可视化看中国
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001学期
001学期
开课:2024.02.18 - 2024.06.09
学时:1学时/周,共16周
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课程概述
数据无处不在,通过分析数据我们能获知数据的关联关系与隐藏信息。在社会飞速数字化、智能化的当下,通过掌握数据知古通今,传承历史文化,理解社会发展,驾驭世界大潮是公民必不可少的基本能力。可视化以视觉呈现方法将数据转化为视觉符号,帮助人类利用视觉系统感知和认知,快速获取信息,是高效理解洞察数据,支持复杂场景决策的重要能力。 课程将围绕中文、历史、文化、现实等元素,主要教授可视化与可视分析的方法来分析数据并加以实践。课程由智能学院袁晓如联合校内中文、历史、经济、政管、外国语、城环等多个院系教师联合开设。课程介绍高维数据、网络数据、时空数据、文本数据等类型数据可视化形式,讲述交互与可视化叙事方法。从历史、文学、城市、经济等角度以多个可视化案例全面揭示中国文化内涵和历史底蕴。课程同时安排实践环节引导完成可视化设计。通过本课程的学习,学生可以获取数据可视化和可视分析相关知识,拓展利用可视化思维分析和解决问题的能力,提升学生进行数据处理、系统设计和编程等综合技能。
教师团队
  • 袁晓如

    北京大学

课程助教
  • 951202036

教学目的

1.可视化思维

通过课程理论教学,培育定量定性分析和逻辑思维能力,培养可视化思维能力。

2.跨学科合作

培养学生开展跨学科合作,开展数智化+社科人文交叉研究的兴趣。

3.思辨分析理念

通过学习可视化方法,培育良好的思辨分析能力,理解复杂问题,做出正确决策。

4.问题与实现

培育认识、发现问题的能力,培育系统工程设计实现能力;培育团队协作解决工程问题的能力。

5.爱国观念培养

通过对中国人文、历史、社会、经济等数据分析,培养正确历史观、价值观和爱国主义精神。


教学内容

第一节 可视化看中国简介

授课教师:袁晓如,裴玉茹,史睿,杨海峥,王耀璟,王长松,张洪谋,童昕,苏祺

授课主题:数据可视化引论

教学目标:掌握数据可视化的含义,了解经典的数据可视化案例

教学内容:从历史经典可视化案例引入数据可视化。然后重点介绍数据可视化的定义,从定义中深入讲解数据可视化的组成部分,引导学生思考个部分的含义。强调可视化中数据、任务、用户的关系。


第二节 技术基础篇(一) 数据基础

授课教师:袁晓如

授课主题:数据抽象,数据类型

教学目标:掌握数据的类型与分类,了解不同数据类型可视化案例

教学内容:介绍数据集的类型、数据的基本类型、属性类型以及常见数据对应的抽象类型。


第三节 技术基础篇(二) 数据获取与预处理

授课教师:裴玉茹

授课主题:数据获取与预处理

教学目标:掌握数据获取与预处理的基本方法,了解经典的数据处理与分析原理与技术。

教学内容:从可视化案例引入数据获取方法,介绍数据质量与特征分析方法,介绍网络数据收集并思考所涉及的伦理准则,重点介绍数据预处理中的数据清理、数据转换、数据集成、数据规约方法。


第四节 技术基础篇(三) 设计空间基础

授课教师:袁晓如

授课主题:数据编码,可视化任务与分析

教学目标:掌握数据的常见视觉编码方法。理解可视化任务类型,掌握从实际问题中抽象任务进行分析的方法

教学内容:介绍视觉编码的方法与原则,包括视觉标记与视觉通道,重点介绍各类数据类型对应的最恰当的视觉编码方法。从分析,搜索,查询三个层面介绍可视化中的任务,加深学生对可视化作用的理解,从常见分析任务中总结共性,提高学生对新问题的快速分析、理解能力。


第五节 技术基础篇(四) 表格/高维可视化

授课教师:袁晓如

授课主题:高维数据,高维数据可视化

教学目标:了解经典的高维数据可视化的设计原则和相关方法。

教学内容:针对表格和高维数据,介绍其在生活中常见的数据类型,主要的可视化分类方法,针对不同的可视化类型介绍其关键的布局算法。从常见的高维数据引入高维数据可视化的常见方法,介绍各个方法的编码方式并分析其优缺点,最后介绍经典高维数据可视化工作。


第六节 技术基础篇(五) 图树可视化

授课教师:袁晓如

授课主题:网络数据可视化,图树可视化

教学目标:了解经典的层次结构和网络数据可视化的设计原则和相关方法。

教学内容:介绍网络数据可视化基本形式,引导了解从图数据到图表现形式最终实现目标的过程。分别深入介绍三种类型的图表现形式——显式、矩阵、隐式的异同,介绍图可视化风格布局与图树可视化相关布局算法,引导学习绘制等方树图的过程,最后介绍经典网络/图可视化相关案例。


第七节 技术基础篇(六) 时间/空间可视化

授课教师:袁晓如

授课主题:时变数据,地理信息及空间数据可视化

教学目标:了解经典的时变数据、地理信息及空间数据可视化的相关方法。能够针对不同类型的时空数据设计简单的可视化形式。

教学内容:针对时空数据,主要介绍时变数据的数据格式以及交互方式、地图以及空间数据的可视化方式,从经典可视化方法到领域最新的研究进展进行概述,介绍不同场景和不同问题下的可视化设计方法。


第八节 技术基础篇(七) 文本可视化

授课教师:袁晓如

授课主题:文本数据可视化

教学目标:了解经典的文本数据可视化的相关方法。能够针对不同类型的文本数据设计简单的可视化形式。

教学内容:针对文本数据,主要介绍文本的内容可视化以及文本关系可视化两个方面,文本的内容可视化主要介绍基于关键词的文本内容可视化、时序性的文本内容可视化、文本情感分析可视化,文本关系可视化主要介绍基于图的文本关系可视化以及文档集合关系可视化。


第九节 技术基础篇(八) 交互与可视化叙事

授课教师:袁晓如

授课主题:可视化交互,可视化叙事

教学目标:掌握常见的可视化交互方式,不同交互方式的应用场景。了解可视化叙事的设计空间及基本方法。

教学内容:对于交互,从典型的可视化工作入手,分析其中包含的交互方式,引导学生思考交互在可视化中的重要性。然后介绍常见的可视化交互方式以及使用场景,重点强调根据不同的任务设计合适的交互方式。对于可视化叙事,从可视化叙事的种类入手,讲述可视化叙事的设计空间,并介绍不同的可视化叙事案例。


第十节 案例篇(一)可视化看中国史

授课教师:史睿

授课主题:史学认知的可视化:从案例到规律

教学目标:发掘中国古代文献的可视化方法与表达方式,总结中国古代知识管理方法中可视化的演变历程,将现代史学方法与中国古代文献知识模型相结合,鼓励学生寻找适合的数据集,并探索符合认识习惯的可视化方案加以实现。

教学内容:中国古代史可视化历程,展现时间、地理、分类、制度等要素的可视化案例在史学研究中的作用,如何选取适当的可视化模型做历史文献数据集分析,尝试探索新的可视化分析模型。


第十一节 案例篇(二) 可视化看城市历史空间

授课教师:王长松

授课主题:中国古代、近代城市空间结构、城市形态、社会生活

教学目标:了解中国历史文献数据和历史地图文化,通过多空间尺度的可视化分析,理解中国古代、近代城市的独特发展脉络和文化渊源。

教学内容:介绍历史地理学的主要研究内容、历史文献数据和研究方法,理解历史文献和历史城市地图;黄河流域城市发展时空格局、长江流域城市与水灾关系的时空格局、城市景观文化意义,以及近代北京的社会空间变迁等。



第十二节 案例篇(三)可视化看文学

授课教师:苏祺

授课主题:经典文学作品中的故事可视化

教学目标:掌握数字人文视域下文学作品的细读与远读;了解数字化叙事的研究路径;熟悉文学编年地图等古典文学作品的可视化案例

教学内容:1) 故事可视化经典案例呈现;2) 文学文本分析的基本要素


第十三节 案例篇(四)可视化看当代城市

授课教师:张洪谋

授课主题:认知城市内部的“流”与“场”;熟悉城市网络

教学目标:1)认识常见的城市大数据,从数据出发了解城市运行的多种“流”与“场”,包括交通、通信、社会交往以及能源的流动;2)认识由城市通过行政区划、人口流动、交通等形成的城市网络,熟悉常见的城市网络可视化方式,了解城市网络地图。

教学内容:介绍城市的定义、传统的城市研究方法、新的“数据驱动”的城市研究方法;通过若干案例介绍与分析由人、物、信息流等形成的城市联系,以及基于此得出的城市网络;重点分析两个城市网络的具体案例:1)人的空间移动与都市区的渐变边界,2)政府驻外办事处与府际联系网络。


第十四节 案例篇(五)可视化看全球治理

授课教师:童昕

授课主题:可视化看企业社会责任

教学目标:1)全球可持续治理中的企业自主信息披露,从企业社会责任报告和可持续发展报告的文本出发了解企业作为世界公民,如何用实际行动落实可持续发展目标;2)认识碳市场的主要形式和企业碳排放核算的基 本方法,采用可视化方法呈现企业的碳核算结果。

教学内容:全球可持续发展治理机制的变革:可持续发展治理从政府命令控制到企业公民主动改进的转变,公众对话机制在可持续发展治理机制建设中的意义,通过促进企业自主披露社会责任目标及履责行动,更好的鼓励企业自主行动和公众监督。

碳减排披露:介绍企业碳排放核算的方法,碳排放核算帮助企业了解自身碳排放水平,核实碳资产,规避碳风险,并开展供应链碳减排合作。通过鼓励企业自主披露的碳减排报告,推广更科学的碳排放计量方法,鼓励公众监督,完善碳市场。


第十五节 案例篇(六)可视化看社会经济发展

授课教师:王耀璟

授课主题:可视化看社会经济发展

教学目标:用多种可视化方式从时间、分布等多个角度理解社会经济发展的维度,对经济发展的影响因素有较为直观的概念。

教学内容:从时间维度看全球各国经济发展历程切入,介绍近代经济增长的主要影响因素,包括人力资本、对外贸易、收入分配等,重点关注收入和教育资源的不平均分布。





可视化看中国课程是一个从本科阶段培养学生开展跨学科合作的实验平台,鼓励学生通过课程提升合作能力,培养开展交叉研究的兴趣。也是结合北京大学数字与人文年,从教学层面开展相应工作的探索。      

参考书目

主讲教师

袁晓如
  1. 北京大学
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袁晓如 北京大学智能学院研究员/长聘副教授,博士生导师,机器感知与智能教育部重点实验室副主任,大数据分析与应用国家工程实验室常务副主任。研究兴趣主要为可视化与可视分析。高动态范围可视化的工作获得2005年IEEE VIS大会最佳应用论文奖。2013年来指导实验室团队多次在IEEE VAST可视化分析挑战赛中获奖。数十次担任IEEE VIS, EuroVis, IEEE PacificVis等国际可视化会议程序委员会委员。2017、2021年 IEEE VIS大会论文主席(SciVis)。中国图象图形学学会可视化与可视分析专业委员会主任。2008年开始在北京大学开始可视化课程。2009年开始面向全国举办可视化暑期学校。