Python科學計算三維可視化

Python科學計算三維可視化是北京理工大學於2017年06月20日首次在中國大學MOOC開設的慕課課程、國家精品線上開放課程。該課程授課教師是黃天羽、嵩天。據2020年8月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課8次。

Python科學計算三維可視化課程介紹了Python計算生態中最優秀的科學計算分析和三維可視化技術，三維可視化在理學、工程、醫學等學科領域套用極其廣泛，包括必修內容和選修內容兩部分。

基本介紹

• 中文名：Python科學計算三維可視化
• 類別：慕課、國家精品線上開放課程
• 提供院校：北京理工大學
• 授課老師：黃天羽、嵩天
• 授課平台：中國大學MOOC
• 開課時間：2017年06月20日（首次）

課程性質

課程定位

Python科學計算三維可視化課程講解利用Python語言對科學計算數據進行表達和三維可視化展示的技術和方法，幫助學習者掌握利用三維效果表達科學和工程數據的能力。

適應對象

Python科學計算三維可視化課程面向科學和工程背景的編程學習者。

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2017年06月20日~2017年07月24日	黃天羽、嵩天	3-5小時每周	17257
第2次開課	2017年11月30日~2018年01月15日		3-5小時每周	19802
第3次開課	2018年04月24日~2018年06月26日		2-4小時每周	15159
第4次開課	2018年11月06日~2019年01月14日		3-5小時每周	16924
第5次開課	2019年03月19日~2019年05月28日		2-3小時每周	10503
第6次開課	2019年10月24日~2019年12月31日			15785
第7次開課	2020年03月24日~2020年05月19日			16920
第8次開課	2020年10月13日~2020年12月08日	黃天羽		6080

（註：表格內容參考資料）

課程簡介

Python科學計算三維可視化包括必修內容和選修內容兩部分。

• 必修內容

（1）Python第三方庫TVTK，講解科學計算三維表達和可視化的基本概念；

（2）Python第三方庫Mayavi，講解科學計算三維表達和可視化的使用方法；

（3）Python第三方庫TraitUI，講解互動式科學計算三維效果套用的開發方法。

• 選修內容

Python第三方庫SciPy，初步介紹科學計算工具箱。

課程大綱

【第〇周】 三維可視化之前奏 課時 “三維可視化”課程內容導學 【第一周】 三維可視之基礎運用 課時 1.1 TVTK入門 1.2 TVTK管線與數據載入 1.3 VTK介紹（拓展） 【第二周】 三維可視之基礎實戰 課時 2.1 TVTK可視化實例 2.2 TVTK可視化實戰練習 2.3 VTK/ITK的簡單套用（拓展） 【第三周】 三維可視之高級進階 課時 3.1 Mayavi入門 3.2 Mlab基礎 3.3 Mayavi三維可視化（拓展）

【第四周】 三維可視之進階實戰 課時 4.1 Mayavi可視化實例 4.2 可視化實戰練習 4.3 Mayavi高級動畫 【第五周】 三維可視化之互動界面 課時 5.1 Traits基礎 5.2 Traits UI入門 【第六周】 三維可視化之界面實戰 課時6.1 TraitsUI與Mayavi 實例6.2 界面實戰練習 【第七周】 三維可視之運算 課時7.1 SciPy基礎一 7.2 SciPy基礎二 7.3 SciPy可視化實例

（註：表格內容參考資料）

課前預備

預備知識

Python科學計算三維可視化課程需要學習者具備Python語言編程的基本知識和初步技能，建議Python零基礎學習者先修嵩天、黃天羽、禮欣老師主講的“Python語言程式設計”課程。學習者可預先掌握Python的數字類型、字元串類型、分支、循環、函式、列表類型、字典類型、檔案和第三方庫使用等概念和編程方法。

Python科學計算三維可視化課程涉及第三方庫Numpy的初級套用，想深入學習該領域知識的同學可以選修嵩天老師的“Python數據分析與展示”專題課程。

參考資料

書名	ISBN	作者	出版社	出版時間
《Python語言程式設計基礎（第2版）》	978-7-04-047170-0	嵩天，禮欣，黃天羽著	高等教育出版社	2017

（註：表格內容參考資料）

授課目標

Python科學計算三維可視化課程希望傳遞"理解和運用計算生態，培養集成創新思維"的理念，重點培養學習者運用當代最優秀第三方專業資源，快速分析和解決問題的能力。

所獲榮譽

2019年1月8日，Python科學計算三維可視化課程被評為國家精品線上開放課程。

教師簡介

黃天羽，博士，北京理工大學計算機學院副教授、碩士研究生導師、美國賓夕法尼亞大學公派訪問學者。

嵩天， 北京理工大學計算機學院教授、博士生導師,、美國聖路易斯華盛頓大學（Washington University in St.Louis）公派訪問學者。