基于“學生中心，成果導向”的數據可視化課程大綱設計

馬天

【摘 要】本文首先分析了近年來基于專業認證標準的大綱制定方面的教學改革工作，然后基于“學生中心，成果導向”思想，從課程目的及任務、教學內容和要求、考核標準等三個方面，對數據可視化課程大綱進行了標準化設計。本文工作對推進計算機專業認證具有一定的參考意義。

【關鍵詞】大綱設計;數據可視化;成果導向

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）01-0063-002

0 引言

“學生中心，成果導向”是工程教育專業認證的核心思想。根據國際上最具影響力的《華盛頓協議》，工科類專業只有通過認證才能實現在國際上的學位互認。由教育部主管的中國工程教育專業認證協會于2015年成立，負責組織實施我國的工程教育認證工作，致力于通過認證來提高我國工程教育質量。近三年來，申請認證的國內高校越來越多，通過認證成為提高生源吸引力和專業國際影響力的主要途徑之一。普通高校的計算機類專業要通過專業認證是一項系統的工程，其中課程大綱的標準化是一項重要的建設內容。課程大綱是課程教學能夠順利圓滿完成的保證，是課程的教學目標、課程內容、教學進度和教學方法的綱領。近年來，基于專業認證標準的大綱修訂成為了教學改革的研究熱點。穆浩志等[1]分析了當前我國高校教學大綱中分析不足、過于宏觀、同質化嚴重等問題，結合天津理工大學繼續寫學院專業特色，對照認證畢業要求構建了工程制圖課程的教學和實驗內容，細化了指標點支撐關系矩陣。王凱等[2]和曹宇春等[3]對基于認證的標準化課程大綱進行了分析研究，建立了可以量化的課程質量評價體系，對工科專業的課程大綱標準化有一定的參考意義。駱小紅等[4]和葉茜[5]基于OBE理念，分別對數據結構和單片機等計算機類課程進行教學分析，加強了實踐環節的考核。

數據可視化課程是我院專業培養計劃中虛擬現實和可視化方向的主要課程，側重技能培養，理論與實踐應用并重，選擇浙江大學陳為教授編著的《數據可視化的基本原理與方法》[6]作為教材。本課程需要有計算機圖形學方面的知識， 需要有一定的算法設計基礎及VC、Matlab或Python的編程能力，相關課程必須先行開設。本文將結合以上分析，對照專業認證要求進行該課程大綱標準化設計，以符合學校定位和社會需求，主要從課程目的及任務、教學內容和要求、考核標準等三個方面進行闡述。

1 課程目的及任務

課程目的及任務的制定要基于“成果導向”，根據省屬高校的定位以及服務西部經濟發展的需求，明確學生在基礎知識、技術能力和綜合素質方面的培養要求，用以支撐畢業要求的1.3、2.2、4.2等指標點。通過本課程學習，要求學生了解國內外信息可視化的研究背景，掌握基本的數據預處理方法，二維標量場數據等值線抽取算法，三維標量場數據等值面生成和繪制算法，三維標量場數據的體光照模型和體繪制算法;了解高維非空間數據的典型可視化方法，地理信息數據的典型可視化方法，關系網絡數據的典型可視化方法，文本數據的典型可視化方法。要求學生在學完本課程后，掌握信息可視化的基本算法和實現方法，并能使用學到的知識綜合性地解決實際問題，具備基本的可視化編程能力。

2 教學內容和要求

由于各知識點在課程中的地位、作用以及知識自身的特點不同，本課程將對各知識點分別按了解、熟悉、掌握三個認知層次確定其教學要求，明確每個章節的預期目標和重點、難點內容。建議任課教師采用理論與實踐相結合的引導、啟發式教學方法，教學中精講多練，傳統板書、多媒體結合的教學方法，以課堂講授為主，上機實驗和設計報告為輔。

本課程共計48學時，其中課內講授32學時。具體教學內容要求和課時分配如表1所示。上機實驗4次，綜合設計報告4次，結合課程分散進行;作業8次，共計16道題目，緊扣各章要求掌握的內容;輔導答疑每周1次。課程設計要求集中訓練一周，使學生深入理解科學計算可視化課程中的理論和算法，學習科學計算可視化相關的編程技巧，初步掌握科學計算可視化軟件編程的前期技能。

3 考核標準

在教學計劃中該課程為考試課，考核評價標準基于“學生中心”要求，不片面強調期末考試成績，整個評價過程分散于所有教學環節之中，具體量化比例為：出勤5%、作業5%、課堂測驗10%、實驗10%、設計報告10%、期末成績60%。其中，課堂測驗根據教學內容要求，對每章要求掌握的內容（例如第5章移動四邊形法算法、光線積分合成算法）進行隨堂測試，準確檢驗學生對每章知識點的吸收情況，鞏固重要算法知識點。設計報告包括兩類題目，第一類為感興趣方向的可視化應用綜述，要求學生查找論文、書籍等資料，獨立進行歸納總結;第二類為可視化工具實現案例，要求學生選擇一類數據，基于熟悉工具進行可視化分析。完成后整理成PPT，采用答辯的形式課上進行匯報，由教師和同學代表進行質詢和打分。這種形式不同于傳統“教師中心”的一言堂式的教學方式，可有效激發學生的學習興趣，強化了學生自主學習的能力，培養了學生文獻查找、交流表達等綜合能力

4 結語

在當前工程教育專業認證的大趨勢下，數據可視化課程作為虛擬現實方向的主要專業課，其課程大綱的設計非常重要。本文對該課程大綱進行了基于認證標準的設計探討，對推進計算機專業認證具有一定的參考意義。后續還要在實際教學中持續改進，使其更符合“學生中心，成果導向”的要求。

【參考文獻】

[1]穆浩志，薛立軍，牛興華.工程教育專業認證背景下工程制圖課程大綱的改革與實踐[J].圖學學報，2016，37（05）： 711-717.

[2]王凱，張秀蘭，侯敏等.基于工程教育認證標準構建標準化課程教學大綱——以武漢工程大學化學制藥工藝學課程大綱為例[J].化工高等教育，2016，33（05）：6-11.

[3]曹宇春，薛文.基于專業認證的基礎工程課程大綱修訂方法研究[J].浙江科技學院學報，2017，29（06）：482-486.

[4]駱小紅，馬永紅.基于OBE理念的數據結構教學設計[J]. 科技視界，2018（30）：112-113.

[5]葉茜.基于工程教育認證的單片機課程教學分析[J].無線互聯科技，2018，15（05）：88-90.

[6]陳為，沈則潛.數據可視化的基本原理與方法[D].科學出版社，2013.11：1-20.