實驗基于數據可視化處理的Office 高級應用課程的教學方法研究

許小靜 洪櫻

摘? 要|本文從電子表格 Excel 的功能上闡述了進行實驗數據計算與可視化數據的處理方法，并同其它可視化數據處理的軟件進行了比較，并應用案例進行了分析，總結出該軟件處理數據的優勢在于操作簡單和實時處理。

關鍵詞| Excel;實驗數據處理;可視化數據分析;函數對話框

1??? 引言

Office 軟件是一款非常優秀的辦公自動化軟件，其中含有很多非常好的、非常有實用價值的功能，但是很多功能很多用戶很少用到，所以對 Office 軟件的精妙處也就沒能充分利用。其中 Excel 就計算方面就提供了 400 多個函數，還提供了形象的制圖功能進行可視化數據分析，讓數據處理變得非常簡單，數據處理結果一目了然。作為實驗數據分析，甚至可以得到很多意想不到的實驗結果， 從而推動了學科的發展。

2??? 目前各行領域分析實驗數據應用軟件的現狀

使用 Office 軟件分析數據的現狀，在 2015 年，新疆大學數學與系統科學學院申請了一項自科基金，用 Excel 圖表分析物理單擺實驗運動規律，該項目采用 Excel 提供的函數處理了單擺實驗數據后，使用圖表動態顯示了單擺的運動過程， 記錄了運動中的每個時刻的狀態和數據，為分析處理實驗結果提供了大量準確 的初始數據。

目前，華中科技大學物理學院的學生就有一部分使用 Excel 來分析處理他們的實驗數據了，例如《電磁感應散點圖分析》等，但是，大學的理工科專業的實驗數據分析還沒有充分利用 Excel 這項簡單易學、方便使用的軟件來實時進行分析處理數據。

目前市場上也有很多其它數據分析處理的軟件用來進行數據可視化的分析， 如 MATLAB、Pytho 等，這些軟件分析數據的優點也很多，但是缺點是對于非計算機專業的學生來說有點難度，里面設計一些 C 語言編程和 Python 語言的算法和命令，這些對于有的專業的學生來講，他們未必學過這些編程語言，即使學 過也可能由于時間長了遺忘或者當時就沒有學好，造成一些困難，畢竟用得比 較少，所以不能實時地處理數據，從而導致有些獲取實驗結果，探索新的理論 的機會稍縱即逝。

3??? 應用 Excel 分析處理數據的優點

利用常規的 Office 軟件進行各學科科學實驗數據的分析，此軟件是常規化辦公自動化軟件，安裝方便，大部分的電腦都已經安裝了該軟件，所以學生不需要再花時間去安裝軟件，而其它軟件則需要學生花時間自己去安裝， 且這些軟件對計算機的配置還有要求，Python 不同的版本提供的系統函數還不一樣，由于很多是用戶的第三方庫，函數比較零亂，使用起來還有很多注意事項導致自己編寫的代碼運行不出來等問題。例如時間函數，在 Python3.7中是內置函數，而在 Python3.9 中卻被移出去了，編寫的代碼不能反復使用等缺陷。

Excel 軟件提供的計算功能的函數由對話框去完成，了解了函數的功能和相關參數的設置方法，操作起來比編寫代碼要容易得多。例如 IF 函數，這個邏輯函數在程序中屬于分支結構，需要注意相關語法格式及程序判斷走向，特別是 遇到多分支結構，往往容易寫錯代碼。而在 Excel 中，提供的是對話框，如圖1 所示。如果碰到多分支結構的判斷，還可以在 Value_if_false 中使用“占位符”進行下一個條件的對話框進行判斷[1]，如圖2 所示[2]。

再例如 KURT 函數，功能：返回一組數據的峰值，峰值反映與正態分布相比某一分布的相對尖銳度或平坦度，正峰值表示相對尖銳的分布，負峰值表示相對平坦的分布。語法：KURT（number1，number2，...），峰值 的公式為：

n（n+1）??? ∑（xj-x ）4

（n-1）（n-2）（n-3）

-

s

3（n-1）2

（n-2）（n-3）

其中 S 為樣本的標準偏差。這個計算峰值分析數據的代碼就比較難寫，而用 Excel 提供的函數就很容易解決[3]。在使用函數計算時，很多數據類型不需要自己去設置或者定界，比如字符型數據，在對話框中操作時，系統會自動進行定界。

一般數據可視化操作時將數據以圖形輸出來，在 Excel 中，只要判斷那些數據區域需要參與可視化分析，正確地選擇它們，然后尋找相應的圖形，即可生成。應用編寫代碼輸出圖形，就沒有選擇數據操作來得容易。

4??? 教學改革中具體實施的方法

（1）??? 挖掘Excel 中所有用于科學計算的函數，并注釋它們的功能和使用方法。要研究跟專業相關的函數，把函數進行分類，注明哪些函數可以用在何處及 具體的使用方法;

（2）??? 為相關函數尋找相關案例，進行舉例示范。需要研究具體的專業方向， 確定需要哪些方面的計算函數;

（3）??? 挖掘出來的函數按專業進行篩選，篩選出非常有用的函數，進行研究， 做成相關案例;

（4）??? 將篩選出來的函數進行分類，根據專業將函數進行分類整理，方便授課時根據所授學生的專業需求有針對性的上課，避免大雜燴進行授課;

（5）??? 研究圖表，根據圖表的功能，選擇合適的圖表，制作相關圖表進行案例分析。

5??? 案例應用

電渦流傳感器的傳感特性和靜態標定，在實驗中測出相應的數據，經分析， 散點圖比較適合可視化顯示，然后制作散點圖進行分析，通過可視化的圖形得出結論。

根據表1 和圖3 進行可視化分析：鐵線性范圍大概在 9.25 mm ～ 11.40 mm，最佳工作點大概是在 10.5 mm;銅線性范圍大概在 9.25 mm ～ 10.75 mm，最佳工作點大概是在 10.00 mm;鋁線性范圍大概在 9.25 mm ～ 11.00 mm，最佳工作點大概是在 10.125 mm。

6??? 結論

利用 Excel 實時計算實驗數據并進行可視化分析，操作簡單，結果明了。對理工科學生來說是一項比較好的分析軟件，所以教師在教學中，盡量針對相關 專業，應用相關實驗數據，找尋相關計算函數，利用相關圖形進行分析，進行 案例教學。從而使學生養成實驗數據實時處理的習慣，方便處理實驗數據的同時， 也減輕了學生的負擔，使精力更多地花在實驗的過程中，得到更精準的實驗數據， 以推動科學的發展。

參考文獻

[1]許小靜，洪櫻.基于 Excel 的比賽計分系統的設計與實現[J].內蒙古科技，2019（6）.

[2]吳宛萍.Office 2010 高級應用[M].西安：西安交通大學出版社，2016：2.

[3]黃照鶴.Excel? 函數速查手冊[M].北京：化學工業出版社，2011：1.

[4]程慧.Excel? 公式與函數逆引大全[M].北京：科學出版社，2011：4.

[5]王威娜.基于 Excel 的復雜函數應用[J].林區教學，2011（8）：173.

[6]孫樂平.Excel 的函數嵌套技巧[J].科技傳播，2016，8（17）：101， 140.

[8]黃鋒.Excel 在日常辦公中的使用技巧[J].信息系統工程，2017（5）： 110.

Research on the Teaching Method of Office Advanced Application Course Based on Data Visualization Processing

Xu Xiaojing? Hong Ying

School of Computer and Artificial Intelligence， Wuhan Textile University， Wuhan

Abstract： This paper expounds the processing method of experimental data calculation and visual data from the function of spreadsheet Excel， compares it with other visual data processing software， and analyzes the application cases， and summarizes that the advantages of the software processing data lie in simple operation and real-time processing.

Key words： Excel; Experimental data processing; Visual data analysis; Function dialog box