《Python数据可视化》教学设计

《Python数据可视化》教学设计课题名称第1章数据可视化与matplotlib计划学时3学时内容分析随着大数据时代的到来，各行各业产生的数据呈指数级增长，有效地利用海量数据的工作变得刻不容缓。为了从海量数据中智能地获取有价值的信息，数据可视化技术越来越受到人们的关注，它秉持“化繁为简”、“数据图示化”的理念，使用图形、图表等可视化方式来直观地展示数据，使得数据分析变得愈发简单且高效。Python作为数据分析领域的领军语言，它拥有着很多优秀且强大的数据可视化库，使用这些库可以轻松地将数据转换为图形结构，极大地提高了开发人员的工作效率。matplotlib作为Python众多数据可视化库的鼻祖，因其具有简单易用、定制性强等特点受到了很多业界人士的追捧。本章将带领大家了解可视化的基础知识、准备好开发环境，并学会使用matplotlib开发第一个可视化程序。教学目标及基本要求了解什么是数据可视化熟悉数据可视化的方式，可以选择正确的可视化图表了解常见的数据可视化库认识matplotlib，可以在Python环境中安装matplotlib掌握matplotlib的基本用法，可以使用两种方式绘制第一个图表教学重点常见的数据可视化方式使用matplotlib绘制第一个图表教学难点选择正确的可视化图表使用matplotlib绘制第一个图表教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（数据可视化概述，常见的数据可视化库）创设情境，导入数据可视化的知识（1）教师通过提出需求，引出数据可视化的知识。随着大数据时代的到来，各行各业产生的数据呈指数级增长，有效地利用海量数据的工作变得刻不容缓。为了从海量数据中智能地获取有价值的信息，数据可视化技术越来越受到人们的关注，它秉持“化繁为简”、“数据图示化”的理念，使用图形、图表等可视化方式来直观地展示数据，使得数据分析变得愈发简单且高效。（2）明确学习目标。要求学生熟悉数据可视化的概念及优势要求学生了解常见的数据可视化库进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍数据可视化的概念。数据可视化旨在借助图形化的手段，将一组数据以图形的形式表示，并利用数据分析和开发工具发现其中未知信息的处理过程。教师根据课件，介绍数据可视化的过程。可视化其实是一个抽象的过程，它可以简单地理解为将一个不易描述的事物形成一个可感知画面的过程，也就是从数据空间到图形空间的映射。教师根据课件，举例介绍文字数据与图形数据的差异。教师根据课件，介绍常见的数据可视化方式。图表是数据可视化最基础的应用，它代表图形化的数据，通常以自身所用的图形符号命名，比如使用圆形符号的饼图、使用线条符号的折线图等。教师根据课件，介绍选择正确的可视化图表。教师根据课件，介绍常见的数据可视化库。Python中常见的数据可视化库包括matplotlib、seaborn、ggplot、bokeh、pygal、pyecharts。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要熟悉的知识点，包括什么是可视化、常见的数据可视化方式、选择正确的可视化图表、常见的数据可视化库。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（初识matplotlib，使用matplotlib绘制第一个图表）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了数据可视化的入门知识，以及常见的数据可视化库，接下来，本节课将为大家介绍matplotlib、使用matplotlib绘制第一个图表。（3）明确学习目标。要求学生会安装matplotlib库要求学生会使用matplotlib库制第一个图表进行重点知识的讲解什么是matplotlib？matplotlib是一个由JohnD.Hunter等人员开发的、主要用于绘制2D图表的Python库。教师根据课件，介绍matplotlib官网提供的API。matplotlib官网提供了三种API：pyplotAPI、object-orientedAPI、pylabAPI。其中，pyplotAPI是使用pyplot模块开发的一个接口；object-orientedAPI是面向对象的接口；pylabAPI是使用pylab模块开发的一个接口，已在最新的版本中被弃用。什么是Anaconda？Anaconda是一个开源的Python包、环境管理器，包括conda、Python，以及诸如numpy、pandas、matplotlib、scipy等180多个科学计算包及其依赖项。教师根据课件，演示安装Anaconda工具。教师根据课件，介绍绘制第一个图表的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍matplotlib所绘图形的层次结构。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括安装matplotlib、使用matplotlib绘制第一个图表。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点安装Anaconda）形式：单独完成题目：在计算机上安装Anaconda工具，具体要求如下：从Anaconda官网下载安装文件；安装Anaconda工具；启动JupyterNotebook工具。上机二：（考察知识点使用matplotlib绘制第一个图表）形式：单独完成题目：编写程序，分别采用面向对象和pyplot快捷函数的方式绘制正弦曲线和余弦曲线。提示：使用sin()或cos()函数生成正弦值或余弦值思考题和习题见教材第1章配套的习题教学后记课题名称第2章使用matplotlib绘制简单图表计划学时6学时内容分析上一章使用matplotlib快速地绘制了一个图表，让读者真切地体会到matplotlib的强大之处。matplotlib之所以能成为如此优秀的绘图工具，离不开其丰富的API，使用这些API可以轻松地绘制常见的图表，使得数据可视化变得轻而易举。接下来，本章将带领大家了解matplotlib的绘图函数，并使用这些函数绘制简单的图表，包括折线图、柱形图或堆积柱形图、条形图或堆积条形图、堆积面积图、直方图、饼图或圆环图、散点图或气泡图、箱形图、雷达图、误差棒图。教学目标及基本要求掌握matplotlib的绘图函数，可以绘制一些简单的图表教学重点绘制折线图绘制柱形图或堆积柱形图绘制条形图或堆积条形图绘制饼图或圆环图绘制散点图或气泡图教学难点绘制箱形图绘制雷达图绘制误差棒图教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（绘制折线图，绘制柱形图或堆积柱形图）创设情境，导入绘制简单图表的知识（1）教师通过提出需求，引出绘制简单图表的知识。matplotlib之所以能成为如此优秀的绘图工具，离不开其丰富的API，使用这些API可以轻松地绘制常见的图表，包括折线图、柱形图或堆积柱形图、条形图或堆积条形图、堆积面积图、直方图、饼图或圆环图、散点图或气泡图、箱形图、雷达图、误差棒图。（2）明确学习目标。要求学生会绘制折线图要求学生会绘制柱形图或堆积柱形图进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍如何使用plot()函数绘制折线图，并使用代码进行演示。plot()函数用于绘制折线图，该函数会返回一个包含Line2D类对象（代表线条）的列表。plot()函数不仅能够绘制包含一条线段的折线图，还能够绘制包含多条线段的折线图。教师根据课件，介绍实例1：未来15天最高气温和最低气温，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍如何使用bar()函数绘制柱形图或堆积柱形图，并使用代码进行演示。bar()函数用于绘制助柱形图或堆积柱形图，该函数会返回一个BarContainer类的对象。BarContainer类的对象是一个包含矩形或误差棒的容器，它亦可以视为一个元组，可以遍历获取每个矩形或误差棒。教师根据课件，介绍实例2：2013—2019财年阿里巴巴淘宝和天猫平台GMV，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括绘制折线图和绘制柱形图或堆积柱形图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（绘制条形图或堆积条形图，绘制堆积面积图，绘制直方图）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制折线图、柱形图、堆积柱形图的内容，接下来，本节课将为大家介绍绘制条形图、堆积条形图、堆积面积图、直方图的内容。（3）明确学习目标。要求学生会绘制条形图或堆积条形图要求学生会绘制堆积面积图要求学生会绘制直方图进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍如何使用barh()函数绘制条形图或堆积条形图，并使用代码进行演示。barh()函数用于绘制一个条形图。在使用barh()函数绘制条形图时，可以通过给left参数传值的方式控制条形的x值，通过给xerr、yerr参数传值的方式为条形添加误差棒。教师根据课件，介绍实例3：各商品种类的网购替代率，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍如何使用stackplot()函数绘制堆积面积图，并使用代码进行演示。堆积折线图按照自下而上的顺序逐个堆叠折线及填充区域，因此先绘制的图形位于底部，后绘制的图形位于上方。教师根据课件，介绍实例4：物流公司物流费用统计，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍如何使用hist()函数绘制直方图，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例5：人脸识别的灰度直方图，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括绘制条形图、堆积条形图、堆积面积图、直方图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（绘制饼图或圆环图，绘制散点图或气泡图）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制条形图、堆积条形图、堆积面积图、直方图的内容，接下来，本节课将为大家介绍绘制饼图、圆环图、散点图、气泡图的内容。（3）明确学习目标。要求学生会绘制饼图或圆环图要求学生会绘制散点图或气泡图进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍使用pie()函数绘制饼图或圆环图的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例6：支付宝月账单报告，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍使用scatter()函数绘制散点图或气泡图的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例7：汽车速度与制动距离的关系，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括绘制饼图、圆环图、散点图、气泡图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第四课时（绘制箱形图，绘制雷达图，绘制误差棒图）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制饼图、圆环图、散点图、气泡图的内容，接下来，本节课将为大家介绍绘制箱形图、雷达图、误差棒图的内容。（3）明确学习目标。要求学生会绘制箱形图和雷达图要求学生会绘制误差棒图进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍如何使用boxplot()函数绘制箱形图，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例8：2017年和2018年全国发电量统计，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍如何使用polar()函数绘制雷达图，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例9：霍兰德职业兴趣测试，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍如何使用errorbar()函数绘制误差棒图，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例10：4个树种不同季节的细根生物量，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括绘制箱形图、绘制雷达图、绘制误差棒图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第五课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点使用bar()绘制柱形图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例2的要求，绘制一个展示2013~2019财年阿里巴巴淘宝+天猫平台的GMV的柱形图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制柱形图。上机二：（考察知识点使用barh()绘制条形图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例3的要求，绘制一个展示各商品种类的网购替代率的条形图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制条形图。第六课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点使用pie()绘制饼图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例6的要求，绘制一个展示支付宝月账单报告的饼图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备饼图的数据；绘制饼图。上机二：（考察知识点使用bar()绘制带误差棒的柱形图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例10的要求，绘制一个展示马尾松、樟树、杉木、桂花4个树种不同季节的细根生物量的误差棒图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备柱形图的数据；准备测量偏差数据；绘制柱形图；在柱形图的上方绘制误差棒。思考题和习题见教材第2章配套的习题教学后记课题名称第3章图表辅助元素的定制计划学时5学时内容分析上一章使用matplotlib库绘制了一些简单的图表，并通过这些图表直观地展示了数据，但这些图表多少存在着一些不足，例如，折线图中的多条折线因缺少标注而无法区分折线的类别，或者柱形图中的矩形条因缺少数值标注而无法准确地知道数据的多少等。因此这里需要添加一些辅助元素来准确地描述图表。matplotlib提供了一系列定制图表辅助元素的函数或方法，可以帮助用户快速且正确地理解图表。接下来，本章将针对图表辅助元素的定制进行详细地介绍。教学目标及基本要求认识图表常用的辅助元素掌握坐标轴的定制，可以设置坐标轴的标签、刻度范围和刻度标签掌握标题与图例的定制，可以为图表添加标题和图例掌握网格的定制，可以显示网格及设置网格的样式掌握参考线和参考区域的定制，可以为图表添加参考线和参考区域掌握注释文本的定制，可以为图表添加指向型和无指向型的注释文本掌握表格的定制，可以为图表添加表格教学重点设置坐标轴的标签、刻度范围和刻度标签添加图表的标题和图例添加指向型和无指向型的注释文本教学难点添加指向型和无指向型的注释文本添加自定义样式的表格教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（认识图表常用的辅助元素，设置坐标轴的标签、刻度范围和刻度标签）创设情境，导入图表辅助元素的知识（1）教师通过提出需求，引出图表辅助元素的知识。上一章使用matplotlib库绘制了一些简单的图表，但这些图表多少存在着一些不足，例如，折线图中的多条折线因缺少标注而无法区分折线的类别，或者柱形图中的矩形条因缺少数值标注而无法准确地知道数据的多少等，因此，这里需要添加一些辅助元素来准确地描述图表。（2）明确学习目标。要求学生了解图表常用的辅助元素要求学生会设置坐标轴的标签、刻度范围和刻度标签进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍图表常用的辅助元素。图表的辅助元素是指除了根据数据绘制的图形之外的元素，常用的辅助元素包括坐标轴、标题、图例、网格、参考线、参考区域、注释文本和表格，它们都可以对图形进行补充说明。教师根据课件，介绍坐标轴的结构。坐标轴是由刻度标签、刻度线（主刻度线和次刻度线）、轴脊和坐标轴标签组成的。教师根据课件，介绍设置坐标轴标签的内容，并使用代码进行演示。matplotlib中可以直接使用pyplot模块的xlabel()函数设置x轴的标签，使用pyplot模块的ylabel()函数设置y轴的标签。教师根据课件，介绍设置刻度范围和刻度标签的内容，并使用代码进行演示。在使用matplotlib绘图时若没有指定任何数据，x轴和y轴的范围均为0.05~1.05，刻度标签均为[-0.2,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2]；若指定了x轴和y轴的数据，刻度范围和刻度标签会随着数据的变化而变化。使用pyplot模块的xlim()和ylim()函数分别可以设置或获取x轴和y轴的刻度范围，xticks()和yticks()函数分别可以设置或获取x轴和y轴的刻度线位置及刻度标签。教师根据课件，介绍实例1：2019年内地电影票房排行榜，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括设置坐标轴的标签、刻度范围和刻度标签。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（添加标题和图例，显示网格，添加参考线和参考区域）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了设置坐标轴的标签、刻度范围和刻度标签的内容，接下来，本节课将为大家介绍添加标题和图例、显示网格、添加参考线和参考区域。（3）明确学习目标。要求学生会为图表添加标题和图例要求学生掌握显示网格的操作要求学生会为图表添加参考线和参考区域进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍添加标题的内容，并使用代码进行演示。图表标题代表图表的名称，一般位于图表的顶部居中的位置，可以迅速地让读者理解图表主要描述的内容。matplotlib中可以直接使用pyplot模块的title()函数添加图表标题。什么是图例？图例是一个列举的各组图形数据标识方式的方框图，它由图例标识和图例项两部分构成，其中图例标识是代表各组图形的图案；图例项是与图例标识对应的名称（说明文本）。教师根据课件，介绍添加图例的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例2：支付宝月账单报告（添加标题、图例），并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍显示指定样式的网格，并使用代码进行演示。网格是从刻度线开始延伸，贯穿至整个绘图区域的辅助线条，它与绘图区域中的图形对齐，帮助人们轻松地查看图形的数值。matplotlib中可以直接使用pyplot模块的grid()函数显示网格。教师根据课件，介绍实例3：汽车速度与制动距离的关系（添加网格），并使用代码进行演示。什么是参考线？参考线是一条或多条贯穿绘图区域的线条，用于为绘图区域中图形数据之间的比较提供参考依据，常见于财务分析、经营分析的场景，例如目标线、平均线、预算线等。教师根据课件，介绍添加参考线和参考区域的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例4：全校高二年级各班男女生英语成绩评估，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括添加标题、添加图例、显示网格、添加参考线、添加参考区域。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（添加注释文本，添加表格）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了添加标题和图例、显示网格、添加参考线和参考区域的内容，接下来，本节课将为大家介绍添加注释文本、添加表格。（3）明确学习目标。要求学生会为图表添加指向型和无指向型注释文本要求学生会为图表添加表格进行重点知识的讲解注释文本有哪些分类？注释文本按注释对象的不同主要分为指向型注释文本和无指向型注释文本，其中指向型注释文本一般是针对图表某一部分的特定说明，无指向型注释文本一般是针对图表整体的特定说明。什么是指向型注释文本？指向型注释文本是指通过指示箭头的注释方式对绘图区域的图形进行解释的文本，它一般使用线条连接说明点和箭头指向的注释文字。教师根据课件，介绍添加指向型注释文本的内容，并使用代码进行演示。什么是无指向型注解文本？无指向型注解文本是指单纯地使用文字的注释方式对绘图区域的图形进行说明的文本。教师根据课件，介绍添加无指向型注释文本的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例5：2013—2019财年阿里巴巴淘宝和天猫平台的GMV（添加注释文本），并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍添加自定义样式的表格，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例6：果酱面包配料比例，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括添加注释文本、添加表格。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第四课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点设置坐标轴的标签、刻度标签）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例1的要求，绘制一个展示2019年内地电影票房排行榜的条形图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制条形图；设置x轴的标签为“总票房（亿元）”；设置y轴的标签为“电影名称”；设置y轴的刻度标签为每部电影的名称。上机二：（考察知识点添加标题、添加图例）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例2的要求，绘制一个展示支付宝月账单报告的饼图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备饼图所需的数据；绘制饼图；设置饼图的标题为“支付宝月账单报告”；为饼图添加图例。第五课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点添加无指向型注释文本）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例5的要求，绘制一个展示2013—2019财年阿里巴巴淘宝和天猫平台GMV的柱形图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制柱形图；遍历每个柱形，在每个柱形上方添加无指向型注释文本；设置柱形图y轴的标签为“GMV（亿元）”。上机二：（考察知识点添加自定义样式的表格）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例6的要求，绘制一个展示果酱面包配料比例的饼图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备饼图的数据；绘制饼图；添加饼图的图例；添加说明配料重量的表格。思考题和习题见教材第3章配套的习题教学后记课题名称第4章图表样式的美化计划学时6学时内容分析在前面的章节中，matplotlib绘制的图表具有固定的样式，例如，折线图的线条一直是蓝色的实线；散点图的数据点一直是圆点等，显得风格既单一又不美观。matplotlib内置了一些图表元素的样式，包括颜色、线型、数据标记、字体、主题风格等，通过修改这些样式可以美化图表。教学目标及基本要求熟悉默认的图表样式和修改图表样式的方法掌握matplotlib的颜色，可以使用多种方式填充图表元素的颜色掌握matplotlib的线型，可以选择任意的线条类型掌握matplotlib的数据标记，可以为折线图或散点图添加各种标记掌握matplotlib的字体，可以为图表的文本设置任意样式的字体掌握matplotlib的风格，可以为图表调整任意的风格掌握填充指定多边形或区域的方法教学重点使用基础颜色使用颜色映射表选择线条的类型添加折线图或散点图的数据标记教学难点图表样式修改设置字体样式教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（图表样式概述，使用基础颜色）创设情境，导入图表样式的知识（1）教师通过提出需求，引出图表样式的知识。在前面的章节中，matplotlib绘制的图表具有固定的样式，例如，折线图的线条一直是蓝色的实线；散点图的数据点一直是圆点等，显得风格既单一又不美观。matplotlib内置了一些图表元素的样式，包括颜色、线型、数据标记、字体、主题风格等，通过修改这些样式可以美化图表。（2）明确学习目标。要求学生了解图表默认的样式要求学生掌握图表样式的修改方式要求学生会为图表元素设置基础颜色进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍默认的图表样式，并使用代码进行演示。matplotlibrc文件包含众多图表元素的配置项，可以通过rc_params()函数查看全部的配置项。教师根据课件，介绍图表样式的几种修改方式，并使用代码进行演示。matplotlib可以通过两种方式修改图表样式：局部修改和全局修改。其中，局部修改的方式是指通过代码动态地修改matplotlib配置项，此方式用于程序局部定制的需求；全局修改的方式是指直接修改matplotlibrc文件的配置项，此方式用于对程序全局定制的需求。matplotlib有哪些基础颜色？matplotlib的基础颜色主要有3种表示方式：单词缩写或单词、16进制或HTML模式、RGB模式。教师根据课件，介绍基础颜色的三种表示方式，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括默认图表样式、图表样式修改、使用基础颜色。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（使用颜色映射表，实例1：两个地区对不同种类图书的采购情况，选择线型）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了默认图表样式、图表样式修改、使用基础颜色的内容，接下来，本节课将为大家介绍使用颜色映射表、选择线条的类型。（3）明确学习目标。要求学生会使用颜色映射表要求学生会选择线条的类型进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍使用颜色映射表的内容，并使用代码进行演示。matplotlib主要有两种使用颜色映射表的方式，第一种方式是在调用函数或方法绘制图表或添加辅助元素时将颜色映射表传递给关键字参数cmap，第二种方式是直接调用set_cmap()函数进行设置教师根据课件，介绍实例1：两个地区对不同种类图书的采购情况，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍选择线条类型的内容，并使用代码进行演示。图表中每个线条均具有不同的含义，一般可以使用颜色、宽度、类型与其它线条进行区分，其中类型是区分线条的常见方式之一。matplotlib内置了4种线条的类型：短虚线、点划线、长虚线、实线。教师根据课件，介绍实例2：2017年7月与2019年7月国际外汇市场美元/人民币汇率走势，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括使用颜色映射表、选择线条的类型。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（添加数据标记，设置字体）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了使用颜色映射表、选择线条的类型的内容，接下来，本节课将为大家介绍添加数据标记、设置字体的内容。（3）明确学习目标。要求学生会为折线图或散点图添加数据标记要求学生会为图表元素设置字体样式进行重点知识的讲解什么是数据标记？数据标记一般指代表单个数据的圆点或其它符号等，用于强数据点的位置，常见于折线图和散点图中。教师根据课件，介绍matplotlib中内置的数据标记。数据标记可以分为填充型标记和非填充型标记，其中填充型标记有正方形、八边形、三角形、圆形、菱形、六边形等；非填充型标记有加号、像素点、水平线、垂直线等。教师根据课件，介绍添加数据标记及标记属性的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍matplotlib的格式字符串，并使用代码进行演示。matplotlib提供了由颜色、标记、线型构成的格式字符串。格式字符串是快速设置线条基本样式的缩写形式的字符串，语法格式：'[颜色][标记][线型]'，其中的每个选项都是可选的，选项之间组合的顺序也是可变的。教师根据课件，介绍实例3：标记不同产品各季度的销售额，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍设置字体样式的内容，并使用代码进行演示。在matplotlib中，文本都是text模块的Text类对象，可以通过之前介绍的text()、annotate()、title()等函数进行创建。Text类中提供了一系列设置字体样式的属性，包括字体类别、字体大小、字体风格、字体角度等。教师根据课件，介绍实例4：未来15天的最高气温和最低气温（设置字体样式），并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括添加数据标记、设置字体。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第四课时（切换主题风格，填充区域）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了添加数据标记、设置字体的内容，接下来，本节课将为大家介绍切换主题风格、填充区域的内容。（3）明确学习目标。要求学生掌握图表主题风格的切换方法要求学生掌握填充区域的方法进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍切换主题风格的内容，并使用代码进行演示。matplotlib.style模块中内置了一些图表的主题风格，通过切换不同的主题风格以满足用户的不同需求。所有的主题风格都存储于matplotlib配置文件夹的stylelib目录中，可以通过访问available变量查看所有可用的主题风格。填充区域有哪些方式？matplotlib中提供了多个函数填充多边形或区域，分别为fill()、fill_between()和fill_betweenx()，其中fill()函数用于填充多边形，fill_between()或fill_betweenx()函数分别用于填充两条水平曲线或垂直曲线之间的区域。教师根据课件，介绍实例5：彩色的“雪花”，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括切换主题风格、填充区域。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第五课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点使用基础颜色）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例1的要求，绘制一个展示两个地区对不同种类图书采购情况的堆积柱形图，并且为每组柱形设置不同的颜色，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制上下堆叠的两组柱形，分别使用颜色#FFCC00和#B0C4DE填充；设置y轴的标签为“采购数量（本）”，x轴的标签为“图书种类”；设置图表的标题为“地区1和地区2对各类图书采购情况”；设置x轴的刻度标签为图书种类；添加图例。上机二：（考察知识点选择线条的类型）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例2的要求，绘制一个展示2017年7月与2019年7月国际外汇市场美元/人民币汇率走势的折线图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制一条颜色为湖绿色、线宽为2的实线；绘制一条颜色为紫色、线宽为2的长虚线；设置图表的标题为“2017年7月与2019年7月美元/人民币汇率”；设置x轴的标签为“日期”，y轴的标签为“汇率”；添加图例。第六课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点添加折线图或散点图的数据标记）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例3的要求，绘制一个标记不同产品的销售额的折线图，并且为每条折线添加数据标记，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备3组数据；绘制3条具有不同颜色、标记、线型的线条；显示透明度为0.3的网格；设置y轴的标签为“销售额(万元)”；设置x轴的刻度标签为“第*季度”；添加图例。上机二：（考察知识点设置字体样式）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例4的要求，绘制一个展示未来15天最高气温和最低气温的折线图，并且为折线图添加数据标记和注释文本，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备两组气温数据；绘制两条数据标记为圆点的线条；添加注释文本，并且设置文本的字体为SimHei、字体大小为8、字体类型为normal；设置图表的标题为“未来15天最高气温和最低气温的走势”；设置x轴的标签为“日期”，y轴的标签为“温度(°C)”；添加图例。思考题和习题见教材第4章配套的习题教学后记课题名称第5章子图的绘制及坐标轴共享计划学时6学时内容分析用户为了能全面地理解数据的含义，通常会将数据以一组相关图表的形式并排地显示到同一平面上，便于从多个角度比较和分析数据。基于上述需求，matplotlib提供了一些将整个画布规划成若干区域，以及在指定区域上绘制子图（指每个区域上的图表）的功能。接下来，本章将针对子图的相关知识进行详细地介绍，包括子图的绘制、子图坐标轴的共享、子图的布局。教学目标及基本要求掌握绘制子图的几种方式，可以绘制固定区域和自定义区域的子图掌握共享坐标轴的方式，可以共享子图之间的坐标轴掌握子图的布局方式教学重点绘制固定区域的单子图绘制固定区域的多子图绘制自定义区域的单子图教学难点绘制自定义区域的单子图紧密布局自定义布局教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（绘制固定区域的单子图，实例1：某工厂产品A与产品B去年的销售额分析，绘制固定区域的多子图）创设情境，导入子图的知识（1）教师通过提出需求，引出子图的知识。用户为了能全面地理解数据的含义，通常会将数据以一组相关图表的形式并排地显示到同一平面上，便于从多个角度比较和分析数据。基于上述需求，matplotlib提供了一些将整个画布规划成若干区域，以及在指定区域上绘制子图（指每个区域上的图表）的功能。（2）明确学习目标。要求学生掌握绘制单子图的方法要求学生掌握绘制多子图的方法进行重点知识的讲解什么是绘制固定区域的子图？matplotlib可以规划整个画布等分成m*n（行*列）的矩阵区域，并按照先行后列的方式对每个区域进行编号（编号从1开始），之后在选中的某个或某些区域中绘制单个或多个子图。教师根据课件，介绍绘制单子图的内容，并使用代码进行演示。使用pyplot的subplot()函数可以在规划好的某个区域中绘制单个子图，该函数的参数nrows、ncols、index既支持单独传参，也支持以一个三位整数（每位整数必须小于10）的形式传参。教师根据课件，介绍JupyterNotebook的绘图模式，并使用代码进行演示。JupyterNotebook支持两种绘图模式，分别为控制台绘图和弹出窗绘图，其中控制台绘图是默认模式，该模式是将绘制的图表以静态图片的形式进行显示，具有便捷存储图片、不支持用户交互的特点；弹出窗绘图模式是将绘制的图表以弹出窗口的形式进行显示，具有支持用户交互、支持多种图片存储格式的特点。教师根据课件，介绍实例1：某工厂产品A与产品B去年的销售额分析，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍绘制多子图的内容，并使用代码进行演示。使用pyplot的subplots()函数可以在规划好的全部区域中绘制多个子图，subplots()函数会返回一个包含两个元素的元组，其中元组的第一个元素为Figure对象，第二个元素为Axes对象或Axes对象数组。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括绘制单子图和绘制多子图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（实例2：部分国家养猫与养狗人群比例分析，绘制自定义区域的子图）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制单子图和绘制多子图的内容，接下来，本节课将为大家介绍绘制多子图的实例，以及绘制自定义区域的子图。（3）明确学习目标。要求学生会绘制自定义区域的子图进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍实例2：部分国家养猫与养狗人群比例分析，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍绘制自定义区域的单子图的内容，并使用代码进行演示。使用pyplot的subplot2grid()函数可以将整个画布规划成非等分布局的区域，之后在选中的某个区域中绘制单个子图。教师根据课件，介绍实例3：2017年与2018年抖音用户分析，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的绘制自定义区域的子图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（共享子图的坐标轴）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制自定义区域的子图的内容，接下来，本节课将为大家介绍共享子图坐标轴的内容。（3）明确学习目标。要求学生会掌握共享子图坐标轴的方法进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍共享相邻子图的坐标轴，并使用代码进行演示。当使用pyplot的subplots()函数绘制子图时，可以通过sharex或sharey参数控制是否共享x轴或y轴，sharex或sharey参数支持False或'none'、True或'all'、'row'、'col'中任一取值。教师根据课件，介绍共享非相邻子图的坐标轴，并使用代码进行演示。当使用pyplot的subplot()函数绘制子图时，也可以将代表其它子图的变量赋值给sharex或sharey参数，此时可以共享非相邻子图之间的坐标轴。教师根据课件，介绍共享同一子图的坐标轴，并使用代码进行演示。单个子图也可以共享坐标轴，它通常会将y轴作为一组图形参考的坐标轴，将右侧的垂直坐标轴作为另一组图形参考的坐标轴。matplotlib中提供了twinx()函数共享同一子图的坐标轴。教师根据课件，介绍实例4：某地区全年气温和水量的关系，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括共享相邻子图的坐标轴、共享非相邻子图的坐标轴。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第四课时（子图的布局）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了共享子图的坐标轴的内容，接下来，本节课将为大家介绍子图布局的内容，包括约束布局、紧密布局、自定义布局。（3）明确学习目标。要求学生掌握子图的布局方式进行重点知识的讲解matplotlib支持哪些布局方式？matplotlib中提供了一些调整子图布局的方式，包括约束布局、紧密布局和自定义布局，通过这些方式可以使多个子图之间具有合理的布局。什么是约束布局？约束布局是指通过一系列限制来确定画布中元素的位置的方式，它预先会确定一个元素的绝对定位，之后以该元素的为基点将其它元素进行绝对定位，从而灵活地定位和调整元素的位置。教师根据课件，介绍约束布局的内容，并使用代码进行演示。matplotlib在绘制多子图时默认并未启用约束布局，它分别提供了两种方式启用约束布局：第一种方式是使用subplots()或figure()函数的constrained_layout参数，第二种方式是修改figure.constrained_layout.use配置项。教师根据课件，介绍紧密布局的内容，并使用代码进行演示。pyplot中提供了两种实现紧密布局的方式：第一种方式是调用tight_layout()函数，第二种方式是修改figure.autolayoutrcParam

配置项。教师根据课件，介绍自定义布局的内容，并使用代码进行演示。matplotlib的gridspec模块是专门指定画布中子图位置的模块，该模块中包含一个GridSpec类，通过显式地创建GridSpec类对象来自定义画布中子图的布局结构，使得子图能够更好地适应画布。教师根据课件，介绍实例5：2018上半年某品牌汽车销售情况，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括约束布局、紧密布局、自定义布局。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第五课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点绘制固定区域的多子图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例2的要求，绘制展示部分国家养猫与养狗人群比例的多个子图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；将画布规划为1*2的矩阵区域；在第1个区域中绘制说明部分国家养猫人群比例的条形图；在第2个区域中绘制说明部分国家养狗人群比例的条形图；调整子图之间的距离。上机二：（考察知识点绘制自定义区域的单子图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例3的要求，绘制展示2017与2018年抖音用户分析的多个子图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备数据；将画布规划为3*2的矩阵区域；在横跨2个、纵跨2个的区域中绘制第1个子图；在位于第2行第0列的区域中绘制第2个子图；在位于第2行第1列的区域中绘制第3个子图；；调整子图之间的距离。第六课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点共享子图的坐标轴）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例4的要求，绘制一个展示某地区全年气温和水量的关系的图表，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备数据；在整个画布区域中绘制一个说明降水量与蒸发量的堆积柱形图；在同一区域中绘制一个说明全年平均气温的折线图。上机二：（考察知识点自定义布局）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例5的要求，绘制一个展示2018上半年某品牌汽车销售情况的多个子图，实现过程如下：导入matplotlib.pyplot模块；准备数据；在第0行第0～1列的区域中，绘制反映2018上半年汽车销售额的柱形图；在第1行第0列和第1行第1列的区域中，绘制反映2018上半年各分公司汽车销量的折线图和堆积面积图。思考题和习题见教材第5章配套的习题教学后记课题名称第6章坐标轴的定制计划学时4学时内容分析前面章节中使用的坐标轴会因位置和大小的限制、样式的固定显得图表既单一且又不够灵活。matplotlib中提供了定制坐标轴的高级知识，包括坐标轴的添加、定制坐标轴的刻度、隐藏坐标轴的轴脊、修改轴脊的位置等，便于用户灵活地操作坐标轴，使坐标轴能很好地配合图表。接下来，本章将针对定制坐标轴的内容进行详细地讲解。教学目标及基本要求熟悉坐标轴的组成部分掌握坐标轴的创建方式，可以向画布的任意位置添加坐标轴掌握刻度位置、格式、样式的定制方式熟悉轴脊的定制方式，可以隐藏坐标轴的全部或部分轴脊掌握轴脊位置的修改方式教学重点定制刻度的位置和格式定制刻度的样式教学难点定制刻度的位置和格式定制刻度的样式教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（坐标轴概述，向任意位置添加坐标轴，定制刻度的位置和格式，定制刻度的样式）创设情境，导入坐标轴的知识（1）教师通过提出需求，引出定制坐标轴的知识。前面章节中使用的坐标轴会因位置和大小的限制、样式的固定显得图表既单一且又不够灵活。matplotlib中提供了定制坐标轴的高级知识，包括坐标轴的添加、定制坐标轴的刻度、隐藏坐标轴的轴脊、修改轴脊的位置等，便于用户灵活地操作坐标轴，使坐标轴能很好地配合图表。（2）明确学习目标。要求学生了解坐标轴的组成部分要求学生可以向任意位置添加坐标轴要求学生会定制坐标轴的刻度位置和格式进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍坐标轴的组成部分。坐标轴的各组成部分均是matplotlib类的对象：坐标轴是axis.Axis类的对象；轴脊是spines.Spine类的对象；刻度是axis.Ticker类的对象。此外，常用的x轴是一个axis.Xaxis类的对象，y轴是一个axis.Yaxis类的对象。教师根据课件，介绍向任意位置添加坐标轴的内容，并使用代码进行演示。matplotlib支持向画布的任意位置添加自定义大小的坐标系统，同时显示坐标轴，而不再受到规划区域的限制。pyplot模块可以使用axes()函数创建一个Axes类的对象，并将Axes类的对象添加到当前画布中。如何定制刻度的位置和格式？matplotlib.ticker模块中提供了两个类：Locator和Formatter，分别代表刻度定位器和刻度格式器，用于指定刻度线的位置和刻度标签的格式。教师根据课件，介绍刻度定位器及其使用方式，并使用代码进行演示。matplotlib使用set_major_locator()或set_minor_locator()方法设置坐标轴的主刻度或次刻度的定位器。教师根据课件，介绍刻度格式器及其使用方式，并使用代码进行演示。matplotlib使用set_major_formatter()或set_minor_formatter()方法设置坐标轴的主刻度或次刻度的格式器。教师根据课件，介绍定制刻度的样式，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括坐标轴、向任意位置添加坐标轴、定制刻度的位置和格式、定制刻度的样式。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（实例1：深圳市24小时的平均风速，隐藏全部轴脊，隐藏部分轴脊）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了向任意位置添加坐标轴、定制刻度的位置和格式、定制刻度的样式，接下来，本节课将为大家介绍定制刻度的实例，以及隐藏轴脊的内容。（3）明确学习目标。要求学生会隐藏坐标轴的轴脊进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍实例1：深圳市24小时的平均风速，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍隐藏全部轴脊的内容，并使用代码进行演示。使用pyplot的axis()函数可以设置或获取一些坐标轴的属性，包括显示或隐藏坐标轴的轴脊，该函数的参数option接收布尔值或字符串，其中布尔值True表示显示轴脊及刻度，False表示隐藏轴脊及刻度。教师根据课件，介绍patches模块的基本用法，并使用代码进行演示。matplotlib.patches是专门用于绘制路径和形状的模块，该模块中包含一些表示形状（诸如箭头、圆形、长方形等）的类，通过创建这些类的对象可以快速地绘制常见的形状。教师根据课件，介绍隐藏部分轴脊的内容，并使用代码进行演示。matplotlib可以只隐藏坐标轴的部分轴脊，只需要访问spines属性获取相应的轴脊，之后调用set_color()方法将轴脊的颜色设为none即可。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括隐藏全部轴脊、隐藏部分轴脊。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（实例2：深圳市24小时的平均风速（隐藏部分轴脊），移动轴脊）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了隐藏轴脊的内容，接下来，本节课将为大家介绍移动轴脊位置的内容。（3）明确学习目标。要求学生掌握移动轴脊位置的方法进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍实例2：深圳市24小时的平均风速（隐藏部分轴脊），并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍移动轴脊位置的内容，并使用代码进行演示。matplotlib中的Spine类提供了一个设置轴脊位置的set_position()方法，该方法的position参数表示轴脊的位置，它需要接收一个包含两个元素的元组(position_type,amount)，其中元素position_type代表位置的类型，元素amount代表位置。教师根据课件，介绍实例3：正弦与余弦曲线，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的移动轴脊的位置。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第四课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点定制刻度的位置和格式、隐藏部分轴脊）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例2的要求，绘制展示深圳市24小时的平均风速的折线图，实现过程如下：导入numpy、matplotlib.pyplot模块；准备x轴和y轴的数据；绘制一个带有右三角数据标记的折线图；设置图表的标题为“深圳市24小时的平均风速”；设置x轴的标签为“时间（h）”，y轴的标签为“平均风速（km/h）”；设置x轴的刻度标签格式为“时:分”，且以两小时为间隔；隐藏坐标轴的上轴脊和右轴脊。上机二：（考察知识点移动轴脊的位置）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例3的要求，绘制展示正弦曲线和余弦曲线的图表，实现过程如下：导入numpy、matplotlib.pyplot模块；准备数据；绘制正弦曲线和余弦曲线；设置x轴的刻度标签为－2π、－3π/2、－π、－π/2、0、π/2、π、3π/2、2π；设置y轴的刻度标签为－1.0、－0.5、0.0、0.5、1.0；隐藏坐标轴的上轴脊和右轴脊；将坐标轴的以数据0为中心位置。思考题和习题见教材第6章配套的习题教学后记课题名称第7章绘制3D图表和统计地图计划学时4学时内容分析matplotlib虽然专注于二维图表的绘制，但其仍然包含绘制3D图表、统计地图的功能，并将这些功能分别封装到工具包mpl_toolkits.mplot3d、mpl_toolkits.basemap中，还可以结合animation模块制作有趣的动画效果。接下来，本章将针对mplot3d、basemap工具包和animation模块的相关内容进行详细地讲解。教学目标及基本要求掌握mplot3d工具包的用法，可以使用mplot3d绘制常见的3D图表掌握animation模块的用法，可以使用animation制作动画掌握basemap工具包的用法，可以使用basemap绘制统计地图教学重点mplot3d概述animation概述basemap概述教学难点animation概述basemap概述教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（使用mplot3d绘制3D图表）创设情境，导入3D图表的知识（1）教师通过提出需求，引出3D图表的知识。前面所绘制的图表均属于2D图表。matplotlib虽然专注于二维图表的绘制，但其仍然提供了绘制3D图表的功能，并将这些功能封装到工具包mpl_toolkits.mplot3d中。（2）明确学习目标。要求学生掌握mplot3d的使用要求学生可以绘制常见的3D图表进行重点知识的讲解什么是mplot3d？mplot3d是matplotlib中专门绘制3D图表的工具包，它主要包含一个继承自Axes的子类Axes3D，使用Axes3D类可以构建一个三维坐标系的绘图区域。教师根据课件，介绍创建Axes3D类对象的两种方式，并使用代码进行演示。matplotlib可以通过两种方式创建Axes3D类的对象：一种方式是构造方法Axes3D()，另一种方式是add_subplot()方法。教师根据课件，介绍Axes3D类的常用方法，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍绘制3D图表的常用方法。教师根据课件，介绍绘制3D线框图的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍绘制3D曲面图的内容，并使用代码进行演示。教师根据课件，介绍实例1：三维空间的星星，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括mplot3d、绘制常见的3D图表。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（使用animation制作动图，使用basemap绘制统计地图）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制3D图表的内容，接下来，本节课将为大家介绍如何使用animation制作动图、使用basemap绘制统计地图。（3）明确学习目标。要求学生会使用animation制作动图要求学生会使用basemap绘制统计地图进行重点知识的讲解教师根据课件，介绍动画模块animation的内容，并使用代码进行演示。Animation类是一个动画基类，它针对不同的行为分别派生了不同的子类，主要包括FuncAnimation和ArtistAnimation类，其中FuncAnimation类表示基于重复调用一个函数的动画；ArtistAnimation类表示基于一组固定Artist（标准的绘图元素，比如文本、线条、矩形等）对象的动画。教师根据课件，介绍实例2：三维空间闪烁的星星，并使用代码进行演示。什么是basemap？basemap是matplotlib的地图工具包，它本身不会参与任何绘图操作，而是会将给定的地理坐标转换到地图投影上，之后将数据交给matplotlib进行绘图。教师根据课件，演示安装basemap工具包。教师根据课件，介绍basemap工具包的基本用法，并使用代码进行演示。basemap工具包中主要包含一个表示基础地图背景的Basemap类，通过创建Basemap类的对象可以指定地图投影的类型和要处理的地球区域。教师根据课件，介绍实例3：美国部分城镇人口分布，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括使用animation制作动图、使用basemap绘制统计地图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第三课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点绘制常见的3D图表）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例1的要求，绘制一个3D散点图，实现过程如下：导入numpy、matplotlib.pyplot模块以及Axes3D类；准备x、y、z轴的数据；创建三维坐标系的绘图区域，并在该区域中绘制3D散点图；设置x、y、z轴的标签为“x轴”、“y轴”、“z轴”；设置3D图表的标题为“3D散点图”。上机二：（考察知识点使用animation制作动图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例2的要求，绘制一个带有动画效果的3D散点图，实现过程如下：导入numpy模块、matplotlib.pyplot模块、FuncAnimation类、Axes3D类；准备数据；绘制一个3D散点图；定义动画函数animate()和初始化帧的函数init()；创建FuncAnimation类的对象，指定每帧动画调用的函数为animate()；设置x、y、z轴的标签为“x轴”、“y轴”、“z轴”；设置3D图表的标题为“3D散点图”。第四课时（上机练习）上机练习主要针对本章中需要重点掌握的知识点，以及在程序中容易出错的内容进行练习，通过上机练习可以考察同学对知识点的掌握情况，对本章知识掌握程度。上机一：（考察知识点使用basemap绘制统计地图）形式：单独完成题目：编写程序。根据实例3的要求，绘制展示美国部分城镇人口分布的统计地图，实现过程如下：导入numpy模块、pandas模块、matplotlib模块、Basemap类；创建Basemap类的对象map；绘制边界、州界、海岸线、国家边界；绘制纬线、经线；在地图背景上绘制气泡。思考题和习题见教材第7章配套的习题教学后记课题名称第8章使用matplotlib绘制高级图表计划学时6学时内容分析matplotlib除了可以绘制简单的图表之外，还可以绘制一些常见的高级图表，包括等高线图、矢量场流线图、棉棒图、哑铃图、甘特图、人口金字塔图、漏斗图、桑基图、树状图和华夫饼图。接下来，本章将针对matplotlib中高级图表的相关知识进行详细地讲解。教学目标及基本要求了解常见的高级图表掌握高级图表的绘制方法教学重点绘制棉棒图绘制人口金字塔图绘制桑基图教学难点绘制桑基图绘制树状图教学方式教学采用教师课堂讲授为主，结合教学PPT进行讲解教学过程第一课时（绘制等高线图，绘制矢量场流线图，绘制棉棒图）创设情境，导入高级图表的知识（1）教师通过提出需求，引出高级图表的知识。matplotlib除了可以绘制简单的图表之外，还可以绘制一些常见的高级图表，包括等高线图、矢量场流线图、棉棒图、哑铃图、甘特图、人口金字塔图、漏斗图、桑基图、树状图和华夫饼图。（2）明确学习目标。要求学生会绘制等高线图要求学生会绘制矢量场流线图要求学生会绘制棉棒图进行重点知识的讲解什么是等高线图？等高线图是地形图上高程相等的相邻各点所连成的闭合曲线，它会将地面上海拔高度相同的点连成环线，之后将环线垂直投影到某一水平面上，并按照一定的比例缩绘到图纸上，常见于山谷、山峰或梯度下降算法的场景。教师根据课件，介绍绘制等高线图的内容，并使用代码进行演示。什么是矢量场流线图？矢量场流线图可以表现矢量场的流态，常见于科学和自然学科中的磁场、万有引力和流体运动等场景。教师根据课件，介绍绘制矢量场流线图的内容，并使用代码进行演示。什么是棉棒图？棉棒图亦称为火柴杆图、大头针图或棒棒糖图，由线段（茎）与标记符号（茎头，默认为圆点）连接而成，其中线段表示数据点到基线的距离，标记符号表示数据点的数值。教师根据课件，介绍绘制棉棒图的内容，并使用代码进行演示。三、归纳总结，布置课后作业（1）回顾上课前的学习目标，对本节课知识点进行总结。教师带领学生总结本节课需要掌握的知识点，包括绘制等高线图、绘制矢量场流线图、绘制棉棒图。（2）布置随堂练习，检查学生掌握情况。根据博学谷和随堂练习资源，给学生布置随堂练习，检测学生的掌握程度，并对学生出现的问题进行解决。（3）使用博学谷系统下发课后作业。第二课时（绘制哑铃图，绘制甘特图，绘制人口金字塔图）回顾上节课内容，继续讲解本课时的知识（1）教师对学生们的疑问进行统一答疑。（2）回顾上个课时所学习的内容，继续介绍本课时的内容。上节课主要为大家介绍了绘制等高线图、绘制矢量场流线图、绘制棉棒图，接下来，本节课将为大家介绍绘制哑铃图、绘制甘特图、绘制人口金字塔图。（3）明确学习目标。要求学生会绘制哑铃图要求学生会绘制甘特图要求学生会绘制人口金字塔图进行重点知识的讲解什么是哑铃图？哑铃图亦称为DNA图，主要用于展示两个数据点之间的变化。哑铃图可以看作散点图与线型图的组合，适用于比较各种项目“前”与“后”的位置及项目的等级排序的场景。教师根据课件，介绍绘制哑铃图的内容，并使用代码进行演示。什么是甘特图？甘特图亦称为横道图、条状图，它通过活动列表和时间刻度表示特定项目的顺序与持续时间。甘特图一般以时间为横轴，项目为纵轴，可以直观地展示每个项目的进展情况，便于管理者了解项目的剩余任务及评估工作进度。教师根据课件，介绍绘制甘特图的内容，并使用代码进行演示。什么是人口金字塔图？人口金字塔图是指用类似古埃及金字塔的形象描述人口年龄与性别分布状况的图形，用于表现人口的现状及其发展。人口金字塔图一般以