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视频标签：数据的可视化表达
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视频课题：粤教版信息技术必修1《数据与计算》第五章数据处理和可视化5.4数据的可视化表达
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粤教版信息技术必修1《数据与计算》第五章数据处理和可视化5.4数据的可视化表达教学设计
《5.4 数据的可视化表达》教学设计
一、教材分析
1.本节是本教科书的第五章第四节，将带领学生学习“数据的可视化表达” 的教学内容。本节以培养信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，教师引领学生开展自主、协作、探究学习，让学生了解数据的可视化表达的基本方法。
2.本节对应达成的学科核心素养：
（1）主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。（信息意识）
（2）按照问题解决方案，选用适当的数字化工具或方法获取组织分析数据并能迁移到其他相关问题的解决过程中。（计算思维）
（3）在学习过程中能够评估常用的数字化工具资源，根据需要合理选择。（数字化学习与创新）
二、学情分析
学生在第四章已经体验了利用程序去解决问题。了解了 python 程序设计语言的基础知识，但是学生在短时间的学习中，难以熟练掌握程序的顺序结构、选择结构和循环结构，只能在感性上了解程序设计语言的简单算法，体验程序设计基本流程，见识了程序调试与运行的方法。同时，由于区域教育的差异，本地的学生对计算机操作能力十分的弱，在一节课堂上绝大多数的同学不能在5分钟的时间内，写出只有十几行的词云代码，因此只能让他们体验词云程序，以及修改部分参数得到不同的词云效果。
三、学习重点
1.数据可视化的呈现类型
2.数据分析类型及其对应可视化成型类型
3.词云图程序的体验
四、教学难点
1.选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题，提升数据分析的效率。
2.词云图程序的参数修改
五、开放式学习环境
计算机网络教室
六、学习目标
1.项目目标：本节通过本章以词云图为项目范例，通过词云图项目，教师引领、组织学生进行自主、协作、探究学习，学会选用恰当工具实现数据的可视化表达以便更好的理解数据。学习过程将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，促进本节对应课标的学科核心素养水平的达成，完成项目学习目标。
2.学业目标
（1）能够了解数据可视化的两种类型；
（2）能够学会选用恰当的工具可视化表达数据，揭示数据反映的本质问题， 提升数据分析的效率。
七、教学过程
（一）情境引入
教师、学生活动：通过前面课程的学习，同学们已经了解了采集数据和分析，这一节课我们将要学习数据的可视化表达。在学习本节课之前，我们来观看一个1分钟左右的短视频。
学生观看一个数据可视化的视频。
教师问学生：如果给你们大量的Excel数据，你们是愿意直接阅读Excel数据呢，还是愿意做成刚才视频那样的可视化图形观看呢？
学生回答：可视化观看
教师再问学生：那么我们为什么要把数据可以化呢？可视化表达的定义是什么呢？
学生阅读后回答：数据可视化是指以图形、图像、地图、动画等生动、易于理解的方式展示数据和诠释数据之间的关系、趋势与规律等，以便更好地理解数据。
教师又问学生：那么数据可视化的优点是什么？
学生回答：数据可视化可以把枯燥乏味的海量数据以丰富的视觉效果呈现数据所反映的问题本质，有效提升数据分析的效率。
教师说：根据我们数据可视化目的的不同，数据可视化的呈现类型可以怎么分类呢？请同学们阅读教师P119页后回答。
学生阅读后回答：解释型，把数据简单明了地解释给人们；探索型，帮助人们发现数据背后的价值。
教师活动:播放2张图片给学生观看，并询问哪一张图片更趋向于解释型，哪一张图片更趋向于探索型。
学生通过分析回答：第一幅图手环的主界面，主要是把测量的数据展现给人们看，偏向解释型，第二图通过分析睡眠时间得出睡眠质量，偏向探索型。
教师询问：通过阅读表5-5，我们知道数据分析的类型及其对应的可视化呈现方式有哪些呢？
师生共同说：数据分析类型有，有关趋势的分析，有关比例的分析，有关关系的分析，有关关系的分析可以分为逻辑关系和空间关系；有关趋势分析对应的可视化盛有类型有分组柱形图、堆叠柱形图、折线图、柱线混合图等，有关比例分析对应的可视化呈现类型有百分比圆环图、饼图、圈图、堆叠面积图等；逻辑关系对应的可视化呈现类型有散点图、雷达图、网络关系图、词云等；空间关系对应的可视化呈现类型有数据地图、动态热力图、3D动态显示图等。
教师活动：带领学生观看一个数据可视化的实例，网址：https://mp.weixin.qq.com/s/3p1B08Tbe30bFpp2REIUbw
通过这个实例让学生体验数据可视化给我们带来的视觉冲击，为词云项目活动展开铺垫，同时融入爱国主义教育，让学生树立正确的价值观。
教师活动：解释词云图特点、优势。“词云”就是通过形成“关键词云层”或“关键词渲染”，对文本中出现频率较高的“关键词”的视觉上的突出。“词云图”过滤掉大量的文本信息，使浏览者只要一眼扫过文本就可以领略文本的主旨。“词云图”是数据的可视化表达的一种方式。
（二）体验一
教师活动：教师通过运行 Python 程序实现从文字数据转化为词云图，让学生初步了解数据的可视化表达。
学生活动：运行“词云图（教材范例）.py”和“词云图（修改后）.py”，体验词云图可视化呈现分析结果。
教师询问：2个词云图程序运行的结果有何不同？
学生回答：修改后的词云图程序剔除了单个字的词语，词云图呈现的结果才是我们想要的。
教师活动：解释“词云图（修改后）.py”程序，简介配置对象参数。相应参数简介在学习指导文件里。
（三）实践一
教师活动：通过刚才词云图运行和代码的解释，代码中的字体、背景颜色、字体大小、形状等参数可以修改吗？如何修改？修改后会出现什么效果？请同学们动动手，尝试一下。
学生活动：
1.用 IDLE (Python 3.7)运行“词云图（修改后）.py”代码，观察以词云图的方式可视化呈现分析结果。
2.尝试修改对象参数，通过学习、交流，探究和实践。
教师活动：教师观察学生实践情况、个别指导；学生实践。
（四）体验二
教师活动：刚才，我们体验、实践了 Python 程序来生成词云图的方法。其实，生成词云图这种可视化呈现形式的方法有很多种，比如，可以使用在线词云图生成工具来制作词云图。
在线词云图生成工具也有很多，本节课我们来学习一下功能比较强大的一款在线词云工具，微词云（https://www.weiciyun.com/）
教师给学生演示在线词云图操作流程
微词云在线工作界面
（五）课后实践任务
教师布置活动任务：请同学们课后利用在线词云工具微词云完成一幅词云图，下一节课带来我们一起交流学习。
（六）课堂练习：
1、下列不是数据分析类型的是( )
A、有关趋势的分析
B、有关比例的分析
C、有关大小的分析
D、有关关系的分析
2.数据可视化的呈现类型有( )
A、探索型
B、试探型
C、逻辑型
D、布尔型
3.下列可以用于分析数据趋势的是( )
A、饼图
B、折线图
C、动态热力图
D、词云图
4.判断题：数据可视化是指以图形、图像、地图、动画等生动、易于理解的方式展示数据和诠释数据之间的关系、趋势与规律等，以便更好地理解数据。（ ）
（七）课堂小结
1.数据可视化的定义
2.数据可视化的优势
3.数据可视化的呈现类型
4.数据分析类型及其对应的可视化呈现
5.体验词云
八、教学反思
本节课中理论知识讲解所占时间较长，活动时间较短，操作能力弱的同学不能完整的体检词云程序各参数的含义。在线词云体验活动中，教师只是演示了在线操作步骤，没有给学生自主操作的机会。
教学指导文件
Jieba库介绍
一、模块的功能
1、Jieba:是一个优秀的中文分词第三方库，因为我们需要从txt文本中提取关键词，所以就需要jieba来分词并统计词频。如果是已经有了现成的数据，不再需要它。
2、wordcloud:它把我们带权重的关键词渲染成词云
二、模块的使用方法
1、jieba库常用函数：
jieba库分词的三种模式：
精准模式：把文本精准地分开，不存在冗余
全模式：把文中所有可能的词语都扫描出来，存在冗余
搜索引擎模式：在精准模式的基础上，再次对长词进行切分
2、wordcloud类的使用
wordCloud
构造方法的参数 说明
font_path 字体路径，需要展现什么字体就把该字体路径+后缀名写上，如：font_path = ‘黑体.ttf’
width 输出的画布宽度，默认为400像素
height 输出的画布高度，默认为200像素
prefer_horizontal 词语水平方向排版出现的频率，默认 0.9 （所以词语垂直方向排 版出现频率为 0.1 ）
mask 如果参数为空，则使用二维遮罩绘制词云。如果 mask 非空，设置 的宽高值将被忽略，遮罩形状被 mask 取代。除全白（#FFFFFF）的部分将不会绘制，其余部分会用于绘制词云。如：bg_pic = imread(‘读取一张图片.png’)，背景图片的画布一定要设置为白色（#FFFFFF），然后显示的形状为不是白色的其他颜色。可以用ps工具将自己要显示的形状复制到一个纯白色的画布上再保存。
scale 按照比例进行放大画布，如设置为1.5，则长和宽都是原来画布的1.5倍。
min_font_size 显示的最小的字体大小
font_step 字体步长，如果步长大于1，会加快运算但是可能导致结果出现较大的误差。
max_words 显示的词的最大个数
stopwords 设置需要屏蔽的词，如果为空，则使用内置的STOPWORDS
background_color 背景颜色，如background_color=‘white’,背景颜色为白色
max_font_size 显示的最大的字体大小
mode 当参数为“RGBA”并且background_color不为空时，背景为透明
relative_scaling 词频和字体大小的关联性
color_func 生成新颜色的函数，如果为空，则使用 self.color_func
regexp 使用正则表达式分隔输入的文本
collocations 是否包括两个词的搭配
colormap 给每个单词随机分配颜色，若指定color_func，则忽略该方法。
词云体验活动中的用到的素材
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
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