基于“學(xué)生中心，成果導(dǎo)向”的數(shù)據(jù)可視化課程大綱設(shè)計(jì)

馬天

【摘 要】本文首先分析了近年來基于專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的大綱制定方面的教學(xué)改革工作，然后基于“學(xué)生中心，成果導(dǎo)向”思想，從課程目的及任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容和要求、考核標(biāo)準(zhǔn)等三個(gè)方面，對數(shù)據(jù)可視化課程大綱進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。本文工作對推進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)認(rèn)證具有一定的參考意義。

【關(guān)鍵詞】大綱設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)可視化;成果導(dǎo)向

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

0 引言

“學(xué)生中心，成果導(dǎo)向”是工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心思想。根據(jù)國際上最具影響力的《華盛頓協(xié)議》，工科類專業(yè)只有通過認(rèn)證才能實(shí)現(xiàn)在國際上的學(xué)位互認(rèn)。由教育部主管的中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會于2015年成立，負(fù)責(zé)組織實(shí)施我國的工程教育認(rèn)證工作，致力于通過認(rèn)證來提高我國工程教育質(zhì)量。近三年來，申請認(rèn)證的國內(nèi)高校越來越多，通過認(rèn)證成為提高生源吸引力和專業(yè)國際影響力的主要途徑之一。普通高校的計(jì)算機(jī)類專業(yè)要通過專業(yè)認(rèn)證是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，其中課程大綱的標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)重要的建設(shè)內(nèi)容。課程大綱是課程教學(xué)能夠順利圓滿完成的保證，是課程的教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法的綱領(lǐng)。近年來，基于專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的大綱修訂成為了教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)。穆浩志等[1]分析了當(dāng)前我國高校教學(xué)大綱中分析不足、過于宏觀、同質(zhì)化嚴(yán)重等問題，結(jié)合天津理工大學(xué)繼續(xù)寫學(xué)院專業(yè)特色，對照認(rèn)證畢業(yè)要求構(gòu)建了工程制圖課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，細(xì)化了指標(biāo)點(diǎn)支撐關(guān)系矩陣。王凱等[2]和曹宇春等[3]對基于認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)化課程大綱進(jìn)行了分析研究，建立了可以量化的課程質(zhì)量評價(jià)體系，對工科專業(yè)的課程大綱標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和單片機(jī)等計(jì)算機(jī)類課程進(jìn)行教學(xué)分析，加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核。

數(shù)據(jù)可視化課程是我院專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中虛擬現(xiàn)實(shí)和可視化方向的主要課程，側(cè)重技能培養(yǎng)，理論與實(shí)踐應(yīng)用并重，選擇浙江大學(xué)陳為教授編著的《數(shù)據(jù)可視化的基本原理與方法》[6]作為教材。本課程需要有計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的知識， 需要有一定的算法設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及VC、Matlab或Python的編程能力，相關(guān)課程必須先行開設(shè)。本文將結(jié)合以上分析，對照專業(yè)認(rèn)證要求進(jìn)行該課程大綱標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以符合學(xué)校定位和社會需求，主要從課程目的及任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容和要求、考核標(biāo)準(zhǔn)等三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1 課程目的及任務(wù)

課程目的及任務(wù)的制定要基于“成果導(dǎo)向”，根據(jù)省屬高校的定位以及服務(wù)西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，明確學(xué)生在基礎(chǔ)知識、技術(shù)能力和綜合素質(zhì)方面的培養(yǎng)要求，用以支撐畢業(yè)要求的1.3、2.2、4.2等指標(biāo)點(diǎn)。通過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解國內(nèi)外信息可視化的研究背景，掌握基本的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，二維標(biāo)量場數(shù)據(jù)等值線抽取算法，三維標(biāo)量場數(shù)據(jù)等值面生成和繪制算法，三維標(biāo)量場數(shù)據(jù)的體光照模型和體繪制算法;了解高維非空間數(shù)據(jù)的典型可視化方法，地理信息數(shù)據(jù)的典型可視化方法，關(guān)系網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的典型可視化方法，文本數(shù)據(jù)的典型可視化方法。要求學(xué)生在學(xué)完本課程后，掌握信息可視化的基本算法和實(shí)現(xiàn)方法，并能使用學(xué)到的知識綜合性地解決實(shí)際問題，具備基本的可視化編程能力。

2 教學(xué)內(nèi)容和要求

由于各知識點(diǎn)在課程中的地位、作用以及知識自身的特點(diǎn)不同，本課程將對各知識點(diǎn)分別按了解、熟悉、掌握三個(gè)認(rèn)知層次確定其教學(xué)要求，明確每個(gè)章節(jié)的預(yù)期目標(biāo)和重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。建議任課教師采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的引導(dǎo)、啟發(fā)式教學(xué)方法，教學(xué)中精講多練，傳統(tǒng)板書、多媒體結(jié)合的教學(xué)方法，以課堂講授為主，上機(jī)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)報(bào)告為輔。

本課程共計(jì)48學(xué)時(shí)，其中課內(nèi)講授32學(xué)時(shí)。具體教學(xué)內(nèi)容要求和課時(shí)分配如表1所示。上機(jī)實(shí)驗(yàn)4次，綜合設(shè)計(jì)報(bào)告4次，結(jié)合課程分散進(jìn)行;作業(yè)8次，共計(jì)16道題目，緊扣各章要求掌握的內(nèi)容;輔導(dǎo)答疑每周1次。課程設(shè)計(jì)要求集中訓(xùn)練一周，使學(xué)生深入理解科學(xué)計(jì)算可視化課程中的理論和算法，學(xué)習(xí)科學(xué)計(jì)算可視化相關(guān)的編程技巧，初步掌握科學(xué)計(jì)算可視化軟件編程的前期技能。

3 考核標(biāo)準(zhǔn)

在教學(xué)計(jì)劃中該課程為考試課，考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基于“學(xué)生中心”要求，不片面強(qiáng)調(diào)期末考試成績，整個(gè)評價(jià)過程分散于所有教學(xué)環(huán)節(jié)之中，具體量化比例為：出勤5%、作業(yè)5%、課堂測驗(yàn)10%、實(shí)驗(yàn)10%、設(shè)計(jì)報(bào)告10%、期末成績60%。其中，課堂測驗(yàn)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容要求，對每章要求掌握的內(nèi)容（例如第5章移動四邊形法算法、光線積分合成算法）進(jìn)行隨堂測試，準(zhǔn)確檢驗(yàn)學(xué)生對每章知識點(diǎn)的吸收情況，鞏固重要算法知識點(diǎn)。設(shè)計(jì)報(bào)告包括兩類題目，第一類為感興趣方向的可視化應(yīng)用綜述，要求學(xué)生查找論文、書籍等資料，獨(dú)立進(jìn)行歸納總結(jié);第二類為可視化工具實(shí)現(xiàn)案例，要求學(xué)生選擇一類數(shù)據(jù)，基于熟悉工具進(jìn)行可視化分析。完成后整理成PPT，采用答辯的形式課上進(jìn)行匯報(bào)，由教師和同學(xué)代表進(jìn)行質(zhì)詢和打分。這種形式不同于傳統(tǒng)“教師中心”的一言堂式的教學(xué)方式，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生文獻(xiàn)查找、交流表達(dá)等綜合能力

4 結(jié)語

在當(dāng)前工程教育專業(yè)認(rèn)證的大趨勢下，數(shù)據(jù)可視化課程作為虛擬現(xiàn)實(shí)方向的主要專業(yè)課，其課程大綱的設(shè)計(jì)非常重要。本文對該課程大綱進(jìn)行了基于認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)探討，對推進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)認(rèn)證具有一定的參考意義。后續(xù)還要在實(shí)際教學(xué)中持續(xù)改進(jìn)，使其更符合“學(xué)生中心，成果導(dǎo)向”的要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]穆浩志，薛立軍，牛興華.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下工程制圖課程大綱的改革與實(shí)踐[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2016，37（05）： 711-717.

[2]王凱，張秀蘭，侯敏等.基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化課程教學(xué)大綱——以武漢工程大學(xué)化學(xué)制藥工藝學(xué)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(yè)認(rèn)證的基礎(chǔ)工程課程大綱修訂方法研究[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，29（06）：482-486.

[4]駱小紅，馬永紅.基于OBE理念的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 科技視界，2018（30）：112-113.

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

[6]陳為，沈則潛.數(shù)據(jù)可視化的基本原理與方法[D].科學(xué)出版社，2013.11：1-20.