《時間序列分析》課程教學(xué)大綱

應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)專業(yè)《時間序列分析》課程教學(xué)大綱（課程代碼：06112170）本課程教學(xué)大綱由數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院統(tǒng)計學(xué)系討論制訂，數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院教學(xué)工作委員會審定，教務(wù)處審核批準(zhǔn)。一、課程基本信息課程名稱：時間序列分析課程代碼：061112170課程類別：專業(yè)核心課程適用專業(yè)：應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)課程修讀性質(zhì)：必修先修課程：概率論、數(shù)理統(tǒng)計學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時：64學(xué)時二、課程目標(biāo)本課程支撐專業(yè)畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求3、畢業(yè)要求4、畢業(yè)要求6，具體目標(biāo)如下：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：目標(biāo)1：理解時間序列分析的基本理論，具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力；具備運用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、分析、整理歸納的能力。目標(biāo)2：掌握時間序列分析的基本思維方法和研究方法，了解數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用前景、以及相關(guān)行業(yè)最新進(jìn)展與發(fā)展動態(tài)目標(biāo)3：掌握時間序列分析的基本理論、基本方法；具有數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析與寫作、統(tǒng)計軟件應(yīng)用等能力；熟悉可行性分析、及論文撰寫規(guī)范等。目標(biāo)4：能應(yīng)用時間序列分析基本理論和方法，對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析；具備常用統(tǒng)計軟件（如Excel、Eviews、R、等）的操作能力、統(tǒng)計計算能力和定量分析能力。課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求的關(guān)系：課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)12基礎(chǔ)能力(M)2.1接受系統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維訓(xùn)練，具有良好的抽象思維、空間想象、數(shù)學(xué)演算和數(shù)學(xué)建模能力，具有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；2.2具有良好的演繹推理能力，準(zhǔn)確計算能力，分析歸納能力及一定的科學(xué)研究能力。2.3能夠嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)復(fù)雜統(tǒng)計模型問題，驗證統(tǒng)計模型的合理性，并能正確分析、求解模型。課程目標(biāo)23.知識能力(H)3.1具有一定的統(tǒng)計思維能力，善于從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題；3.2具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，了解數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用前景；3.3了解統(tǒng)計學(xué)理論與方法的發(fā)展動態(tài)及其應(yīng)用前景。課程目標(biāo)34.專業(yè)能力(M)4.1能夠運用統(tǒng)計學(xué)知識的基本原理對復(fù)雜數(shù)據(jù)問題進(jìn)行建模。4.2能夠運用模型、圖表和文字等準(zhǔn)確有效地處理社會問題中復(fù)雜數(shù)據(jù)的預(yù)處理、建模、分析和展示等。4.3能夠通過撰寫報告、陳述發(fā)言、撰寫文稿、答辯等方式準(zhǔn)確而有效地表達(dá)專業(yè)見解，具有良好的文字與口頭表達(dá)能力。課程目標(biāo)46.實踐能力(M)6.1掌握統(tǒng)計學(xué)的基本理論、基本知識、基本方法；具有采集、處理、分析數(shù)據(jù)的基本能力；6.2具有統(tǒng)計調(diào)查、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析與寫作、統(tǒng)計軟件應(yīng)用等能力；6.3掌握分析復(fù)雜統(tǒng)計模型問題的原理和算法，具備應(yīng)用統(tǒng)計軟件計算模型解，并進(jìn)行數(shù)值分析的能力；6.4能夠利用常用統(tǒng)計軟件MATLAB、SPSS、Excel、R等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1時間序列的預(yù)處理1.時間序列的意義；課程目標(biāo)1重點：1.什么是平穩(wěn)序列，平穩(wěn)序列的意義；2.檢驗平穩(wěn)性；3.檢驗純隨機性.難點：1.什么是平穩(wěn)序列2.檢驗平穩(wěn)性.講授法、案例教學(xué)、實驗62.均值，方差，自協(xié)方差函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)的定義；課程目標(biāo)13.嚴(yán)平穩(wěn)和寬平穩(wěn)的定義、性質(zhì)；課程目標(biāo)24.時序圖和自相關(guān)圖對序列平穩(wěn)性的檢驗；課程目標(biāo)2、45.純隨機序列的定義，白噪聲序列的性質(zhì)，純隨機性檢驗的判定.課程目標(biāo)2、42平穩(wěn)時間序列分析1.差分方程的形式，對差分方程求解；課程目標(biāo)1重點：1.差分方程求解；2.三類模型參數(shù)的估計；3.三類模型自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)的特點；4.ARMA模型的建模步驟.難點：1.三類模型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系及自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)的特點.講授法、案例教學(xué)、實驗122.延遲算子表示差分方程；課程目標(biāo)13.AR模型、MA模型、ARMA模型的表達(dá)、平穩(wěn)性或可逆性的判別及其各種模型自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)由什么特點；課程目標(biāo)24.平穩(wěn)時間序列建模（建模步驟，自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)的計算，參數(shù)估計，模型檢驗及優(yōu)化）；課程目標(biāo)35.AR、MA、ARMA模型的預(yù)測.課程目標(biāo)43非平穩(wěn)時間序列的隨機分析1.差分運算的實質(zhì)，差分運算的選擇，過差分運算；課程目標(biāo)1重點：1.選擇差分方式將非平穩(wěn)序列平穩(wěn)化；2.簡單季節(jié)模型、乘積季節(jié)模型的選取及表示；3.自相關(guān)、異方差的檢驗；4.建立條件異方差模型.難點：1.簡單季節(jié)模型、乘積季節(jié)模型的選取及表示；2.自相關(guān)、異方差的檢驗；3.建立條件異方差模型.講授法、案例教學(xué)、實驗142.ARIMA模型的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，建模過程及預(yù)測；課程目標(biāo)23.疏系數(shù)模型，季節(jié)模型的特點；課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44.Auto-Regressive模型結(jié)構(gòu)，殘差自相關(guān)檢驗，模型擬合；課程目標(biāo)3課程目標(biāo)45.異方差的影響，異方差的直觀診斷；方差齊性變換適用場合，轉(zhuǎn)換函數(shù)的確定；條件異方差模型結(jié)構(gòu)，模型擬合.課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44非平穩(wěn)時間序列的確定性分析1.Wold分解定理，Cramer分解定理；課程目標(biāo)2重點：1.移動平均法；2.X-11季節(jié)調(diào)整模型的思想方法及步驟；3.簡單指數(shù)平滑模型，兩參數(shù)指數(shù)平滑模型.難點：1.X-11季節(jié)調(diào)整模型的思想方法及步驟.講授法、案例教學(xué)、實驗102.趨勢分析（趨勢擬合，平滑法）；課程目標(biāo)33.移動平均法；課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44.X-11過程；課程目標(biāo)35.X-12-ARIMA模型；課程目標(biāo)36.簡單指數(shù)平滑模型，兩參數(shù)指數(shù)平滑模型。課程目標(biāo)35多元時間序列分析1.平穩(wěn)多元時間序列建模；課程目標(biāo)1重點：1.單位根檢驗序列平穩(wěn)性；2.協(xié)整檢驗；3.誤差修正模型.難點：1.單位根檢驗序列平穩(wěn)性；2.協(xié)整檢驗.講授法、案例教學(xué)、實驗62.虛假回歸；課程目標(biāo)13.單位根檢驗（DF、ADF、PP檢驗）；課程目標(biāo)24.協(xié)整(單整、協(xié)整檢驗)；課程目標(biāo)25.誤差修正模型.課程目標(biāo)3（根據(jù)教學(xué)需要選擇合適的教學(xué)方法，如講授法、專題研討、案例）具體示例如下：通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明課程與教學(xué)基本原理，豐富學(xué)生課程與教學(xué)的基本知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)規(guī)范；通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.4.5.通過組織學(xué)生觀察課堂實錄，從中培養(yǎng)師范生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力和探究意識。（二）實驗學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求序號項目名稱實驗類型實驗性質(zhì)學(xué)習(xí)內(nèi)容（明確重點難點）課程目標(biāo)學(xué)時1時間序列平穩(wěn)性、隨機性檢驗驗證性實驗必做1.Eviews軟件的啟動，數(shù)據(jù)的輸入、編輯及序列生成；課程目標(biāo)122.圖形分析；課程目標(biāo)33.通過時序圖及自相關(guān)圖觀察時間序列的平穩(wěn)性；（難點）課程目標(biāo)3、44.隨機性的檢驗方法。（重點）課程目標(biāo)3、4實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。2AR、MA、ARMA模型建模與預(yù)測指導(dǎo)驗證性實驗必做1.判斷該序列的平穩(wěn)性與純隨機性；課程目標(biāo)242.如果序列平穩(wěn)且非白噪聲，根據(jù)自相關(guān)系數(shù)和偏自相關(guān)系數(shù)選擇適當(dāng)模型擬合該序列的發(fā)展；（重點）（難點）課程目標(biāo)2、33.利用擬合模型，預(yù)測該城市未來5年的降雪量。課程目標(biāo)3、4實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。3ARIMA模型的建立驗證性實驗必做1.平穩(wěn)化非平穩(wěn)的時間序列；（重點）課程目標(biāo)222.對經(jīng)過平穩(wěn)化后的序列建立合適的ARIMA（）模型，并能夠利用此模型進(jìn)行短期預(yù)測。（難點）課程目標(biāo)3、4實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。4簡單和季節(jié)ARIMA模型建模與預(yù)測實驗指導(dǎo)驗證性實驗必做1.根據(jù)時序圖的形狀，采用相應(yīng)的方法把周期性的非平穩(wěn)序列平穩(wěn)化；（重點）課程目標(biāo)222.選擇適當(dāng)模型擬合該序列的發(fā)展；（簡單季節(jié)模型、乘積季節(jié)模型）。（難點）課程目標(biāo)43.利用擬合模型進(jìn)行預(yù)測。課程目標(biāo)3實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。5條件異方差模型的建立驗證性實驗必做1.檢驗序列平穩(wěn)性；課程目標(biāo)222.檢驗序列的方差齊性；（重點）（難點）課程目標(biāo)23.選擇合適模型擬合該序列的發(fā)展，并作短期預(yù)測。（難點）課程目標(biāo)4實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。6基于X-11季節(jié)調(diào)整模型，對序列，進(jìn)行確定性因素分解驗證性實驗必做1.對序列提取趨勢信息；課程目標(biāo)422.對序列提取周期信息。課程目標(biāo)4實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。7利用單位根（ADF）的方法檢驗序列的平穩(wěn)性驗證性實驗必做1.使用單位根檢驗，考察模型平穩(wěn)性；（重點）課程目標(biāo)2、322.檢驗兩個序列之間的協(xié)整關(guān)系。（難點）課程目標(biāo)3實驗要求：1.1人1組；2.實驗準(zhǔn)備（包括①計算機、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實驗報告）。四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.平穩(wěn)時間序列的定義；時間序列預(yù)處理10%閉卷2.平穩(wěn)時間序列的意義；時間序列預(yù)處理3.自相關(guān)系數(shù)，自協(xié)方差的計算時間序列預(yù)處理4.差分運算；平穩(wěn)時間序列分析5.延遲算子平穩(wěn)時間序列分析6.虛假回歸。多元時間序列分析課程目標(biāo)21.寬平穩(wěn)的定義、性質(zhì)時間序列預(yù)處理20%閉卷2..AR模型、MA模型、ARMA模型的表達(dá)、平穩(wěn)性或可逆性的判別及其各種模型自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)由什么特點；平穩(wěn)時間序列分析3..ARIMA模型的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，非平穩(wěn)時間序列隨機分析4.單位根檢驗（DF、ADF、PP檢驗）；多元時間序列分析5.協(xié)整(單整、協(xié)整檢驗)。多元時間序列分析課程目標(biāo)31.AR、MA、ARMA模型性質(zhì)及建模步驟；平穩(wěn)時間序列分析40%閉卷2.ARIMA模型性質(zhì)及建模步驟；非平穩(wěn)時間序列隨機分析3.疏系數(shù)模型、乘積季節(jié)模型建模步驟非平穩(wěn)時間序列隨機分析4.殘差自回歸模型；非平穩(wěn)時間序列隨機分析5.異方差模型；非平穩(wěn)時間序列隨機分析6.確定模型的因素分解。非平穩(wěn)時間序列確定確定性分析課程目標(biāo)41.序列平穩(wěn)性、純隨機性的檢驗時間序列預(yù)處理30%上機2.AR、MA、ARMA模型上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋；平穩(wěn)時間序列分析3.ARIMA模型上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時間序列隨機分析4.疏系數(shù)模型、乘積季節(jié)模型上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時間序列隨機分析5.殘差自回歸模型上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時間序列隨機分析6.異方差模型上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時間序列隨機分析7.確定模型因素分解上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時間序列確定確定性分析8..單位根檢驗（DF、ADF、PP檢驗）上機實現(xiàn)及結(jié)果解釋。多元時間序列分析（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（10分）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（30分）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計。如讓學(xué)生簡述對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解。（3）階段性測驗（10分）：學(xué)生在平時測試、測驗中掌握課程的情況；（4）課程論文（20分）：學(xué)生收集資料能力，研究設(shè)計能力，解決實際問題能力和合作研究能力；（5）實踐教學(xué)（20分）：如通過課堂教案設(shè)計、課堂片段展示與匯報，訓(xùn)練學(xué)生的課堂實踐能力，使學(xué)生真正明確教學(xué)技能在實際教學(xué)中的應(yīng)用，形成自己適合的教學(xué)風(fēng)格；（6）課堂考勤（10分）。2.期末成績評定課終考核主要考察學(xué)生對基本方法、操作程序和具體方法的理解與運用等。方式為閉卷考試。要求學(xué)生掌握基本方法理論、操作程序，運用具體方法解決相關(guān)問題。3.總成績評定總成績應(yīng)由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成，總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）五、其它說明（一）教材選用《應(yīng)用時間序列分析》（第四版）,王燕編著,中國人民大學(xué)出版社,2013.7（二）主要參考書[1]時