuery等工具異步獲取數(shù)據(jù)后通過setOption填入數(shù)據(jù)和配置項即可；方式二：先設(shè)置好別的樣式，顯示出一個空的直角坐標軸，然后獲取并填入數(shù)據(jù);（2）設(shè)置loading動畫有時候由于各種原因，數(shù)據(jù)的加載會需要較多的時間，這樣一個空白的直角坐標系會讓用戶認為出現(xiàn)bug了，為了避免這種錯覺，我們需要使用loading動畫給用戶一些提示。利用Echarts提供的加載動畫，我們通過調(diào)用showLoading方法顯示加載動畫，當數(shù)據(jù)加載完成后再調(diào)用hideLoading方法將加載動畫隱藏。').done(function(data){();(...);});設(shè)置完效果如下：數(shù)據(jù)為加載完成，顯示加載動畫：（3）數(shù)據(jù)的動態(tài)更新ECharts由數(shù)據(jù)驅(qū)動，數(shù)據(jù)的改變驅(qū)動圖表展現(xiàn)的改變，因此動態(tài)數(shù)據(jù)的實現(xiàn)也變得異常簡單。Echarts中通過setOption更新所有的數(shù)據(jù)，我們要做的只是定時獲取數(shù)據(jù)，然后使用setOption填入數(shù)據(jù)，至于數(shù)據(jù)在過程中發(fā)生了哪些變化，不在我們的考慮范圍內(nèi)。ECharts會找到兩組數(shù)據(jù)之間的差異然后通過合適的動畫去表現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化。ECharts3中移除了ECharts2中的addData方法。如果只需要加入單個數(shù)據(jù)，可以先(value)后setOption。（4）交互組件的加入5、5、Echarts中的事件與行為作業(yè)布置教學反思教學單元教案2.2.選擇數(shù)據(jù)源類型單擊Excel，選擇要連接的Excel工作簿，然后單擊“打開”按鈕，3.打開Excel工作簿連接窗口4.拖動工作表到相應(yīng)區(qū)域，就可以將數(shù)據(jù)顯示在下方列表處連接文件>>文本文件有文本文件是指以ASCII碼方式(文本方式)存儲的文件。通常在文本文件最后一行后放置文件結(jié)束標志。連接文件>>MicrosoftAccessMicrosoftOfficeAccess是微軟把數(shù)據(jù)庫引擎的圖形用戶界面和軟件開發(fā)工具結(jié)合在一起的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。將Tableau連接到MicrosoftAccess文件(*.mdb、*.accdb)并設(shè)置數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出>>導(dǎo)出數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)在工作中，導(dǎo)出數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)時可以通過“查看數(shù)據(jù)”頁面實現(xiàn)。在TableauDesktop圖形界面上右擊，在彈出的菜單中選擇“查看數(shù)據(jù)”，如下圖所示?！安榭磾?shù)據(jù)”頁面分為“摘要”和“基礎(chǔ)”。其中，“摘要”是數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的概況，是圖形上主要點的數(shù)據(jù)，如果要導(dǎo)出相應(yīng)數(shù)據(jù)，單擊右上方的“全部導(dǎo)出”按鈕即可，格式是文本文件(逗號分隔)，“基礎(chǔ)”數(shù)據(jù)是Tableau連接數(shù)據(jù)源的全部數(shù)據(jù)，同時添加了“記錄數(shù)”字段。如果要導(dǎo)出相應(yīng)數(shù)據(jù)，單擊右上方的“全部導(dǎo)出”按鈕即可，格式是文本文件(逗號分隔)。數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出>>導(dǎo)出交叉表數(shù)據(jù)在TableauDesktop圖形界面上右擊，在彈出的菜單中選擇“復(fù)制”→“交叉表”，如下圖所示。隨后在打開的Excel表中進行數(shù)據(jù)的粘貼操作，即可導(dǎo)出圖形中的交叉表數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出>>導(dǎo)出Access數(shù)據(jù)我們還可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Access數(shù)據(jù)庫格式，單擊菜單欄“工作表”→“導(dǎo)出”→“數(shù)據(jù)”，如下圖所示。在彈出的對話框中指定Access數(shù)據(jù)庫的文件名稱和保存路徑，單擊“保存”按鈕，在隨后彈出的“將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Access”對話框中可以對表名稱進行重新命名。如果勾“導(dǎo)出后連接”復(fù)選框，導(dǎo)出完成就可以連接到新的Access數(shù)據(jù)庫。（2）導(dǎo)出PDF格式文件如果TableauDesktop生成的各類圖和表要導(dǎo)出為PDF便攜式文件，就可以單擊菜單欄的“文件”→“打印為PDF”，彈出“打印為就可以單擊菜單欄的“文件”→“打印為PDF”，彈出“打印為PDF”對話框，設(shè)置打印的“范圍”“紙張尺寸”以及其他選項，然后單擊“確定”按鈕，如下圖所示。在彈出的“保存PDF”對話框中，指定PDF文件名和保存路徑。教師活動：講解、演示；時間分配：70分鐘。三.總結(jié)(5分鐘)本章主要介紹了Tableau軟件的安裝與下載、Tableau數(shù)據(jù)源的連接、詳細介紹如何使用Tableau生成一些簡單的圖形，如條形圖、餅圖、折線圖、散點圖、甘特圖等以及介紹TableauDesktop的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，包括數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出、圖片文件導(dǎo)出等內(nèi)容。。作業(yè)布置教學反思教學單元教案教學單元教案主題任務(wù)8Tableau數(shù)據(jù)可視化高級讀取和保存序號8課時2教學手段多媒體、板書、實訓室教學方法講授法、演示法、案例法教學課型□理論□實訓√一體化□（其它）教學目標能力目標：會創(chuàng)建地圖。知識目標：理解函數(shù)、表計算；會創(chuàng)建地圖。素質(zhì)目標：接受新知識、自主學習的能力。教學重點理解函數(shù)、表計算；會創(chuàng)建地圖。教學難點理解函數(shù)、表計算；會創(chuàng)建地圖。教學過程設(shè)計備注一.導(dǎo)入回顧上次課所講的內(nèi)容，并介紹本章主要講Tableau的高級函數(shù)、表計算函數(shù)、如何創(chuàng)建地圖、簡述儀表盤以及創(chuàng)建故事這些內(nèi)容。教師活動：引導(dǎo)；學生活動：討論；時間分配：5分鐘。二.教學內(nèi)容1、函數(shù)Tableau包含豐富的函數(shù)，包括數(shù)學函數(shù)、字符串函數(shù)、日期函數(shù)、類型函數(shù)、邏輯函數(shù)、聚合函數(shù)、直通函數(shù)、用戶函數(shù)、表計算函數(shù)等。本節(jié)將介紹每類函數(shù)的用法。（1）數(shù)字函數(shù)（2）字符函數(shù)（（3）日期函數(shù)Tableau提供多種日期函數(shù)。許多日期函數(shù)使用date_part，這是一個常量字符串參數(shù)。日期函數(shù)中可以使用的有效date_part值如下表所示：常用的日期函數(shù)如下表所示：（4）類型轉(zhuǎn)換函數(shù)計算中任何表達式的結(jié)果都可以轉(zhuǎn)換為特定數(shù)據(jù)類型。轉(zhuǎn)換函數(shù)為STR()、DATE()、DATETIME()、INT()和FLOAT()。例如，要將浮點數(shù)(如轉(zhuǎn)換為整數(shù)，可以編寫INT，結(jié)果為3(這是整數(shù))?？梢詫⒉紶栔缔D(zhuǎn)換為整數(shù)、浮點數(shù)或字符串，但不能將其轉(zhuǎn)換為日期。True為1、或字符“1”，而False為0、或字符“0”。Unknown映射到Null。（（5）邏輯函數(shù)expressionWHENvalue1THENreturn1WHENvalue2THENreturn2…ELSEdefaultreturnEND使用CASE函數(shù)執(zhí)行邏輯測試并返回合適的值。(test,then,else,[unknown])使用IIF函數(shù)執(zhí)行邏輯測試并返回合適的值。第一個參數(shù)test必須是布爾值，也就是數(shù)據(jù)源中的布爾字段或使用運算符的邏輯表達式的結(jié)果(或AND、OR、NOT的邏輯比較)。如果test計算為TRUE，IIF就返回then值；如果test計算為FALSE，IIF就返回else值。(expression1,expression2)如果結(jié)果不為null，IFNULL函數(shù)就返回第一個表達式，否則返回第二個表達式。(string)如果字符串參數(shù)可以轉(zhuǎn)換為日期，ISDATE函數(shù)就返回TRUE，否則返回FALSE。(expression)如果表達式為Null，ISNULL函數(shù)就返回TRUE，否則返回FALSE(expression)或MIN(expression1,expression2)MIN函數(shù)返回一個表達式在所有記錄間的最小值，或兩個表達式每個記錄的最小值。（6）聚會函數(shù)常見的聚合函數(shù)如下表所示：2、表計算表計算應(yīng)用于整個表中值的計算，通常依賴于表結(jié)構(gòu)本身，這些計算的獨特之處在于使用數(shù)據(jù)庫中多行數(shù)據(jù)計算一個值。要創(chuàng)建表計算，需要定義計算目標值和計算對象值，可在“表計算”對話框中使用“計算類型”和“計算對象”下拉菜單定義這些值。表計算的計算類型主要有以下8種：差異：顯示絕對變化。百分比差異：顯示變化率。百分比：顯示為其他指定值的百分比?？傤~百分比：以總額百分比的形式顯示值。排序：以數(shù)字形式對值進行排名。百分位：計算百分位值。匯總：顯示累積總額。移動計算：消除短期波動以確定長期趨勢。這里以Tableau自帶的“超市銷售數(shù)據(jù)”為例，在銷售環(huán)境中，可以使用表計算計算指定日期范圍內(nèi)的銷售額匯總，或者計算一個季度中每種產(chǎn)品對銷售總額的貢獻。1.打開“表計算”對話框右擊視圖中的某個度量，并選擇“添加表計算”，如下圖所示。2.選擇計算類型在“表計算”對話框中選擇要應(yīng)用的計算類型，這里選擇“合計百分比”，如下圖所示。3.定義計算在“表計算”對話框的下半部分定義計算依據(jù)，這里選擇“表(橫穿)”，如下圖所示。44.查看表計算完成定義計算的操作后單擊“確定”按鈕。原始度量現(xiàn)在標記為表計算，如圖10-4所示。還可以對其進行適當調(diào)整，修改為我們?nèi)粘１容^習慣的圖形。3、創(chuàng)建地圖地圖是指依據(jù)一定的數(shù)學法則，使用制圖語言表達地球上各種事物的空間分布、聯(lián)系及時間的發(fā)展變化狀態(tài)而繪制的圖形。本節(jié)將介紹如何使用Tableau創(chuàng)建地圖，包括設(shè)置角色、比較地圖、添加字段信息、設(shè)置地圖選項、創(chuàng)建分布圖和自定義地圖等，使用的數(shù)據(jù)源是Tableau自帶的“世界發(fā)展指標”。（1）設(shè)置角色構(gòu)建地圖的第一步是指定包含位置數(shù)據(jù)的字段。Tableau會自動將地理角色分配給具有公用位置名稱的字段。分配地理角色時，右擊“數(shù)據(jù)”窗格中包含地理數(shù)據(jù)的字段，如“國家/地區(qū)”