大数据背景下“数据可视化”课程的教学改革探讨

来源:用户上传      作者:高丽

　　摘要：在大数据背景下，学习可视化的方法能够提高人们处理和分析数据的能力。文章从数据可视化的概念、分类出发，总结了数据可视化的研究现状和未来发展趋势。在分析了数据可视化课程在教学中的优势以及现有的问题之后，对课程现有的缺陷提出针对性的改革策略，探讨提升教学水平和质量的手段和措施。
　　关键词：大数据;数据可视化;教学改革
　　0引言
　　在大数据背景下，万物互联、人工智能的飞速发展使得人们在日常学习生活中无时无刻都要面对和处理海量的信息和数据，而数据可视化是一种帮助人们收集、处理和分析数据的有效方式，它采用视觉可视化的形式将抽象的数据转化为直观的视觉图形，以便于人们可以快速地理解和吸收。数据可视化的技术在当下应用非常广发，如何在大数据背景下，通过数据可视化课程提高获取和处理数据信息的能力，并增强学生的素质能力，是目前教学改革的重点和难点之一。
　　1数据可视化的研究现状
　　1.1数据可视化的概念
　　可视化（Visualization）在《牛津英语词典》中的词意解释为“把不可见的信息绘制成可视化图形的过程”。所谓数据可视化就是借助电能图形理论与电脑图像处理等技术手段，将图表、地图、网页、视频等复杂的、抽象的数据内容以符合人类感知的图形方式表达出来。通俗的说，就是将混乱无序的数据信息整合起来，并开发出其价值的一种技术手段。这种表达方式可以通过人类的视觉传达，长期的研究结果表明，人们所获得的外部信息中有超过80%都是通过视觉通道获取的，而数据可视化技术能将这些混乱无序的信息进行有序排列，并分析出其背后隐含的价值，使其更容易理解。因此，研究数据可视化对于将抽象的数据信息转化为形象、可视、可交互的图形方式有着极为重要的意义。
　　1.2数据可视化的分类
　　1.2.1学习过程可视化
　　学习过程可视化分为2种：知识可视化和思维可视化。其中知识可视化的最具代表性的工具有思维导图和概念图，这两种工具能对知识点进行加工和整理，形成非常直观的图形和图示（见图1），有助于学生快速理解知识内容并熟练掌握，最终达到灵活运用所学知识的目的。思维可视化的代表工具是由美国著名学者DavidHyerle博士研究开发的思维地图，是目前培养学生学习思维最有效的工具之一，主要用来训练学生的思维语言能力和图示化学习能力，帮助学生构建完整的知识体系。
　　1.2.2W习数据可视化
　　学习数据可视化分为4类：文本数据可视化、多维数据可视化、网络数据可视化和时间序列数据可视化。文本数据可视化就是借助计算机技术将文本信息以图示的方式表达出来并进行分析的一种学习方法;多维数据可视化中具有多维度属性的数据本身就具备可视化的特点，将这些数据用图像的形式表达出来，可以看出数据之间的关系;网络数据可视化就是将各个节点连接在一起表示主体之间存在的关联性特点，可以帮助老师实时掌握学生的学习状况;所谓时间序列可视化就是对不同时间单元的数据抽取和分析，利用时间轴表现数据分析结果，发现其中的规律。
　　1.3国外研究现状
　　国外对于数据可视化（Data Visualization）的研究起源于1960年代，划归计算机图形学的范畴。“数据可视化”这个概念最早在美国计算机协会的“用户界面软件与技术”会议中提出，本意是利用计算机创建图表来表示数据的属性和变量。1989年斯图尔特卡德、约克・麦金利和乔治・罗伯逊等人将数据可视化正式定义为一门新学科，其研究范畴和理论思想较之前的图形学有了一定的发展。之后随着计算机的功能呈指数型升级，使得人们对多维、复杂的数据（包括金融经济、数字媒体和文本数据）的可视化需求越来越强[1]。目前，数据可视化已经逐渐发展成为一门综合性学科，其内容涉及数据表示、处理算法、显示方式以及用户界面等一系列问题。对于数据可视化的未来发展前景，《数据可视分析面临的十大挑战》一文指出，未来主要聚焦于“认知心理、视觉表现与人机交互的深度融合”。
　　1.4国内研究现状
　　国内对于数据可视化的研究相比国外起步较晚，开始于20世纪90年代，目前，我国在可视化研究领域还只是处于探索阶段，基本上是在借鉴国外先进成果的基础上进行研究。在多方位、全方面的努力下，我国在数据可视化方面的研究突飞猛进，研究成果遍地开花，主要应用在计算机领域，约占了总体的49%，其次在测绘、控制工程、电气工程等领域的应用也比较多。然而，教育领域的数据可视化研究非常有限，约占总数的2%。主要侧重于教学资源的可视化，即知识可视化，该方面的研究急需更进一步的发展。
　　通过对比国内外研究现状，可以发现国外学者的研究主要集中在信息可视化分析和数据可视化分析两门学科，目的应用于金融交易、数据表示、算法处理、数据显示等方面。而我国学者则聚焦于计算机领域，进行了一系列探索式的研究。综合来看，数据可视化的视觉表达和图示知觉研究虽然有一定进展，但是在数据可视化课程的教学改革方面，相关研究就较为欠缺。如何融合数据收集、用户研究、价值传播的多维度视角，构建符合学生认知特点的数据可视化的教学模式与策略，是本文即将要讨论的问题。
　　如今，大数据时代已经到来，人们研究数据可视化时需要将数据挖掘、分析、图形学等不同学科的理论和技术相结合，在此基础上不断更新和发展，以帮助用户有效从海量数据中提取所需要的数据。
　　2数据可视化课程的优势与缺陷
　　2.1数据可视化课程的优势
　　随着科学技术的发展和知识的进步，数据可视化课程在实践教学过程中慢慢显示出了其先进性和科学性，使传统教学方式中的一些问题得以清晰的显露出来，实现了可视化的教学手段的应用价值，在促进教师教学质量、提高学生学习效率、建立双方互动机制方面展现出了极大的优势。
　　2.1.1提高学生对数据获取效率的认识

nlc202209051548

转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15439081.htm