《可视化导论》课程教学大纲

《可视化导论》教学大纲一、课程基本信息课程名称可视化导论IntroductiontoVisualization课程编码CST521321025开课院部计算机科学与技术学院课程团队计算机视觉教学团队学分2.5课内学时48讲授24实验0上机24实践0课外学时48适用专业智能科学与技术授课语言中文先修课程数据分析（Python）、机器学习课程简介（限选）主要讲述在人工智能领域中，面对当前科学可视化、信息可视化、可视分析研究和应用的新形势，如何用可视化方法进行数据分析和应用，对智能科学专业起到非常重要的支撑。本课程主要介绍基础篇、数据篇和应用篇。其中，基础篇从人、数据、可视化流程等三个层面阐述数据可视化的基础理论和概念；数据篇则针对实际应用中遇到的不同类型的数据，包括时空数据、地理信息数据、高维非空间数据、层次和网络数据介绍相应的可视化方法；应用篇着重介绍可视化综合应用及实用系统。课程的主要目的是培养学生采用可视化方式进行的数据分析能力。通过课程的学习，掌握可视化的基本方法，采用相应的工具，创新性性地进行数据分析和设计，为其他专业课的学习奠定基础。课程中还通过思政案例学习，引导学生审美、立意，提高艺术修养，进而提升其文化自信，激发其爱国情怀并树立正确的人生观、世界观和价值观。Itmainlydescribeshowtousevisualizationmethodtoanalyzeandapplydatainthefieldofartificialintelligenceinthefaceofthecurrentnewsituationofscientificvisualization,informationvisualization,visualanalysisresearchandapplication,itplaysaveryimportantsupportforthemajorofintelligentscience.Thiscoursemainlyintroducesthebasicpart,datapartandapplicationpart.Amongthem,thebasicarticleelaboratesthebasictheoryandconceptofdatavisualizationfromthreeaspects:human,dataandvisualizationprocess.Thedataarticleaimsatdifferenttypesofdataencounteredinpracticalapplications,includingSpatio-temporaldata,geographicinformationdata,high-dimensionalnon-spatialdata,hierarchicalandnetworkdataintroducecorrespondingvisualizationmethods;Theapplicationchapterfocusesonvisualcomprehensiveapplicationandpracticalsystem.Themainpurposeofthecourseistocultivatestudents'abilitytoanalyzedatainavisualway.Throughthestudyofthecourse,masterthebasicmethodsofvisualization,adoptcorrespondingtools,andinnovativelycarryoutdataanalysisanddesigntolayafoundationforthestudyofotherprofessionalcourses.Inthecourse,throughthestudyofideologicalandpoliticalcases,studentsareguidedtoappreciatebeautyandconception,improvetheirartisticaccomplishment,thusenhancingtheirculturalconfidence,stimulatingtheirpatrioticfeelingsandestablishingcorrectoutlookonlife,Worldandvalues.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：能够根据性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。是5.22M2目标2：能够针对具体的数据，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟和预测专业问题，并能够分析结论的局限性是5.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节11第1章数据可视化简介本章重点难点：掌握基本数据类型、常用运算符和表达式的使用，理解数据类型的转换、运算符的优先级和结合性、数据的输入、输出，了解字符串的基本使用方法。进行思政教育，介绍数据可视化分析对社会的贡献，以及不良使用对社会的潜在危害M12讲授2SPOC21.11.1可视化的意义讲解可视化的意义/////31.21.2可视化的目标和作用讲解可视化的目标和作用/////41.31.3可视化简史讲解可视化简史/////51.41.4数据可视化释义数据可视化的现代意义，数据可视化分类，数据可视化与其他方向的关系////62第2章视觉感知与视觉通道从感知和视觉通道两个方面讲解可视化的基础原理M12讲授2SPOC72.12.1视觉感知与认知感知与认知定义，格式塔理论，视觉感知的相对性////82.22.2视觉通道视觉通道的类型，视觉通道的特性////93第三章数据分析数据处理的基本方法M12讲授2SPOC103.13.1数据基础数据属性，数据相似性度量////113.23.2数据特征数据统计特征，数据的不确定性////123.33.3数据预处理数据质量，数据预处理步骤，数据预处理与可视化////133.43.4数据存储文件存储，数据库，数据仓库，数据存储与可视化////143.53.5数据分析统计分析方法，探索性数据分析，数据挖掘，可视数据挖掘与可视分析////154第四章数据可视化基础讲解可视化的基础知识M14讲授3SPOC164.14.1数据可视化流程讲解数据可视化的基本流程/////174.24.2数据处理和数据变换数据滤波，数据降维，数据采样，数据聚类和剖分，数据配准与转换////184.34.3可视化编码标记和视觉通道，可视化编码元素的优先级，源于统计图表的可视化////194.44.4可视化设计可视化设计框架，数据的筛选，数据到可视化的直观映射，视图选择与交互设计，可视化中的美学因素，可视化隐喻////205第五章时空数据可视化如何对时空数据进行可视化M14讲授4SPOC215.15.1一维标量数据可视化讲解一维标量数据可视化/////225.25.2二维标量数据可视化颜色映射法，等值线提取法，高度映射法，标记法////235.35.3三维标量数据可视化等值面绘制，直接体绘制////245.45.4多变量空间数据可视化常规多变量数据可视化，矢量场数据可视化，张量场数据可视化////255.55.5时间序列数据可视化时间的属性，时序数据可视化方法////266第六章地理空间数据可视化主要进行基于空间的可视化方法以具体数据实例，让学生了解我国国土信息M1,M28讲授13SPOC276.16.1地图投影地图投影，常用可视化变量////286.26.2点形数据的可视化点地图，像素地图////296.36.3线形数据的可视化网络地图，流量地图，////306.46.4区域数据的可视化等值线图，等值区间地图，比较统计地图////316.56.5基于地理位置的综合信息可视化地理信息简化与标识，多源时空地理信息可视化////327第七章高维非空间数据可视化讲解高维非空间数据的可视化方法M1,M22讲授2SPOC337.17.1高维数据变换主成分分析法，多维尺度分析法，等距映射法，局部线性嵌入法////347.27.2高维数据的可视化呈现基于点的方法，基于线的方法，基于区域的方法，基于样本的方法////357.37.3高维数据的可视化交互灰尘与磁铁，过滤，放大，画笔和链接，灵活轴线法////368第八章层次和网络数据可视化介绍网络数据可视化的基本方法思政论坛，讨论隐私保护的意义M1,M22讲授2SPOC378.18.1层次数据可视化结点链接法，空间嵌套填充法，其他方法////388.28.2网络数据可视化结点链接法，相邻矩阵布局，其他方法////398.38.3图的交互与简化动态网络数据的可视化，图可视化的视觉效果，图可视化中的交互////409第九章跨媒体数据可视化跨媒体数据的可视化方法M1,M22讲授2SPOC419.19.1文本与文档可视化文本可视化释义，文本可视化基本流程，单文本内容可视化，多文档可视化，时序型文本可视化，特殊文本可视化////429.29.2社交网络可视化相关概念与原理，基本可视化方法，案例分析////439.39.3日志数据可视化商业交易数据可视化，移动轨迹数据可视化，系统日志数据可视化////4410第十章可视化交互与评估如何进行可视化交互与评估M12讲授2SPOC4510.110.1可视化交互可视化交互方法分类，可视化交互空间，可视化交互模型，交互硬件与软件////4610.210.2可视化的价值和评估可视化的价值，可视化评估////4711第十一章可视化软件与工具介绍可视化的常用工具思政论坛，讨论国产软件发展的意义M1,M22讲授2SPOC4811.111.1可视化软件分类讲解可视化软件的基本分类情况/////4911.211.2科学可视化软件与工具常用的科学可视化软件与工具/////5011.311.3信息可视化软件与工具常用的信息可视化软件与工具/////5111.411.4可视分析软件与开发工具常用的可视分析软件与开发工具/////四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1作业根据各章内容，制定对应的作业，让学生针对各章的内容，进行具体掌握，实现阶段性鼓励和促进30%2平时表现缺席、迟到、上课表现，已经对课程的贡献程度10%3大作业可视化综合案例40%4课程报告综合报告20%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1作业30%A-能够充分结合性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。B-能够较好的结合性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。C-基本能够结合性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。D-未完成作业。2M1平时表现10%A-从不迟到早退，不缺席课程，对课程内容能够进行深入的思考；B-偶尔迟到早退，1~2次不缺席课程，对课程内容能够进行思考；C-存在迟到早退，3~4次不缺席课程，对课程内容了解一般；D-上课态度不积极，存在较多迟到、早退、缺席状况。3M1大作业40%A-能够充分结合性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。B-能够较好的结合性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。C-基本能够结合性能与适用范围，选择和使用恰当的可视化技术、资源和工具，对大数据的复杂工程问题进行分析、设计与实现。D-未完成作业。4M1课程报告20%A-按时提交作业，课程报告撰写规范，各部分齐全，分析合理。B-按时提交作业，课程报告撰写较规范，各部分齐全，分析较合理。C-课程报告撰写欠规范，缺少部分内容，分析不全面。D-课程报告未完成5M2作业30%A-能够充分的针对具体数据，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟和预测专业问题，并能够很好的分析结论的局限性。B-能够较好的针对具体数据，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟和预测专业问题，并能够较好的分析结论的局限性。C-基本能够针对具体数据，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟和预测专业问题，基本上能够分析结论的局限性。D-未完成。6M2平时表现10%A-从不迟到早退，不缺席课程，对课程内容能够进行深入的思考；B-偶尔迟到