大數(shù)據(jù)環(huán)境下“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程的實(shí)施與考核辦法探索與實(shí)踐

楊弦

（東北財(cái)經(jīng)大學(xué)，遼寧大連 116024）

2020年，我國(guó)將大數(shù)據(jù)中心、人工智能建設(shè)納入“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（新基建）”領(lǐng)域，這預(yù)示著未來我國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)將有高速、蓬勃的發(fā)展，同時(shí)也將造成巨大的大數(shù)據(jù)高端人才缺口。在具體實(shí)踐中，大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類生活的各個(gè)方面，如國(guó)家治理、企業(yè)決策、個(gè)人生活等方面。在這一新形勢(shì)下，大量高校開設(shè)了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)和課程，以期培養(yǎng)更多的大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才。

一系列與大數(shù)據(jù)管理技術(shù)與應(yīng)用相關(guān)的課程，如數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”等課程，成了學(xué)生積極選修的熱門課程。新課程的設(shè)立也對(duì)教師探討理論與實(shí)踐相結(jié)合的新模式提出了挑戰(zhàn)，如何讓學(xué)生在大數(shù)據(jù)實(shí)踐環(huán)境中掌握理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)操作能力，制定一套合理的實(shí)踐課程實(shí)施與考核辦法，是大數(shù)據(jù)相關(guān)課程教學(xué)改革中需要探索的重要問題。

1 課程特點(diǎn)

“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”是一門綜合應(yīng)用相關(guān)理論知識(shí)和技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的課程，提高學(xué)生數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化的能力。課程內(nèi)容包括數(shù)據(jù)可視化的基本理論、原則和基礎(chǔ)，“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程基于可視化軟件的圖表制作方法，以及結(jié)合具體的業(yè)務(wù)分析場(chǎng)景實(shí)例，幫助學(xué)生掌握數(shù)據(jù)可視化技巧。

課程結(jié)合教師講授、學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)和課程作業(yè)等方式，著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和科學(xué)研究的基本能力，具體包括以下目標(biāo)：（1）了解數(shù)據(jù)可視化的基本理論和原則；（2）掌握數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)可視化基礎(chǔ)；（3）了解多種數(shù)據(jù)可視化技術(shù)；（4）掌握基于可視化軟件的圖表制作方法；（5）培養(yǎng)學(xué)生基于具體業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和可視化的能力。

2 課程實(shí)施方案

針對(duì)“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程理論繁雜、強(qiáng)調(diào)可操作性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，在課程實(shí)施中創(chuàng)建了“理論認(rèn)知、軟件教學(xué)、案例模擬”的理論與實(shí)踐結(jié)合的進(jìn)階式教學(xué)模式，提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.1 理論認(rèn)知

理論認(rèn)知是課程的基礎(chǔ)，通過對(duì)數(shù)據(jù)可視化的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握數(shù)據(jù)可視化的基本原理和原則。采用教師啟發(fā)和學(xué)生反饋的雙向模式，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知。教師啟發(fā)，是教師以課件的形式將知識(shí)點(diǎn)傳遞給學(xué)生，如系統(tǒng)地介紹數(shù)據(jù)可視化的基本概念，并具體講解視覺感知和認(rèn)知的各種理論、顏色和視覺編碼原則等，給學(xué)生留思考題，讓學(xué)生進(jìn)行討論。學(xué)生反饋，是學(xué)生在接受教學(xué)時(shí)，對(duì)教師提出的思考題進(jìn)行討論，并給出結(jié)果；提出自己的解決方案，并參考教師提供的解決方案，進(jìn)行學(xué)習(xí)；將學(xué)習(xí)中遇到的問題及學(xué)習(xí)狀態(tài)反饋給教師。教師通過學(xué)生的反饋信息明確學(xué)生感興趣的知識(shí)點(diǎn)和掌握薄弱的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)可視化的理論認(rèn)知。

2.2 軟件教學(xué)

軟件教學(xué)是課程的主要內(nèi)容，通過可視化軟件工具的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。軟件教學(xué)采用整體了解和重點(diǎn)掌握的方式，首先介紹現(xiàn)有的可視化軟件的功能、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生了解多種可視化軟件[1]。

考慮到可視化軟件的特點(diǎn)，課程主要介紹實(shí)用且易操作的可視化軟件Tableau Desktop，它是分析數(shù)據(jù)的桌面版工具，主要用于繪制分析圖表，可以連接數(shù)據(jù)源、繪制圖表、生成儀表板、構(gòu)建故事，從而得到想要的分析結(jié)果[2]。繪制的圖表類型也很豐富，除了簡(jiǎn)單的圖形外，還可以繪制地圖、帕累托圖、瀑布圖、雙柱折線組合圖、南丁格爾玫瑰圖、盒須圖、凹凸圖、桑基圖等復(fù)雜圖形。在軟件教學(xué)過程中，采用實(shí)例和步驟詳解的方式，先讓學(xué)生整體了解圖形的構(gòu)成和軟件的功能，再分解用軟件制作圖形的詳細(xì)步驟，通過對(duì)比分析和實(shí)際演練，全面地讓學(xué)生掌握軟件的功能。

2.3 案例模擬

案例模擬是課程的重點(diǎn)，通過案例教學(xué)，學(xué)生能完整地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。案例的選取很重要，案例不僅需要理論聯(lián)系實(shí)際，幫助學(xué)生分析、解決實(shí)際問題，同時(shí)案例之間還需要具有一定的關(guān)聯(lián)性。

在案例組織中，每個(gè)案例教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)案例都可以通過主題地圖進(jìn)行表示，將所有的案例主題地圖組織起來，可以構(gòu)成案例知識(shí)地圖。知識(shí)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系通過以下兩個(gè)原則進(jìn)行確定：（1）根據(jù)知識(shí)點(diǎn)主題進(jìn)行確定，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都隸屬于同一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中，組織這些知識(shí)點(diǎn)，使它們構(gòu)成一個(gè)完整的知識(shí)體系。（2）根據(jù)每個(gè)案例的分類，例如引導(dǎo)型案例、述說型案例及評(píng)估型案例，組織案例庫(kù)中的案例。構(gòu)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)案例的主題地圖，其中教學(xué)目的、背景信息、涉及的知識(shí)點(diǎn)、可能的解決方案、案例來源作為主題節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的內(nèi)容作為該主題節(jié)點(diǎn)的事件信息。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)案例知識(shí)地圖的學(xué)習(xí)，加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，充分挖掘相關(guān)原理，獲取對(duì)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。

3 課程考核辦法

實(shí)驗(yàn)課的考核辦法需要遵循一定的指導(dǎo)原則，并設(shè)計(jì)合理的考核方案，綜合、全面地評(píng)估學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和實(shí)踐操作能力。

3.1 考核辦法的指導(dǎo)原則

（1）確立正確的指導(dǎo)思想。

正確的指導(dǎo)思想可以規(guī)范考核的目的和方式，幫助學(xué)生提高課程的學(xué)習(xí)效果。首先要確立提高學(xué)生綜合素質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)理念，實(shí)踐操作環(huán)節(jié)需要加強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、實(shí)驗(yàn)操作的能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，同時(shí)還應(yīng)該注重學(xué)生的協(xié)作能力、獨(dú)立思考能力和遵紀(jì)守則等方面素質(zhì)的形成。

（2）構(gòu)建考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系。

“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由多個(gè)環(huán)節(jié)和多個(gè)層次組成的教學(xué)行為，需要從實(shí)驗(yàn)的提前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的操作過程、實(shí)驗(yàn)的小結(jié)報(bào)告和期末的綜合性報(bào)告等方面全方位、多維度地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，需要在實(shí)驗(yàn)考核的內(nèi)容與形式設(shè)計(jì)上下功夫，設(shè)計(jì)比較完善的考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系，達(dá)到客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平的目的。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的測(cè)評(píng)指標(biāo)，包括定量指標(biāo)和定性指標(biāo)[3,4]，定量指標(biāo)是指能用數(shù)量關(guān)系明確的指標(biāo)，如課程理論考試成績(jī)；定性指標(biāo)是指考核學(xué)生綜合素質(zhì)的指標(biāo)，如課堂積極性、創(chuàng)新性等。

（3）加強(qiáng)過程化考核。

實(shí)驗(yàn)課中過程化考核的核心思想就是注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，而不是結(jié)果。過程既指該學(xué)期中各章節(jié)所有知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程，也包括學(xué)生在各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)中的提前預(yù)習(xí)、實(shí)踐操作和提交報(bào)告的過程[5,6]。加強(qiáng)過程化考核可以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力，通過多種方式實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)目標(biāo)。

3.2 考核方案的設(shè)計(jì)

“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”的考核方案設(shè)計(jì)主要需要考慮以下三個(gè)方面的成績(jī)：平時(shí)成績(jī)、理論考試成績(jī)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。

（1）平時(shí)成績(jī)。

平時(shí)成績(jī)主要包括出勤情況、課上實(shí)驗(yàn)案例成績(jī)和課后作業(yè)成績(jī)，占總成績(jī)的（30%）。課上實(shí)驗(yàn)案例成績(jī)是指每周的教學(xué)計(jì)劃內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程和案例完成情況的考核成績(jī)。課后作業(yè)成績(jī)是指課后留的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)完成情況的成績(jī)，課后作業(yè)題目總量不能太多，需要合理分布，根據(jù)案例的知識(shí)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)和知識(shí)覆蓋程度，使教學(xué)和課后案例具有針對(duì)性和代表性，使學(xué)生容易對(duì)課上的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行舉一反三，更透徹深入地掌握可視化軟件的各個(gè)功能。

（2）理論考試成績(jī)。

理論考試主要是考核學(xué)生對(duì)課程中理論知識(shí)的掌握情況，占總成績(jī)的30%。理論考核在學(xué)期末進(jìn)行，題型主要為客觀選擇題，考核學(xué)生對(duì)可視化理論知識(shí)的掌握情況，考核方式主要采用閉卷的形式。

（3）上機(jī)實(shí)踐考核成績(jī)。

上機(jī)實(shí)踐考核主要是綜合考核學(xué)生對(duì)可視化技術(shù)的掌握和實(shí)踐操作能力，占總成績(jī)的40%。上機(jī)實(shí)踐考核放到學(xué)期末進(jìn)行，主要采用開卷的形式，提前一段時(shí)間將考核題目和相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)給學(xué)生思考，學(xué)生可以攜帶書本、筆記、網(wǎng)絡(luò)資料等參閱，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)制作圖形，向教師演示圖形制作過程，提交最終的可視化作品（如圖1所示），教師根據(jù)圖形是否精準(zhǔn)地表達(dá)出了主題、圖形制作的復(fù)雜程度、圖形美觀度等給出實(shí)踐考核的成績(jī)。

圖1 新冠肺炎數(shù)據(jù)可視化作品

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為高校培養(yǎng)大數(shù)據(jù)專業(yè)人才帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如何提升學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用型、技術(shù)技能型人才成了高校人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)問題。本文探索了“數(shù)據(jù)可視化技術(shù)”課程的實(shí)施和考核辦法，注重理論結(jié)合實(shí)踐，讓學(xué)生從基本操作開始，經(jīng)過基本能力的培養(yǎng)、基本技能的訓(xùn)練、專業(yè)動(dòng)手過程的實(shí)踐、操作技巧的練習(xí)，從而達(dá)到提高專業(yè)技術(shù)水平、綜合實(shí)踐水平等目標(biāo)，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。