大數(shù)據(jù)可視化 教案 1-3Matplotlib繪制復雜圖形

《大數(shù)據(jù)可視化》教案（學年第學期）課程名稱： 大數(shù)據(jù)可視化所屬專業(yè)： 大數(shù)據(jù)技術(shù)所屬系部： 計算機與軟件技術(shù)授課班級：課程總學時： 任課教師：PAGEPAGE1序號：1一、教學分析課題名稱Matplotlib繪制復雜圖形課程大數(shù)據(jù)可視化系部計算機與軟件技術(shù)系任課教師教材《大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)》課題類型理論+實踐課課時2課時地點實訓機房班級內(nèi)容提要與時間分配：1、學習目標素質(zhì)目標小組協(xié)作能力問題處理能力知識目標了解破碎的水平條形圖、填充多邊形圖、帶漸變的條形圖、帽子圖、水平堆積條形圖等技能目標掌握破碎的水平條形圖掌握填充多邊形圖掌握帶漸變的條形圖掌握水平堆積條形圖掌握棒棒糖圖掌握百分位數(shù)水平條形圖2、教學內(nèi)容內(nèi)容布置：掌握破碎的水平條形圖掌握填充多邊形圖掌握帶漸變的條形圖掌握水平堆積條形圖掌握棒棒糖圖掌握百分位數(shù)水平條形圖內(nèi)容引入：使用matplotlib進行大數(shù)據(jù)可視化時會使用的較為常用的圖表我們會在這兩堂課中依依介紹知識講解：掌握破碎的水平條形圖掌握填充多邊形圖掌握帶漸變的條形圖掌握水平堆積條形圖掌握棒棒糖圖掌握百分位數(shù)水平條形圖內(nèi)容總結(jié)：總結(jié)本節(jié)課程中遇到的問題，并對涉及到的知識點進行梳理。3、本次課程內(nèi)容特點：4、教學重點與難點重點：破碎的水平條形圖、帶漸變的條形圖難點：棒棒糖圖、百分位數(shù)水平條形圖5、學情分析1、學生在學習本課程之前已掌握了Matplotlib常用設(shè)置以及基礎(chǔ)圖表繪制，逐步加深難度到符合圖形6、教學設(shè)計基本原則：1、將教學內(nèi)容與信息資源進行有機整合，利用實訓平臺創(chuàng)造一個同時具備項目式體驗功能、教學實施功能、學習效果評測功能和實時互動交流功能的多功能信息化教學環(huán)境。2、充分利用教材、學習通教學平臺、多媒體課件和實訓室等信息化教學手段，調(diào)動學生積極性和主動性，促進學生自主學習和主動學習。7、教學方法、手段：1、案例教學法：本情境教學開始引入可視化案例，引出課程目標及重點和難點。2、過程互動教學法：教學過程中使學生積極回答問題，小組內(nèi)展開討論，并組間進行分享。3、“任務(wù)驅(qū)動”法，下發(fā)隨堂任務(wù)，由學生獨立完成，教師當堂進行考核和講評，解決學生遇到的問題，并就共性問題進行點評。8、內(nèi)容提要與時間分配環(huán)節(jié)一：課程回顧（5分鐘）環(huán)節(jié)二：破碎的水平條形圖（10分鐘）環(huán)節(jié)三：填充多邊形圖（10分鐘）環(huán)節(jié)四：帶漸變的條形圖（15分鐘）環(huán)節(jié)五：水平堆積條形圖（15分鐘）環(huán)節(jié)六：棒棒糖圖（15分鐘）環(huán)節(jié)七：掌握百分位數(shù)水平條形圖（15分鐘）環(huán)節(jié)八：任務(wù)總結(jié)（5分鐘）9、教學材料教材《大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)》二、教學組織方式（專業(yè)課程知識點擊思政微課任務(wù)驅(qū)動方式、結(jié)合專業(yè)教師引導，完善理實一體的教學環(huán)境及方法。三、學習資源使用多媒體教學平臺完成課前復習、教學資源分發(fā)、作業(yè)評分。微課教學平臺完成在線課自學、教師操作視頻演示、及課程思政微課的展示。3.教學反饋平臺完成學情調(diào)查、教學實施效果調(diào)查，了解學生學情和課堂教學反饋。四、教學實施環(huán)節(jié)一：課程回顧（思維導圖）（5分鐘）課程回顧：通過思維導圖，對前一章節(jié)課程知識點進行回顧。思維導圖如下所示：環(huán)節(jié)二：破碎的水平條形圖（10分鐘）結(jié)合業(yè)務(wù)操作1講解實踐破碎的水平條形圖。破碎的水平條形圖即水平方向的一系列矩形。每個矩形在x軸上位置由xranges的每個元素確定。所有矩形具有由yrange參數(shù)確定的相同的垂直方向的位置和大小。學生參考教師示例，根據(jù)任務(wù)書提供的數(shù)據(jù)源，繪制圖表，學生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責整體進度把控，及問題解決。環(huán)節(jié)三：填充多邊形圖（10分鐘）結(jié)合業(yè)務(wù)操作2講解實踐多邊形圖邊緣箱形圖。實例使用簡單的三角函數(shù)圖形填充來進行說明，在x軸和y1函數(shù)以及x軸和y2函數(shù)之間填充顏色，設(shè)置透明度值，即可繪制出填充圖形，教師編寫程序，并講解相關(guān)函數(shù)，演示運行結(jié)果，學生同步實踐。運行結(jié)果如下圖：環(huán)節(jié)四：帶漸變的條形圖（15分鐘）結(jié)合業(yè)務(wù)操作3講解實踐帶漸變的條形圖。使用票房排名前20的電影繪制帶漸變的條形圖，帶漸變的條形圖以一種更形象的方式展示數(shù)據(jù)的分布,用圖形深淺呈現(xiàn)數(shù)據(jù)密度。學生參考教師示例，根據(jù)任務(wù)書提供的數(shù)據(jù)源，繪制圖表，學生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責整體進度把控，及問題解決。運行結(jié)果如下圖：環(huán)節(jié)五：水平堆積條形圖（15分鐘）結(jié)合業(yè)務(wù)操作4講解水平堆積條形圖。繪制水平堆積條形圖的關(guān)鍵是使用ax.barh()來繪制水平條形圖，并且在每一個大的條形圖中使用參數(shù)left=starts規(guī)定每個小條形圖的起始位置。教師編寫程序，并講解相關(guān)函數(shù)，演示運行結(jié)果，學生同步實踐。運行結(jié)果如下圖：環(huán)節(jié)六：棒棒糖圖（15分鐘）結(jié)合業(yè)務(wù)操作5講解實踐水平堆積條形圖。使用票房排名前20的電影繪制棒棒糖圖。教師編寫程序，并講解相關(guān)函數(shù)，演示運行結(jié)果，學生同步實踐。運行結(jié)果如下圖：環(huán)節(jié)七：掌握百分位數(shù)水平條形圖（15分鐘）結(jié)合業(yè)務(wù)操作6講解實踐百分位數(shù)水平條形圖。條形圖對于可視化計數(shù)或帶有誤差條的匯總統(tǒng)計非常有用。官方文檔中提供了一個來自應用程序的例子，在這個應用程序中，小學體育老師希望能夠向家長展示他們的孩子在體能測試中的表現(xiàn)。其中包含了和其他孩子的比較，即百分比。下面運用百分位數(shù)水平條形圖來展示個體細節(jié)和整體對比。學生參考教師示例，根據(jù)任務(wù)書提供的數(shù)據(jù)源，繪制圖表，學生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責整體進度把控，及問題解決。運行結(jié)果如下圖所示環(huán)節(jié)十二：任務(wù)總結(jié)（5分鐘）歸納總結(jié)，本節(jié)弄日女主要是利用Matplotlib繪制復雜圖形，如水平條形圖，填充多邊形圖、漸變的條形圖、水平堆積條形圖、棒棒糖圖等。本節(jié)內(nèi)容難度大，程序復雜，需要放慢教學進度，并注重培養(yǎng)學生學生學習的主動性和團隊協(xié)作能力。作業(yè)布置：利用教材中的數(shù)據(jù)源、實現(xiàn)百分位數(shù)水平條形圖的繪制。五、教學效果與課后反思1.教學效果通過多媒體教學平臺，完成課前復習、任務(wù)分發(fā)、指導書下載、作業(yè)評分，方便學生實時學習。微課教學平臺，完成在線課自學、教師操作視頻演示、及課程思政微課的展示，培養(yǎng)并提高學生自主學習能力。教學反饋平臺，完成學情調(diào)查、教學實施效果調(diào)查，了解學生學情和課堂教學反饋。運用興趣導向教學方法，將知識點實例化，逐步構(gòu)建學生創(chuàng)新思維，突出教學重點，解決教學難點，提高學生實訓的興趣。（6）教師踐行工匠精神，將職業(yè)精神內(nèi)化于學生心里。通過信息化手段和教學組織全面完成了本課的教學目標。2.課后反思培養(yǎng)學生自主學習能力，應逐步通過線上線下教學結(jié)合，滿足學