大數(shù)據(jù)可視化 教案 5-3Plotly繪制直方圖和餅圖

《大數(shù)據(jù)可視化》教案（學(xué)年第學(xué)期）課程名稱： 大數(shù)據(jù)可視化所屬專業(yè)： 大數(shù)據(jù)技術(shù)所屬系部： 計算機與軟件技術(shù)授課班級：課程總學(xué)時： 任課教師PAGEPAGE1序號：1一、教學(xué)分析課題名稱Plotly繪制直方圖和餅圖課程大數(shù)據(jù)可視化系部計算機與軟件技術(shù)系任課教師教材《大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)》課題類型理論+實踐課課時2課時地點實訓(xùn)機房班級內(nèi)容提要與時間分配：1、學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)小組協(xié)作搜集、分析、歸納Plotly相關(guān)技術(shù)，初步了解Plotly技術(shù)，并收集農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，了解當(dāng)前農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)狀態(tài)。小組協(xié)作對比兩種模塊繪制直方圖和餅圖的區(qū)別，鍛煉學(xué)生協(xié)作能力、人際關(guān)系處理能力以及歸納總結(jié)能力。知識目標(biāo)掌握使用Plotly繪制普通直方圖；掌握使用Plotly繪制層疊直方圖；掌握使用Plotly繪制水平直方圖；掌握使用Plotly繪制累積直方圖；掌握Plotly繪制帶標(biāo)簽餅圖；掌握Plotly繪制環(huán)形餅圖；技能目標(biāo)2、教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容布置：內(nèi)容引入：我們已初步了解Plotly兩個繪圖模塊的繪圖步驟與繪圖原理，現(xiàn)在對兩個模塊進行更進一步的了解和學(xué)習(xí)，以直方圖和餅圖為例子學(xué)習(xí)這兩個繪圖模塊。知識講解：Plotly繪制普通直方圖學(xué)生實踐Plotly繪制層疊直方圖學(xué)生實踐Plotly繪制水平直方圖學(xué)生實踐Plotly繪制累積直方圖學(xué)生實踐Plotly繪制帶標(biāo)簽餅圖學(xué)生實踐Plotly繪制環(huán)形餅圖內(nèi)容總結(jié)：總結(jié)本節(jié)課程中遇到的問題，并對涉及到的知識點進行梳理。3、本次課程內(nèi)容特點：4、教學(xué)重點與難點重點：Plotlygo模塊繪制直方圖和餅圖、Plotlyexpress模塊繪制直方圖和餅圖難點：Plotly兩個模塊繪制直方圖和餅圖以及個性化設(shè)置。5、學(xué)情分析1、學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前已掌握了Plotly的基礎(chǔ)知識，包括可視化有哪些圖表組成，但對這些圖中元素的實際應(yīng)用場景并不熟悉。6、教學(xué)設(shè)計基本原則：1、將教學(xué)內(nèi)容與信息資源進行有機整合，利用實訓(xùn)平臺創(chuàng)造一個同時具備項目式體驗功能、教學(xué)實施功能、學(xué)習(xí)效果評測功能和實時互動交流功能的多功能信息化教學(xué)環(huán)境。2、充分利用教材、學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺、多媒體課件和實訓(xùn)室等信息化教學(xué)手段，調(diào)動學(xué)生積極性和主動性，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)和主動學(xué)習(xí)。7、教學(xué)方法、手段：1、案例教學(xué)法：本情境教學(xué)開始引入可視化案例，引出課程目標(biāo)及重點和難點。2、過程互動教學(xué)法：教學(xué)過程中使學(xué)生積極回答問題，小組內(nèi)展開討論，并組間進行分享。3、“任務(wù)驅(qū)動”法，下發(fā)隨堂任務(wù)，由學(xué)生獨立完成，教師當(dāng)堂進行考核和講評，解決學(xué)生遇到的問題，并就共性問題進行點評。8、內(nèi)容提要與時間分配環(huán)節(jié)一：課程回顧（5分鐘）環(huán)節(jié)二：Plotly繪制普通直方圖（10分鐘）環(huán)節(jié)三：Plotly繪制層疊直方圖（10分鐘）環(huán)節(jié)四：Plotly繪制水平直方圖（10分鐘）環(huán)節(jié)五：Plotly繪制累積直方圖（15分鐘）環(huán)節(jié)六：Plotly繪制帶標(biāo)簽餅圖（15分鐘）環(huán)節(jié)七：Plotly繪制環(huán)形餅圖（15分鐘）環(huán)節(jié)八：課程回顧（10分鐘）9、教學(xué)材料教材《大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)》二、教學(xué)組織方式按照“課程回顧→內(nèi)容介紹→任務(wù)實施→任務(wù)點評與總結(jié)→布置課后作業(yè)”實施教學(xué)，并根據(jù)具體實施成效采用“思學(xué)練”多次循環(huán)完善課堂教學(xué)。利用多媒體教學(xué)平臺、學(xué)習(xí)通，豐富課堂教學(xué)。任務(wù)驅(qū)動方式、結(jié)合專業(yè)教師引導(dǎo)，完善理實一體的教學(xué)環(huán)境及方法。三、學(xué)習(xí)資源使用多媒體教學(xué)平臺完成課前復(fù)習(xí)、教學(xué)資源分發(fā)、作業(yè)評分。微課教學(xué)平臺完成在線課自學(xué)、教師操作視頻演示、及課程思政微課的展示。教學(xué)反饋平臺完成學(xué)情調(diào)查、教學(xué)實施效果調(diào)查，了解學(xué)生學(xué)情和課堂教學(xué)反饋。四、教學(xué)實施環(huán)節(jié)一：課程回顧（思維導(dǎo)圖）（5分鐘）課程回顧：通過思維導(dǎo)圖，對前一章節(jié)課程知識點進行回顧。環(huán)節(jié)二：Plotly繪制普通直方圖（10分鐘）通過知識準(zhǔn)備了解express和go模塊繪制直方圖函數(shù)，使用業(yè)務(wù)操作實踐。方式一、express繪制直方圖。方式二、graph_objs繪制直方圖使用express繪制直方圖需要用到histogram()函數(shù)。將數(shù)據(jù)賦值給函數(shù)中的x，就可以繪制直方圖。若將數(shù)據(jù)賦值給y則可以繪制水平直方圖。學(xué)生參考教師示例，使用兩種方式來繪制直方圖，學(xué)生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責(zé)整體進度把控，及問題解決。繪制結(jié)果如下圖所示。環(huán)節(jié)三：Plotly繪制層疊直方圖（10分鐘）Plotly繪制層疊直方圖時，使用go.Histogram()函數(shù)創(chuàng)建四個直方圖對象，分別對應(yīng)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)和漁業(yè)的產(chǎn)值數(shù)據(jù)。然后需要將參數(shù)barmode設(shè)置為’stack’。如果不對其進行設(shè)置，會出現(xiàn)Plotly默認(rèn)將兩個直方圖的柱狀寬度強制變窄，以滿足重疊部分顯示的需要。學(xué)生參考教師示例，來繪制層疊直方圖，學(xué)生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責(zé)整體進度把控，及問題解決。繪制結(jié)果如下圖所示。環(huán)節(jié)四：Plotly繪制水平直方圖（10分鐘）我們使用graph_objs模塊繪制直方圖做演示。要繪制水平層疊直方圖時，與前面例子很相似，只是在創(chuàng)建直方圖對象時使用y參數(shù)而不是x參數(shù)。學(xué)生參考教師示例，來繪制水平直方圖，學(xué)生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責(zé)整體進度把控，及問題解決。繪制結(jié)果如下圖所示。環(huán)節(jié)五：Plotly繪制累積直方圖（15分鐘）在使用graph_objs模塊繪制累積直方圖時，通過設(shè)置Histogram()函數(shù)中的cumulative屬性實現(xiàn)，即cumulative_enabled=True。本例使用graph_objs模塊繪制垂直累積直方圖做演示。學(xué)生參考教師示例，來繪累積直方圖，學(xué)生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責(zé)整體進度把控，及問題解決。繪制結(jié)果如下圖所示。環(huán)節(jié)六：Plotly繪制帶標(biāo)簽餅圖（15分鐘）通過業(yè)務(wù)操作帶標(biāo)簽餅圖。Plotly使用express模塊中的pie()函數(shù)用于繪制餅圖。express.pie()函數(shù)中，由餅圖的扇區(qū)可視化的數(shù)據(jù)設(shè)置在values，扇區(qū)標(biāo)簽設(shè)置在names。學(xué)生參考教師示例，來繪制帶標(biāo)簽餅圖，學(xué)生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責(zé)整體進度把控，及問題解決。繪制結(jié)果如下圖所示。環(huán)節(jié)七：Plotly繪制環(huán)形餅圖（15分鐘）通過業(yè)務(wù)操作繪制環(huán)形餅圖。我們用express模塊的px.pie函數(shù)來創(chuàng)建環(huán)形餅圖。環(huán)形餅圖與常規(guī)餅圖類似，但具有一個內(nèi)環(huán)，可以更清晰地顯示各個部分的相對比例。要創(chuàng)建環(huán)形餅圖，可以使用hole參數(shù)來控制內(nèi)環(huán)的大小。該參數(shù)的取值范圍為0到1，其中0表示沒有內(nèi)環(huán)（即餅圖），1表示內(nèi)環(huán)完全填充。學(xué)生參考教師示例，來繪制環(huán)形餅圖，學(xué)生實施過程中（根據(jù)教材給出的示例代碼），遇到問題可隨時向教師咨詢，任課教師負責(zé)整體進度把控，及問題解決。繪制結(jié)果如下圖所示。環(huán)節(jié)八：歸納與總結(jié)（10分鐘）歸納總結(jié)本任務(wù)中涉及的直方圖和餅圖在兩個模塊中的區(qū)別和特點，布置課堂作業(yè)：要求學(xué)生用graph_objs模塊函數(shù)來創(chuàng)建環(huán)形餅圖?！舅颊鳂I(yè)】在全球抗擊疫情的關(guān)鍵時刻，醫(yī)護人員不畏危險、沖鋒在前，全社會更應(yīng)成為他們堅強的后盾，致敬醫(yī)護，共抗疫情。廣大醫(yī)務(wù)工作者義無反顧、逆行出征，特別是4.26萬名支援湖北醫(yī)療隊員，與湖北當(dāng)?shù)蒯t(yī)務(wù)人員一起并肩作戰(zhàn)，基本阻斷了以武漢為主戰(zhàn)場的全國本土疫情傳播，為疫情防控取得階段性的重要成效作出了突出貢獻。請自行搜集相關(guān)官方數(shù)據(jù)，統(tǒng)計全國各個省市支援武漢的醫(yī)療人員數(shù)量，編寫程序繪制餅圖實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。并從多個方面分析武漢戰(zhàn)勝疫情的原因，形成1500字左右的數(shù)據(jù)分析報告，要求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，圖形精美，描述合理。五、教學(xué)效果與課后反思1.教學(xué)效果通過多媒體教學(xué)平臺，完成課前復(fù)習(xí)、任務(wù)分發(fā)、指導(dǎo)書下載、作業(yè)評分，方便學(xué)生實時學(xué)習(xí)。微課教學(xué)平臺，完成在線課自學(xué)、教師操作視頻演示、及課程思政微課的展示，培養(yǎng)并提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。教學(xué)反饋平臺，完成學(xué)情調(diào)查、教學(xué)實施效果調(diào)查，了解學(xué)生學(xué)情和課堂教學(xué)反饋。運用興趣導(dǎo)向教學(xué)方法，將知識點實例化，逐步構(gòu)建學(xué)生創(chuàng)新思維，突出教學(xué)重點，解決教學(xué)難點，提高學(xué)生實訓(xùn)的興趣。教師踐行工匠精神，將職業(yè)精神內(nèi)化于學(xué)生心