● 摘要
可视化技术是计算机图形学领域的研究分支,主要是通过建立图像、图表或动画对信息进行表达,现已广泛应用于教学、科研以及研究工程项目等。可视化技术应用于教学实践主要集中与算法有关的可视化领域,因其存在高度的抽象性和动态性。将可视化与计算机辅助教学结合,学生能够通过制作与课程内容相关的动态并且直观的可视化过程,参与到课堂中来,得到更好的教学效果。
论文主要研究内容是设计实现了一种算法可视化平台并且搭建辅助教学系统。平台包括传统算法动画可视化,并且结合当今技术前沿的数据可视化方法方法,具有轻量级、面向Web、免插件等特点,采用多种交互编辑方式,能够应用于更多学科的前沿教学和研究,如经济学、数学等。论文主要工作包括:
根据算法可视化以及数据可视化方法,建立了分层次封装的函数调用库。函数调用库分为简单几何形状的绘制库、图表设计库和大数据可视化技术库。其中几何形状调用库支持代码编辑、拖拽编辑等与计算机算法有关的交互,而图表设计库和大数据可视化技术库支持数据驱动。
研究可视化技术的交互方式。代码编辑及拖拽编辑为直接交互,数据驱动交互为间接交互。文章设计实现了以上三种交互方式的流程以及事件监听的绑定。根据交互流程,设计实现了数据输入、可视化模板选择、可视化编辑、模型编辑、输入输出等模块。
将可视化平台运用到教学实例,用于经济学、数学课程等实现对可视化技术的评价。通过平台实现对时间序列的三种比较方法,并且完成经济学研究中的自回归模型(ARMA)、分位数回归模型(Quantile-Regression)和平均预测模型的可视化展示。
对教学辅助网站的设计实现,实现了基于教学的网站的设计、应用以及优化。并且对网站和平台的性能进行了测试。
实践表明,本平台不仅能够提供简单的算法动画制作,更可以提供跨学科的教学平台功能,使学生不仅能够更为灵活有趣的掌握课堂中难以理解的算法知识,更能够通过丰富的可视化技术以及交互技术,得到对可视化技术前沿的认识,激发了同学的学习兴趣,为教学实践提供了有利的帮助。
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