《Python機(jī)器學(xué)習(xí)》思政教學(xué)大綱及授課計(jì)劃

《Python機(jī)器學(xué)習(xí)》教學(xué)大綱學(xué)分：2學(xué)時(shí)：36，其中理論學(xué)時(shí)：18，實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)）學(xué)時(shí)：18授課對(duì)象：各專業(yè)一、課程簡(jiǎn)介（中文）人工智能是計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支,通過(guò)算法控制能夠使機(jī)器模擬人類智能，是現(xiàn)代工業(yè)必不可少的構(gòu)成。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心基礎(chǔ)。本課程通過(guò)實(shí)用的案例，針對(duì)實(shí)際的日常工作任務(wù)，將機(jī)器學(xué)習(xí)算法深入淺出地進(jìn)行介紹。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握使用Python代碼構(gòu)建一些核心的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，并將其運(yùn)用于策略性任務(wù)中，如分類、預(yù)測(cè)及推薦等。課程適合的學(xué)習(xí)對(duì)象是對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)感興趣的各專業(yè)研究生、本科生、?？粕?，需具有入門水平的計(jì)算機(jī)編程和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握人工智能的基本概念和機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)。了解機(jī)器學(xué)習(xí)算法的類別、Python數(shù)據(jù)分析與處理、Python常用機(jī)器學(xué)習(xí)模塊（Numpy,Pandas,Matplotlib,Wordcloud,OpenCV,Scikitlearn等）。在此基礎(chǔ)上掌握K-近鄰分類算法、K-均值聚類算法、智能推薦算法、回歸算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)的基本原理；并熟悉機(jī)器學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用，掌握解決常見(jiàn)科學(xué)問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方法。三、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配和作業(yè)要求（以36學(xué)時(shí)為例。本教材內(nèi)容豐富，滿足54學(xué)時(shí)、72學(xué)時(shí)教學(xué)需要，可根據(jù)學(xué)情自主安排）第1章機(jī)器學(xué)習(xí)概述 （1學(xué)時(shí)上課+1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）1.1人工智能簡(jiǎn)介 1.2機(jī)器學(xué)習(xí)的主要工作 1.3機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)環(huán)境 第2章Python數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ) （1學(xué)時(shí)上課+1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）2.1Python程序開(kāi)發(fā)技術(shù) 2.2基本數(shù)據(jù)類型 2.3數(shù)據(jù)文件讀寫 第3章Python常用機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù) （3學(xué)時(shí)上課+3學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）3.1NumPy 3.2Pandas 3.3Matplotlib 3.4OpenCV 3.5Scikitlearn 3.6其他常用模塊 第4章機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ) （1學(xué)時(shí)上課+1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）4.1機(jī)器學(xué)習(xí)模型 4.2機(jī)器學(xué)習(xí)算法的選擇 4.3Python機(jī)器學(xué)習(xí)利器—SKlearn 第5章KNN分類算法 （1.5學(xué)時(shí)上課+1.5學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）5.1KNN分類 5.2初識(shí)KNN——鳶尾花分類 5.3KNN手寫數(shù)字識(shí)別 第6章K-Means聚類算法（1學(xué)時(shí)上課+1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）6.1K-Means聚類算法 6.2使用K-Means實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聚類 6.3K-Means算法存在的問(wèn)題 第7章推薦算法 （1.5學(xué)時(shí)上課+1.5學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）7.1推薦系統(tǒng) 7.2協(xié)同過(guò)濾推薦算法 7.3基于內(nèi)容的推薦算法實(shí)例 7.4協(xié)同過(guò)濾算法實(shí)現(xiàn)電影推薦 第8章回歸算法 （2學(xué)時(shí)上課+2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）8.1線性回歸 8.2邏輯回歸 8.3回歸分析綜合案例 第9章支持向量機(jī)SVM （2學(xué)時(shí)上課+2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）9.1支持向量機(jī)的概念 9.2支持向量機(jī)的參數(shù) 第10章神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) （1學(xué)時(shí)上課+1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）10.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理 10.2多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 10.3BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 第11章深度學(xué)習(xí) （1學(xué)時(shí)上課+1學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）11.1深度學(xué)習(xí) 11.2卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN 11.3循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 11.4常見(jiàn)的深度學(xué)習(xí)開(kāi)源框架和平臺(tái) 11.5Tensorflow學(xué)習(xí)框架 11.6Keras深度學(xué)習(xí)框架 完成期末項(xiàng)目(2學(xué)時(shí))期末項(xiàng)目交流(2學(xué)時(shí))四、教材、參考書(shū)目或其他學(xué)習(xí)材料教材：《Python機(jī)器學(xué)習(xí)》，劉艷，清華大學(xué)出版社，2021年11月出版。五、考核辦法與評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)比例1.平時(shí)作業(yè)（占比50%）2.期末大作業(yè)（占比50%）六、課程思政內(nèi)容1.培養(yǎng)學(xué)生民族認(rèn)同感，樹(shù)立遠(yuǎn)大職業(yè)理想。梳理國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，包括華為、中興等國(guó)產(chǎn)企業(yè)在全球市場(chǎng)的崛起，在操作系統(tǒng)領(lǐng)域的新架構(gòu)，向?qū)W生展示中國(guó)的信息技術(shù)領(lǐng)域成就，增強(qiáng)使命感與榮譽(yù)感；通過(guò)華為孟晚舟事件、美國(guó)的芯片壟斷—引出：民族認(rèn)同感。黨的十八屆五中全會(huì)通過(guò)的“十三五”規(guī)劃《建議》，明確提出實(shí)施網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略以及與之密切相關(guān)的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃。國(guó)家正著力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控，為維護(hù)國(guó)家安全、網(wǎng)絡(luò)安全提供技術(shù)保障。中國(guó)信息化需求巨大，但在一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域如操作系統(tǒng)、芯片技術(shù)、CPU技術(shù)等方面，還難以做到自主可控，對(duì)國(guó)家安全造成威脅。引導(dǎo)學(xué)生明確：建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)，不僅僅是靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還要有軟件技術(shù)等其他各類技術(shù)的支撐。引導(dǎo)學(xué)生作為軟件技術(shù)專業(yè)的一員，應(yīng)更加明晰專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，更加明確專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)工作崗位和工作內(nèi)容的社會(huì)價(jià)值，自覺(jué)樹(shù)立遠(yuǎn)大職業(yè)理想，將職業(yè)生涯、職業(yè)發(fā)展脈絡(luò)與國(guó)家發(fā)展的歷史進(jìn)程融合起來(lái)。2.向?qū)W生介紹中國(guó)在人工智能領(lǐng)域的布局，重點(diǎn)分析當(dāng)代人工智能下軟件技術(shù)如何支撐中國(guó)制造的智能化發(fā)展；3.通過(guò)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解與認(rèn)識(shí)所學(xué)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)對(duì)于國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、智慧城市建設(shè)、大數(shù)據(jù)智能信息處理等各方面的重要意義，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸樹(shù)立專業(yè)榮譽(yù)感；4.培養(yǎng)學(xué)生精益求精、工匠精神。告訴學(xué)生在學(xué)好軟件技術(shù)之后，走上工作崗位會(huì)成為程序員、軟件系統(tǒng)運(yùn)維人員、軟件測(cè)試員、售前售后服務(wù)人員等。在這些職位崗位上，要發(fā)揮工匠精神，精益求精地將程序開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)維、程序測(cè)試、需求分析及技術(shù)問(wèn)題處理等工作內(nèi)容完成好，保證軟件系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)正確、穩(wěn)定，保證客戶的需求被精確采集和納入軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃，保證軟件運(yùn)行時(shí)遇到問(wèn)題能被及時(shí)解決。引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，將知識(shí)夯實(shí)、精技強(qiáng)能，方能在今后工作中本領(lǐng)過(guò)硬，不出紕漏，工作成果令用戶滿意。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，作為職業(yè)人，其專注、敬業(yè)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)對(duì)完成好本職工作，進(jìn)而促進(jìn)軟件行業(yè)整體的高水平、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展具有重要意義。5.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作，合作共贏的精神。通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目、競(jìng)賽等，告訴學(xué)生今天的社會(huì)無(wú)論什么行業(yè)想要做出一番成就，靠一個(gè)人打拼已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)了。所謂人多力量大，三個(gè)臭皮匠頂個(gè)諸葛亮......強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)成員之間的資源共享、協(xié)同合作精神，團(tuán)隊(duì)成員在一個(gè)項(xiàng)目中要各司其職，每個(gè)人發(fā)揮自己的特長(zhǎng)完成分配的任務(wù)，最終才能高質(zhì)量、有效率地完成項(xiàng)目，從而形成更強(qiáng)大而持久的生產(chǎn)力和創(chuàng)造力?！禤ython機(jī)器學(xué)習(xí)》教學(xué)大綱本課程的教學(xué)時(shí)限為一學(xué)期，共36學(xué)時(shí)。教學(xué)進(jìn)度安排如下：（本教材內(nèi)容豐富，滿足54學(xué)時(shí)、72學(xué)時(shí)教學(xué)需要，可根據(jù)學(xué)情自主安排）周次理論課內(nèi)容上機(jī)課內(nèi)容1第1章機(jī)器學(xué)習(xí)概述本章習(xí)題12第2章Python數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)本章習(xí)題23第3章Python常用機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)本章習(xí)題34第3章Python常用機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)本章習(xí)題35第3章Python常用機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)本章習(xí)題36第4章機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)本章習(xí)題47第5章KNN分類算法1本章習(xí)題58第5章KNN分類算法2第6章K-Means聚類算法1本章習(xí)題5本章習(xí)題69第6章K-Means聚類算法2第7章推薦算法1本章習(xí)題6本章習(xí)題