数据可视化教学大纲

《数据可视化》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码152252321课程性质专业选修课培养方案2015版开课单位电子商务学院课程学分1课程学时22授课对象信息管理与信息系统专业本科第六学期先修课程计算机应用基础编写人编写时间2015年5月审核人审核时间2015年6月二、课程性质《数据可视化》为全日制大学本科信息管理与信息系统专业开设的一门专业课程和选修课程。对培养学生的信息处理能力、信息分析与应用能力、信息表达能力具有重要的作用。三、教学目标和任务教学目标：本课程的主要目的是培养学生的信息数据可视化处理能力。通过本课程的教学，使学生掌握数据可视化的一般原理和处理方法，能使用数据可视化工具队数据进行可视化处理。教学任务：介绍数据可视化的基础理论和概念，针对实际应用中遇到的不同类型的数据介绍相应的可视化方法，并介绍可视化综合应用及实用系统。四、教学要求通过课程学习使学生了解数据可视化基本概念；掌握视觉感知和认知的基本原理和可视化编码原则；掌握数据定义、组织、管理、分析、挖掘等及数据工作流；掌握可视化的基础理论；掌握不同类型数据的可视化方法；掌握常用的可视化软件使用。五、课程学时安排序号章节/专题/模块名称理论课时实践课时总学时1第1部分数据可视化简介222第2部分视觉感知与视觉通道223第3部分数据224第4部分225第5部分226第6部分地理空间数据可视化227第7部分228第8部分层次和网络数据可视化229第9部分跨媒体数据可视化2210第10部分可视化交互与评估2211第11部分可视化软件与工具22总计2222六、主要内容第1部分数据可视化简介（2学时）【教学目标】理解可视化的意义；理解可视化的目标和作用；了解可视化简史；理解数据可视化释义。【教学内容】第一节可视化概述内容：可视化的意义；可视化的目标和作用；可视化简史重点讲授：可视化的目标和作用第二节可视化释义内容:数据可视化分类；数据可视化与其他方向的关系重点讲授：数据可视化分类【教学重点、难点】可视化的目标和作用思考题：1.可视化目标或作用在可视化历史中是如何发展变化的？2.各用一个具体的例子说明什么是科学可视化、信息可视化和课时分析。3.描述数据可视化与信息图在生成方法和目标上的差异。4.举例说明数据可视化的三类通用目标。第2部分视觉感知与视觉通道（2学时）【教学目标】掌握视觉感知与认知；了解视觉通道。【教学内容】第一节视觉感知与认知内容：感知、认知、格式塔理论、视觉感知相对性重点讲授：感知、认知第二节视觉通道内容：视觉通道类型、视觉通道特性重点讲授：视觉通道类型【教学重点、难点】视觉感知与认知思考题：1.通过图像对比；理解视觉感知的相对性。2.用编程语言实现2个常用的颜色空间相互转换算法。3.熟悉colorbrewer和adobekuler在线颜色选择工具。第3部分数据（2学时）【教学目标】掌握数据特征；掌握数据预处理；掌握数据分析。【教学内容】第一节数据概述内容：数据基础（属性、相似性度量）；数据特征（统计、不确定性）重点讲授：数据特征第二节数据处理与分析内容：数据预处理；数据存储；数据分析重点讲授：数据预处理；数据分析【教学重点、难点】数据预处理；数据分析思考题：1.什么是数据的均值、标准差、中位数、四分位数？2.说出在进行数据分析时；统计分析方法、探索性数据分析和数据挖掘各有什么侧重点和优势。3.如何对一组数据做线型回归分析？第4部分数据可视化基础（2学时）【教学目标】掌握数据可视化流程；掌握数据处理和数据变换方法；理解可视化编码方法；掌握可视化设计原理。【教学内容】第一节数据处理与数据变换内容：数据处理、数据变换、数据可视化编码重点讲授：数据处理、数据变换第二节数据可视化设计内容：设计框架、数据映射、视图交互设计、数据美学、可视化隐喻重点讲授：数据映射、视图交互设计【教学重点、难点】数据处理、数据变换思考题：1.阐述可视化的表达力和有效性的区别。举例说明。2.选择一个多维数据集；设计一个可视化隐喻方案。3.讨论不同元素在可视化双变量数据集时可能产生的可视化效果和遇到的问题。第5部分时空数据可视化（2学时）【教学目标】掌握一维标量数据可视化方法；掌握二维标量数据可视化方法；理解三维标量数据可视化方法；掌握时间序列数据可视化方法；掌握多变量空间数据可视化方法。【教学内容】第一节空间数据可视化内容：一维标量数据可视化；二维标量数据可视化；三维标量数据可视化；多变量空间数据可视化重点讲授：二维标量数据可视化；三维标量数据可视化第二节时间序列数据可视化内容：时间属性；时序数据可视化方法重点讲授：时序数据可视化方法【教学重点、难点】二维标量数据可视化；三维标量数据可视化；时序数据可视化方法思考题：1.用不同颜色对二维温度场进行可视化；并观察效果。2.搜索中美历史单行最高领导人姓名、任期以及相互访问的时间、地点。设计可视化直观有效地展示研究成果。第6部分地理空间数据可视化（2学时）【教学目标】理解地图投影；掌握点形数据的可视化；掌握线形数据的可视化；理解区域数据的可视化；了解基于地理位置的综合信息可视化。【教学内容】第一节地理空间数据可视化内容：地图投影；点形数据可视化；线形数据可视化；区域数据可视化重点讲授：点形数据可视化；线形数据可视化；区域数据可视化第二节基于地理位置的综合信息可视化内容：地理信息化；地理信息可视化重点讲授：地理信息可视化【教学重点、难点】点形数据的可视化；线形数据的可视化思考题：1.地图投影是一种常用的地理空间数据可视化方法；请描述这种技术的难点。2.通过网络检索世界各国在过去20年间的GDP总量；通过专门工具生成GDP在20的动态变化可视化。3.简述线型数据可视化常用的方法。第7部分高维非空间数据可视化（2学时）【教学目标】掌握高维数据变换；掌握高维数据的可视化呈现；了解高维数据的可视化交互。【教学内容】第一节高维数据变换内容：主成分分析法；多维尺度分析法；等距映射法；局部线性嵌入法第二节高维数据的可视化呈现与交互内容：高维数据的可视化呈现；高维数据的可视化交互重点讲授：高维数据的可视化呈现【教学重点、难点】高维数据的可视化呈现思考题：1.选择适用于大尺度数据的可视化方法；简短列出这些方法的优势。2.选择适用于高维数据的可视化方法；简短列出这些方法的优势。3.通过网络下载一个多维度数据；分别采用像素图、平行坐标和马赛克图等方法比较可视化结果。第8部分层次和网络数据可视化（2学时）【教学目标】掌握层次和网络数据可视化；了解网络数据可视化；掌握图的交互与简化。【教学内容】第一节层次数据可视化内容：结点链接法；空间嵌套填充法；其他方法重点讲授：结点链接法；空间嵌套填充法第二节网络数据可视化内容：结点链接法；相邻矩阵布局；其他方法重点讲授：结点链接法；相邻矩阵布局第三节图的交互与简化内容：动态网络数据可视化；图可视化数据额效果；图可视化交互【教学重点、难点】结点链接法；空间嵌套填充法；相邻矩阵布局思考题：1.用缩进法和径向布局法为美国NBA设计赛程可视化；对比两者的区别和优势。2.用相邻矩阵布局可视化任意一个社交网络。第9部分跨媒体数据可视化（2学时）【教学目标】掌握文本与文档可视化；了解社交网络可视化；掌握日志数据可视化。【教学内容】第一节文本与文档可视化内容：文本可视化；文档可视化重点讲授：文本可视化第二节社交网络与日志数据可视化内容：社交网络可视化；日志数据可视化重点讲授：日志数据可视化【教学重点、难点】日志数据可视化思考题：1.找一段文本并计算出该文本的词频向量。2.使用专门工具对文本进行多样化的可视化。3.对你的微博好友关注这一社交网按照结构型可视化方法中的结点链接图进行可视化；并对比不同用户的社交网络结构的异同。第10部分可视化交互与评估（2学时）【教学目标】掌握和了解可视化的价值和评估。【教学内容】第一节可视化的交互、价值与评估内容：可视化交互；可视化的价值；可视化评估重点讲授：可视化交互【教学重点、难点】可视化交互思考题：1.交互过程中有些操作可以更换顺序；有些则不可以。请讨论并为每一类举出例子。2.选择一种可视化交互方法；设计细节调控的交互并实现。3.选择二种可视化方法显示二维流场数据；设计定量评估；并在小范围用户中完成实验。讨论评估结果。第11部分可视化软件与工具（2学时）【教学目标】了解可视化软件分类；掌握常规的可视化软件与工具使用。【教学内容】第一节可视化软件与工具介绍内容：可视化软件分类；科学可视化软件与工具使用；信息可视化软件与工具使用；可视分析软件与开发工具使用重点讲授：信息可视化软件与工具使用【教学重点、难点】可视化软件与工具使用思考题：1、利用excel绘制数据视图。2、利用tableau绘制数据视图。七、教材与参考书1、教材选用：教材：陈为；2013年；数据可视化的基本原理与方法；科学出版社。（本书是目前唯一能用于数据可视化教学的教材）2、参考书目：[1]祝洪凯，2011年，数据可视化之美，机械工业出版社[2]陈为，2013年，数据可视化，电子工业出版社八、考核方式及成绩评定1、考核方式：以作品方式进行考核。分别从学习态度（上课出勤、学习活动参与、课堂违纪）、学习表现（平时作业、课堂讨论、实践能力）和调查报告（调查问卷设计、调查统计、数据分析、数据可视化、综合效果）三方面进行综合评分。2、成绩评定方式的主要构成及比例：期末成绩(60%)++平时成绩(20%)+考勤（20%）。