一、课程基本情况简介
《数据可视化应用及实现》是大数据学院开设的一门研究生专业核心课，课程从可视分析的定义出发，涵盖数据挖掘、数据可视化与人机交互的基本知识与内容。首先教授学生可视分析程序设计基础，包括常用的可视化程序开发的类库与基本编程知识。课程针对不同特征的数据，介绍基本的可视分析理论与常用方法，其中涵盖了时空数据、高维数据、层次与图数据以及文本数据，分别介绍其中经典的可视化算法与可视分析方法。同时课程采用翻转课堂方式，以学生“学”为中心，并且贴近研究生学术，让他们自行组织、安排并进行“模拟可视化大会”，在实践中学习。
图1 2023年模拟可视化大会全班同学合影
本课程着重介绍可视分析在具体领域中的应用场景，侧重于与国计民生紧密相关的领域，包括情报分析、社交媒体与舆情分析、轨迹分析与智慧城市和网络安全可视分析等四大板块。一方面让学生通过真实的数据案例，了解科技竞争的激烈、树立爱国理想，努力创造属于我国自主知识产权的可视化软件。另一方面，课堂作业利用可视化的故事叙述特性，让同学创建可视化叙事项目，用数据讲述城市、家乡的美好变化与生活提升，讲述党与新中国奋进的年华，让同学们树立爱国主义情怀，并且学会用数据讲好中国故事。2024年5月，本课程入选复旦大学第二批课程思政标杆课程。本课程主讲教师陈思明，复旦大学大数据学院青年研究员、博士生导师，上海市高层次引进人才，复旦大学可视分析与智能决策实验室负责人(FDUVIS)。曾任德国弗劳恩霍夫智能分析和信息系统研究所(Fraunhofer IAIS)）研究科学家与德国波恩大学的博士后研究员。获复旦大学学士学位（2011年）、北京大学博士学位（2017年）。从事大数据可视化与可视分析研究十余年，主要研究方向包括：AI+VIS、大模型驱动的可视分析、社交媒体分析、自动驾驶、金融科技、数字孪生等，共发表论文100余篇，其中在IEEE VIS，IEEE TVCG, ACM CHI, CSCW，UIST等顶级国际可视化与人机交互会议以及期刊(CCF A)上发表30余篇文章。曾获评AI2000十年间国际可视化研究最有影响力提名奖(全球100名)，主持、参与国家、省部级项目十余项，担任IEEE VIS 国际程序委员会委员，IEEE CG&A国际期刊副主编，Visual Informatics期刊青年编委、IEEE PacificVis论文（VizNotes）主席，ChinaVis数据分析挑战赛主席，VGI Geovisual Analytics Workshop地理时空可视分析研讨会共同主席等。授课团队成员包括资深教师庄吓海教授。庄吓海教授近五年专注于可解释人工智能与医学影像分析研究，以第一作者或(共同)通讯作者在IEEE TPAMI，Med Image Anal，IEEE TMI等中国科学院一区的高水平期刊上发表论文23篇（包括6篇IEEE TPAMI）；相关工作被Nature系列、美国心脏学会会刊Circulation等重要期刊以及同行教授引用和肯定；工作获得国际学术组织或会议提名的奖项包括MICCAI 2023 Best Paper Award、MICCAI 2023 Young Scientist Award、IPMI 2023 Francois Erbsmann Prize，以及入选MICCAI 2022最佳论文列表等，提出的可解释医学图像分割工作获得爱思唯尔出版社、顶刊Med Image Anal、国际医学图像计算与计算机辅助介入（MICCAI）学会联合颁发的论文最高奖项（Elsevier-MedIA 1st Prize & Medical Image Analysis MICCAI Best Paper Award），使复旦大学成为首个中国大陆第一获奖单位。获得2023年度上海市自然科学奖二等奖（排名第一）；自2020年以来连续入选斯坦福-爱思唯尔发布的顶尖科学家“终身科学影响力”和“年度科学影响力”名单；担任领域内 6 个高水平国际期刊的编委，包括3个中国科学院一区期刊，担任国际MICCAI学会的执行理事（全球共三位）。
二、课程思政教学开展情况
1教学与课程思政重点
（1）让学生感受到新中国的伟大变化、中国共产党的百年成就，利用数据可视化的方式，能够让学生更好地、更直观地感受祖国的巨变。（2）培养研究生学术能力、团队协作能力、组织能力。通过阅读前沿论文、报告前沿论文等学术交流的方式，提高学生的科研能力。（3）让学生学会珍惜生活中来之不易的一切，用数据可视化记录生活、感知生活、感恩生活。（4）让学生理解国家重大战略需求，并且树立爱国主义观念，了解自己所学技术可以服务于国家重大战略需求。
2教学与课程思政方法
（1）用数据看中国，讲好中国故事，树立新时代的数据观，利用数据可视化技术理解祖国的伟大进程，用数据可视化技术讲好中国故事。（2）采取翻转课堂的方式，通过“模拟可视化大会”，让学生自导自演，通过学习文献，组织会议，了解并分享可视化前沿研究的最新进展。（3）制作“数据可视化”明信片，同学们通过记录自己一周生活中任何一个点点滴滴并将其数据化，然后再用手绘或机器绘制的方式制作成自己独一无二的“数据明信片”，用数据记录生活，达到让学生感恩生活、热爱生活的目的。（4）结合国家重大战略需求布置相应课程项目，培养学生团队合作精神，通过应用落地程序实现让他们了解自己所学技术是如何服务于国家重大需求。
三、课程教学与课程思政成效
本课程将价值引领、知识传授、能力培养融于教学全过程，创新教学方式，积极调动学生的积极性和参与度，在潜移默化中实现课程思政教育的目标。
1翻转课堂，“模拟可视化大会”
授课教师讲授学术会议的历史与方法，让学生理解学术会议的基本组成，并且学习本领域国际顶会的模式，设置“大会主席”、“论文主席”、“海报主席”、“panel主席”等，由学生自主构建并开展课堂上的会议。将教室变成大会会场，课程提供经费打印海报、茶歇，让学生作为学习中的主人，打造“以学为中心”的翻转课堂。
图2 论文报告现场
图3 海报讲解现场
图4 同学们热烈讨论
2学生自己动手制作数据可视化明信片，用数据记录生活，培养注重细节的习惯
利用课程经费，把学生自己制作的独一无二的明信片打印出来，赠送给同学，作为美好的纪念。
图5 学生动手制作的数据可视化明信片
图6、7、8 优秀作品展示
3课程作业设置
要求学生利用数据可视化技术，搜集相关数据，设计可视化形式，探究可视化故事叙述的能力，要求学生能够从一个小的方面讲述中国故事、中国几十年的历史巨变。
4课程大作业设置
响应国家重大战略需求，通过大数据进行时空可视分析，然后在课程中报告并演示可运行的系统，让学生真实感受到技术大有可为。
图9 学生报告演示系统
5举办数据可视化科普周，丰富学生课余学术生活
可视化科普周涵盖了可视化线上科普展、可视化书单分享，高峰论坛前沿讲座与优秀青年分享论坛，以及可视化前沿教程、论坛讨论、可视化明信片发放活动等，让课程延伸到课外，让学生都从中获益。
图10 可视化科普周活动设计
6组织课程辩论赛
在课程教学过程中设计人工智能与可视化相关的辩论议题，同学们产生了激烈且富有洞见的讨论。
图11 可视化课程中的辩论赛
7可视化讲述中国故事多媒体探索
课程教学以可视化方式构建名人、伟人以及榜样人物一生的故事，让同学们直观地感受伟人一生的跌宕起伏，树立理想斗志与家国情怀。
图12 张桂梅同志传记可视化
图13 可视化讲述苏东坡的一生
8沉浸式课堂多媒体人工智能技术应用
通过将最新的AR、VR等技术和设备带入课堂，让同学们体验前沿的沉浸式可视化技术。
图14 虚拟现实融合可视化的应用展示