博學谷——讓IT教學更簡單，讓IT學習更有效PAGE12PAGE8《Python數(shù)據(jù)可視化（第2版）》教學設(shè)計課程名稱：授課年級：授課學期：教師姓名：年月課題名稱第2章使用Matplotlib繪制簡單圖表計劃課時7課時教學引入第1章使用Matplotlib快速繪制了一個圖表，讓讀者真切體會到Matplotlib的強大之處。Matplotlib之所以能成為如此優(yōu)秀的可視化工具離不開其提供的豐富API，通過這些API可以輕松地繪制想要的圖表，使數(shù)據(jù)可視化變得簡單高效。本章將帶領(lǐng)大家了解pyplot模塊提供的快捷繪圖函數(shù)，并使用這些函數(shù)快速繪制一些簡單的圖表，包括折線圖、柱形圖或堆積柱形圖、條形圖或堆積條形圖、堆積面積圖、直方圖、餅圖或圓環(huán)圖、散點圖或氣泡圖、箱形圖、雷達圖、誤差棒圖。注意，本章只介紹如何根據(jù)數(shù)據(jù)繪制圖形，暫時先不設(shè)置圖表里面的其他元素或樣式。教學目標使學生掌握plot()函數(shù)的基本使用，能夠使用plot()函數(shù)繪制折線圖使學生掌握bar()函數(shù)的基本使用，能夠使用bar()函數(shù)繪制柱形圖或堆積柱形圖使學生掌握barh()函數(shù)的基本使用，能夠使用barh()函數(shù)繪制條形圖或堆積條形圖使學生掌握stackplot()函數(shù)的基本使用，能夠使用stackplot()函數(shù)繪制堆積面積圖使學生掌握hist()函數(shù)的基本使用，能夠使用hist()函數(shù)繪制直方圖使學生掌握pie()函數(shù)的基本使用，能夠使用pie()函數(shù)繪制餅圖或圓環(huán)圖使學生掌握scatter()函數(shù)的基本使用，能夠使用scatter()函數(shù)繪制散點圖或氣泡圖使學生掌握boxplot()函數(shù)的基本使用，能夠使用boxplot()函數(shù)繪制箱形圖使學生掌握polar()函數(shù)的基本使用，能夠使用polar()函數(shù)繪制雷達圖使學生掌握errorbar()函數(shù)的基本使用，能夠使用errorbar()函數(shù)繪制誤差棒圖教學重點使用plot()函數(shù)繪制折線圖使用bar()函數(shù)繪制柱形圖或堆積柱形圖使用barh()函數(shù)繪制條形圖或堆積條形圖使用hist()函數(shù)繪制直方圖使用pie()函數(shù)繪制餅圖或圓環(huán)圖使用scatter()函數(shù)繪制散點圖或氣泡圖使用boxplot()函數(shù)繪制箱形圖教學難點使用boxplot()函數(shù)繪制箱形圖使用polar()函數(shù)繪制雷達圖教學方式課堂教學以PPT講授為主，并結(jié)合多媒體進行教學教學過程第一課時（使用plot()函數(shù)繪制折線圖、實例1：未來15天的最高溫度和最低溫度、使用bar()函數(shù)繪制柱形圖或堆積柱形圖、實例2：2018-2022年國內(nèi)生產(chǎn)總值）一、創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入新課教師通過給學生提問問題，例如問題是：哪種圖表能夠展示趨勢，這種圖表的特點是什么，并根據(jù)學生的問題進行總結(jié)，引出折線圖中圖形的基本構(gòu)成，從而實現(xiàn)導(dǎo)入新課的目的。二、新課講解知識點1-使用plot()函數(shù)繪制折線圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用plot()函數(shù)繪制折線圖。（1）講解折線圖中圖形的基本構(gòu)成。①圖形主要由數(shù)據(jù)點和連接線組成。②數(shù)據(jù)點是具體數(shù)值，通常用圓點或者其他形狀表示。③連接線是把所有數(shù)據(jù)點按照先后順序連接后形成的線段。（2）講解繪制折線圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制有一條線的折線圖。（4）講解繪制有多條線折線圖三種方式。①多次調(diào)用plot()函數(shù)繪制多條線。②調(diào)用plot()函數(shù)時傳入一個二維數(shù)組。③調(diào)用plot()函數(shù)時傳入多組數(shù)據(jù)。（5）演示使用上述三種方式來繪制有兩條線的折線圖知識點2-實例1：未來15天的最高溫度和最低溫度教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例1：未來15天的最高溫度和最低溫度。（1）講解實例的背景和具體數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。知識點3-使用bar()函數(shù)繪制柱形圖或堆積柱形圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用bar()函數(shù)繪制柱形圖或堆積柱形圖。（1）講解柱形圖或堆積柱形圖中圖形的基本構(gòu)成。①在柱形圖中，圖形主要有若干個獨立的柱形組成。②在堆積柱形圖中，圖形主要有若干列堆疊的柱形組成。（2）講解繪制柱形圖或堆積柱形圖的函數(shù)。（3）演示如何使用上述函數(shù)繪制有一組柱形的柱形圖。（4）演示如何使用上述函數(shù)繪制有兩組柱形的柱形圖。（5）演示如何使用上述函數(shù)繪制堆積柱形圖。（6）演示如何使用上述函數(shù)繪制有誤差棒的堆積柱形圖。知識點4-實例2：2018-2022年國內(nèi)生產(chǎn)總值教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例2：2018-2022年國內(nèi)生產(chǎn)總值。（1）講解實例的背景和具體數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。三、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過測試題的方式引導(dǎo)學生解答問題并給予指導(dǎo)。四、布置作業(yè)教師通過高校教輔平臺（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習作業(yè)。第二課時（使用barh()函數(shù)繪制條形圖或堆積條形圖、實例3：網(wǎng)購替代率、使用stackplot()函數(shù)繪制堆積面積圖、實例4：物流公司物流費用統(tǒng)計）一、復(fù)習鞏固教師通過上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對學生吸收不好的知識點進行再次鞏固講解。二、通過直接引入的方式導(dǎo)入新課上節(jié)課我們主要學習了繪制折線圖、柱形圖或堆積柱形圖，本節(jié)課將繼續(xù)繪制一些簡單的圖表，包括條形圖、堆積條形圖和堆積面積圖。三、新課講解知識點1-使用barh()函數(shù)繪制條形圖或堆積條形圖教師通過PPT結(jié)合實操形式講解使用barh()函數(shù)繪制條形圖或堆積條形圖。（1）講解條形圖和堆積條形圖的基本構(gòu)成。①在條形圖中，圖形主要有若干個獨立的條形組成。②在堆積條形圖中，圖形主要有若干行堆疊的條形組成。（2）講解繪制條形圖或堆積條形圖的函數(shù)。（3）演示如何使用上述函數(shù)繪制有一組條形的條形圖。（4）演示如何使用上述函數(shù)繪制有兩組條形的條形圖。（5）演示如何使用上述函數(shù)繪制堆積條形圖。（6）演示如何使用上述函數(shù)繪制有誤差棒的堆積條形圖。知識點2-實例3：網(wǎng)購替代率教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例3：網(wǎng)購替代率。（1）講解實例的背景和具體數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。知識點3-使用stackplot()函數(shù)繪制堆積面積圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用stackplot()函數(shù)繪制堆積面積圖。（1）講解堆積面積圖的基本構(gòu)成。（2）講解繪制堆積面積圖的函數(shù)。（3）演示如何使用上述函數(shù)繪制堆積面積圖。知識點4-實例4：物流公司物流費用統(tǒng)計教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例4：物流公司物流費用統(tǒng)計。（1）講解實例的背景和具體數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過測試題的方式引導(dǎo)學生解答問題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過高校教輔平臺（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習作業(yè)。第三課時（使用hist()函數(shù)繪制直方圖、實例5：人臉識別的灰度直方圖、使用pie()函數(shù)繪制餅圖或圓環(huán)圖、實例6：支付寶賬單年度分析）一、復(fù)習鞏固教師通過上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對學生吸收不好的知識點進行再次鞏固講解。二、通過直接引入的方式導(dǎo)入新課上節(jié)課我們主要學習了繪制條形圖、堆積條形圖和堆積面積圖，本節(jié)課將繼續(xù)繪制一些簡單的圖表，包括直方圖、餅圖和圓環(huán)圖。三、新課講解知識點1-使用hist()函數(shù)繪制直方圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用hist()函數(shù)繪制直方圖。（1）講解直方圖的基本構(gòu)成。①圖形由一系列矩形組成。②相鄰矩形之間通常沒有間隔。③每個矩形表示數(shù)據(jù)的一個分組或區(qū)間。（2）講解繪制直方圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制直方圖。知識點2-實例5：人臉識別的灰度直方圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例5：人臉識別的灰度直方圖。（1）講解實例的背景。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。知識點3-使用pie()函數(shù)繪制餅圖或圓環(huán)圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用pie()函數(shù)繪制餅圖或圓環(huán)圖。（1）講解餅圖和圓環(huán)圖的基本構(gòu)成。①餅圖將數(shù)據(jù)按照比例劃分成多個扇區(qū)，每個扇區(qū)的角度大小表示數(shù)據(jù)的比例。②圓環(huán)圖在餅圖的基礎(chǔ)上添加了一個內(nèi)圓。（2）講解繪制餅圖和圓環(huán)圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制餅圖和圓環(huán)圖。知識點4-實例6：支付寶賬單年度分析教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例6：支付寶賬單年度分析。（1）講解實例的背景和數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過測試題的方式引導(dǎo)學生解答問題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過高校教輔平臺（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習作業(yè)。第四課時（使用scatter()函數(shù)繪制散點圖或氣泡圖、實例7：汽車速度與制動距離的關(guān)系、使用boxplot()函數(shù)繪制箱形圖、實例8：2021年和2022年全國發(fā)電量統(tǒng)計）一、復(fù)習鞏固教師通過上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對學生吸收不好的知識點進行再次鞏固講解。二、通過直接引入的方式導(dǎo)入新課上節(jié)課我們主要學習了繪制直方圖、餅圖和圓環(huán)圖，本節(jié)課將繼續(xù)繪制一些簡單的圖表，包括散點圖、氣泡圖、箱形圖。三、新課講解知識點1-使用scatter()函數(shù)繪制散點圖或氣泡圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用scatter()函數(shù)繪制散點圖或氣泡圖。（1）講解散點圖和氣泡圖的基本構(gòu)成。①在散點圖中，圖形由一組或多組離散的數(shù)據(jù)點組成，每組數(shù)據(jù)點的大小相等，位置根據(jù)兩個變量的值確定。②在氣泡圖中，圖形也是由一組或多組離散的數(shù)據(jù)點組成，每個數(shù)據(jù)點的大小不相等，通常用于表示第三個變量的值。（2）講解繪制散點圖和氣泡圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制散點圖。（4）演示使用上述函數(shù)繪制氣泡圖。知識點2-實例7：汽車速度與制動距離的關(guān)系教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例7：汽車速度與制動距離的關(guān)系。（1）講解實例的背景和數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。知識點3-使用boxplot()函數(shù)繪制箱形圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用boxplot()函數(shù)繪制箱形圖。（1）講解箱形圖的基本構(gòu)成。①圖形主要包括矩形箱體、中位數(shù)線、上須線和下須線、異常值。②矩形箱體表示數(shù)據(jù)的中間范圍。③中位數(shù)線是箱體內(nèi)部的一條橫線，表示數(shù)據(jù)的中間值。④上須線和下須線是從箱體兩端延伸出的線段，用來表示數(shù)據(jù)的整體范圍。⑤異常值是超過須范圍的個別數(shù)據(jù)點。（2）講解繪制箱形圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制箱形圖。知識點4-實例8：2021年和2022年全國發(fā)電量統(tǒng)計教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例8：2021年和2022年全國發(fā)電量統(tǒng)計。（1）講解實例的背景和數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過測試題的方式引導(dǎo)學生解答問題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過高校教輔平臺（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習作業(yè)。第五課時（使用polar()函數(shù)繪制雷達圖、實例9：霍蘭德職業(yè)興趣測試、使用errorbar()函數(shù)繪制誤差棒圖、實例10：城市A和城市B的人口增長）一、復(fù)習鞏固教師通過上節(jié)課作業(yè)的完成情況，對學生吸收不好的知識點進行再次鞏固講解。二、通過直接引入的方式導(dǎo)入新課上節(jié)課我們主要學習了繪制散點圖、氣泡圖、箱形圖，本節(jié)課將繼續(xù)繪制一些簡單的圖表，包括雷達圖和誤差棒圖。三、新課講解知識點1-使用polar()函數(shù)繪制雷達圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用polar()函數(shù)繪制雷達圖。（1）講解雷達圖的基本構(gòu)成。①圖形主要由極坐標系、數(shù)據(jù)點、連接線和標簽組成。②極坐標系使用角度和距離來表示點的位置。③數(shù)據(jù)點是在各個軸線上根據(jù)數(shù)據(jù)的數(shù)值大小標記的。④連接線用于將各個數(shù)據(jù)點按照順序連接起來，形成一個多邊形區(qū)域。⑤標簽用于標識變量的名稱或含義。（2）講解繪制雷達圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制有一個多邊形的雷達圖。（4）講解給雷達圖添加標簽的方式。（5）演示如何在雷達圖中添加標簽。（6）講解填充多邊形的方式（7）演示如何給雷達圖中的多邊形填充顏色知識點2-實例9：霍蘭德職業(yè)興趣測試教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例9：霍蘭德職業(yè)興趣測試。（1）講解實例的背景和數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。知識點3-使用errorbar()函數(shù)繪制誤差棒圖教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解使用errorbar()函數(shù)繪制誤差棒圖。（1）講解誤差棒圖的基本構(gòu)成。（2）講解繪制誤差棒圖的函數(shù)。（3）演示使用上述函數(shù)繪制誤差棒圖。知識點4-實例10：城市A和城市B的人口增長教師通過PPT結(jié)合實操的形式講解實例10：城市A和城市B的人口增長。（1）講解實例的背景和數(shù)據(jù)。（2）講解實例的需求。（3）演示實例的實現(xiàn)過程。四、歸納總結(jié)教師回顧本節(jié)課所講的內(nèi)容，并通過測試題的方式引導(dǎo)學生解答問題并給予指導(dǎo)。五、布置作業(yè)教師通過高校教輔平臺（）布置本節(jié)課作業(yè)以及下節(jié)課的預(yù)習作業(yè)。第六、七課時（上機練習）上機練習主要針對本章中需要重點掌握的知識點，以及在程序中容易出錯的內(nèi)容進行練習，通過上機練習可以考察同學對知識點的掌握情況，對代碼的熟練程度。上機一：（考察知識點為實例1：未來15天的最高溫度和最低溫度）形式：單獨完成題目：請按照要求編寫代碼來繪制