【App Inventor数据可视化】使用电子表格和图表

【App Inventor数据可视化】使用电子表格和图表

Part 1：通过图表理解数据
Part 2：通过比较数据集加深理解
Part 3：通过比较多个例子收集证据
Part 4：在App中添加数学模型
附录A：将你的app连接到自己的数据集
附录B：为Google表格创建一个凭证

Janelle的App：可视化湖泊冰期

Janelle是一名湖泊生态学家，她对自己家附近湖泊的变化感到担忧。在最近的一次游泳时，她注意到水里有很多绿藻。Janelle认为，藻类和冬季湖面结冰之间可能存在某种关系。

让我们跟随Janelle来创建App，通过将湖泊数据放在图表中，使其更易于理解。她将在前往Spirit Lake岸边研究站的徒步旅行中使用app中的图表，并在需要时输入新的数据。

这只是一个数据科学app的例子。如果你选择了本指南的一些技能，修改app为自己所用，通过展示你需要的任何数据来更好地理解。(我们会在附录中告诉你如何做。)

讨论：什么样的手机移动数据可以帮助你的学校或社区?

查看手机数据的原因有很多。把信息摆在你面前，可以让你更了解影响你生活或社区的问题并采取行动。

快速访问手机上的可视化数据可以更轻松地了解数据，并跟踪要解决的挑战的信息。例如，你可以看到所在城市各小区的流感发病率，或各村县的污染数据，或哪个地方的孩子对电子烟上瘾最多。使用可视化可以发现模式，向同学展示证据，并一起讨论如何最好地应对挑战。

与朋友或同学讨论——什么样的数据可以帮助你理解和解决当地的问题？

先决条件：

• 能够轻松进行 App Inventor 组件设计和逻辑设计。
• 如果用手机或平板，需要一个最新版本的App Inventor伴侣（安卓设备AI伴侣版本号在 2.65 以上）（iOS 电子表格功能目前正在开发中）。
• 仅限Part 4：统计术语的一些预备知识

你能做什么?

• 挑战：查看原始数据

  • 在谷歌电子表格中查看数据集

  • 思考只凭原始数据来理解趋势所存在的困难

• Part 1：用图表理解原始数据

  • 添加图表到你的app*

  • 将图表链接到联网的电子表格以可视化数据*

• Part 2：通过比较数据集加深理解

  • 在同一个app屏幕上编码两个图表以比较数据

  • 编码图表，针对同一湖泊显示不同类型的数据*

• Part 3：通过比较多个例子收集证据

  • 编码电子表格组件*

  • 编码图表来比较不同湖泊的数据

• Part 4：向图表添加数学模型

  • 在图表中添加“最佳拟合线”(也称为最小二乘回归线)，以加深对数据的理解，并对湖泊的未来做出预测*

注：“*”指的是新的App Inventor技能

• 附录

  • 附录A：将你的app连接到自己的电子表格

  • 附录B：创建免费的Google Sheets凭证，用于读写私有电子表格

挑战：理解原始数据

打开Janelle的Google电子表格工作薄，其中包含有关美国各个湖泊的数据*。电子表格应该出现在浏览器中。（如无法正常访问可在附件中下载电子表格）

*本项目中冰的数据来源于Sharma, Sapna等人的研究。“冰盖减少，物候变化，以及北半球湖泊发生的更多极端事件。”地球物理学报：生物地球科学126.10 (2021)：e2021JG006348。来自NOAA的温度数据。
("Loss of ice cover, shifting phenology, and more extreme events in Northern Hemisphere lakes." Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 126.10 (2021): e2021JG006348. Temperature data from NOAA. )

仔细查看表中每一列的内容：

• A列是这个湖的名字。

• B列显示数据采集的年份。

• 你认为C列显示的是什么？C列是一项名为“冰期”的科学测量，即那年冬天湖泊被冰覆盖的天数。每年到访湖泊的研究者都会记录冰期，他们会在湖水刚结冰的时候进行记录，在春天看到湖水融化的时候再次记录。

讨论：大家能真正理解原始数据吗？

• 从Janelle的工作薄里你理解了些什么?

  • 你能说出多年来冰期是变长了还是变短了?

  • 针对冰期及冰期内平均温度之间的关系，你能说些什么?

这些都是棘手的问题。为什么你会认为单凭原始数据很难弄清楚？

Janelle仔细查看了数据，为她在Spirit Lake的研究做准备，但她无法对这个湖做出任何有用的预测。

她决定创建一个app来可视化这些数据。当你构建同样的app时，试着在数据中寻找模式和趋势。

Part 1：用图表理解数据

1. 获取App模板。

模板让你在构建App时有一个好的开始。

• 找到包含本课程的文件夹中提供的文件(Lake_Ice_Visualizer_template.aia)。（如无法正常访问，可在附件中下载）

• 把文件下载到你电脑的硬盘上。注意保存文件的位置。* 进入App Inventor (http://ai2.appinventor.mit.edu)， 或国内可正常访问的(http://code.appinventor.mit.edu)， 从电脑中导入下载的AIA文件

2. 查看组件设计：

• 模板将在Screen1上打开，这是一个欢迎屏幕。单击屏幕选择按钮切换到singleCaseScreen。
  
  

• 这时看到singleCaseScreen：
  
  这个屏幕有什么作用？猜猜看。

查看组件设计中的组件。你能猜到这些组件的作用吗？不要忘记查看组件设计底部的不可视组件！（注意：本指南稍后将使用这些组件名称。请不要重命名它们。）

• Screen组件代表app中的一个屏幕。
  

• HorizontalArrangement1组件包含两个按钮，及一个用于分隔的垂直布局spaceVerticalArrangement：
  

• 标签的文本属性是空，但当你点击“Show Data”按钮时会显示湖泊名称。
  

• 添加代码后，Chart和ChartData2D组件将显示湖泊数据。
  

• Spreadsheet组件从Google Sheets中获取数据
  

3. 查看代码：

• 点击App Inventor中的Blocks（逻辑设计）来查看模板代码：
  

4. 在App中“读取”工作薄中的数据(新技能)

• 你能猜到当按下 showDataButton 会发生什么吗?
  

• call spreadsheet1.ReadSheet代码块通过在互联网上问询信息来“读”一张工作表。基于这样的场景，下图的代码块会复制所有稍后使用的数字。
  

  什么是“Sheet”（工作表）?
  Spreadsheets工作薄中通常有很多“工作表”。
  再查看一下Janelle 的工作薄。你能鉴别出每一个独立的工作表吗？一共有多少个工作？它们的名字是什么？
  点击工作表名来了解每个工作表中的数据。

• ReadSheet *代码块在名为“spiritLake”的表上查找和复制数据：
  

5. 将数据导入图表(新技能)

• 当用户在最后一步按下 showDataButton 时，ReadSheet 代码块读取工作表。但是这些信息发生了什么?

• 当App准备好了信息，它触发代码块 when.spreadsheet1.GotSheetData。当这个代码块获得数据时，我们就知道数据已经为app准备好了！把这个代码块拖到你的代码中：
  

• 当GotSheetData激活时，使代码块显示标签上的文本：
  

• 从“文本”抽屉中拖出text string 块，将其添加到标签块中，然后键入一些描述图表的文本。在这种情况下，图表将显示每年在Spirit Lake上出现冰的时间：
  

• 当 GotSheetData 激活时，使代码块显示图表中的数据。从topChartData2D抽屉中，拖动代码块call topChartData2D.ImportFromSpreadsheet：
  

• 接下来，填写代码块的参数来告诉图表要显示什么。你能猜到这些插槽里填的是什么吗?
  

  • 指定要使用的工作薄 — 此处为spreadsheet1。在底部的spreadsheet1抽屉，拖动spreadsheet1块：
    

  • 图表的x轴是哪一列?

    • 在工作薄中找出显示时间流逝的那一栏

    • 从文本抽屉中拖出 text string 块

    • 输入列的标题名称。仔细检查你的拼写!!

    • 你可以在下面的测试框中检查你的答案
      

  • 图表的y轴是哪一列？记住，Janelle 想要可视化每年冬天的冰期。输入对yColumn最有意义的标题名。(你可以在下面的测试框中检查你的代码。)

  • useHeaders 的参数要如何填写？你是否使用标题的名称来描述每一列(如“Year”或“Ice”)?如果是，从“Logic 逻辑”抽屉中，将“True”拖动到插槽中：
    

    在手机或平板上使用AI伴侣(2.65或更高版本)测试代码。
    按“Show Data”按钮。(根据你的网速，你可能需要再按一次。)
    如果多次按下后仍未看到图表，请检查代码：

讨论：从图表中你能看出什么?

看看图表中从1955年到2007年冰期的整体模式。

冰期每年都有很多变化，能否猜一下变化的趋势是怎样的。随着时间的推移，这些数值看上去是在上升还是在下降?
如果你看到冰期的趋势，解释这个趋势意味着什么。
试着将你的解释用不熟悉这个话题的人都能理解的方式表达出来。

（注：数据来源于Sharma, Sapna等人的研究。“冰盖减少，物候变化，以及北半球湖泊发生的更多极端事件。”地球物理学报：生物地球科学126.10 (2021):e2021JG006348。）
【"Loss of ice cover, shifting phenology, and more extreme events in Northern Hemisphere lakes." Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 126.10 (2021): e2021JG006348. 】

Part 1额外挑战：如果将工作表“spiritLake”替换为同一工作薄中的另一个工作表会怎样？在代码中进行此更改并再次测试你的app。(别忘了把湖的标签也改成新的湖名！)