《數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用》教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220701英文名稱：DataMiningandItsApplications學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)64學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：Python編程技術(shù)課程類別：專業(yè)主干課程授課對(duì)象：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)數(shù)據(jù)挖掘作為高級(jí)數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的專業(yè)課程，通過(guò)本課程學(xué)習(xí)讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)（包括數(shù)據(jù)度量、數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成和轉(zhuǎn)換等方法）和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)（包括分類、預(yù)測(cè)、關(guān)聯(lián)和聚類的概念與技術(shù)），并且熟悉數(shù)據(jù)挖掘的基本原理和發(fā)展方向。本課程以介紹基本概念和基本算法為主，以前沿問(wèn)題的討論與探索為輔，其目的是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析和處理的能力，鍛煉創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新性實(shí)踐能力，具備初步的科研能力和創(chuàng)造能力。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生的計(jì)算思維能明顯提升，能夠通過(guò)編寫程序研究與計(jì)算機(jī)相關(guān)的復(fù)雜工程問(wèn)題。具體的課程目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1：要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本過(guò)程，掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，包括數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)歸約等方法，能夠根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，滿足后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘分析需要。課程目標(biāo)2：要求學(xué)生掌握經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，包括分類、預(yù)測(cè)、關(guān)聯(lián)和聚類等經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘算法，要求學(xué)生有動(dòng)手實(shí)踐能力，能夠用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)相關(guān)算法。課程目標(biāo)3：要求學(xué)生了解數(shù)據(jù)挖掘的發(fā)展方向，根據(jù)具體問(wèn)題能選擇合適數(shù)據(jù)，選擇和探索相關(guān)的新算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和解釋，得到問(wèn)題合理有效的結(jié)論。二、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重1-3：能夠?qū)⒚嫦驅(qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)管理思想用于復(fù)雜大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。課程目標(biāo)1H3-1：針對(duì)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)工程問(wèn)題，能夠在理解復(fù)雜工程問(wèn)題的基礎(chǔ)上定義功能、目標(biāo)和限制，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案。課程目標(biāo)2M5-1：能夠針對(duì)大數(shù)據(jù)工程問(wèn)題，為構(gòu)建復(fù)雜工程問(wèn)題的模擬環(huán)境選擇和使用合適的現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并能理解其局限性。課程目標(biāo)3H9-1：能夠在多學(xué)科背景下主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)中其他成員溝通、合作、開(kāi)展工作。課程目標(biāo)2L12-1：具備持續(xù)更新和提高自我知識(shí)、能力與素質(zhì)的終身學(xué)習(xí)意識(shí)。課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1數(shù)據(jù)挖掘?qū)д撘髮W(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)。掌握數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的概念、分類和挖掘過(guò)程，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程有完整的認(rèn)識(shí)，構(gòu)建完整的理論框架，培養(yǎng)職業(yè)道德和技術(shù)操守。德育要求：積極向上、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于分享。4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)12數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)預(yù)處理掌握相似性和相異性度量的概念和基本方法；了解數(shù)據(jù)中心趨勢(shì)度量，數(shù)據(jù)離散程度度量和圖形化表示等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)刻畫的多種手段；掌握經(jīng)典的數(shù)據(jù)清洗、集成和轉(zhuǎn)換等預(yù)處理方法，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘需要對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理德育要求：積極向上、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于分享。4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)13關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘掌握基于頻繁模式的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的原理和過(guò)程；掌握Apriori算法的高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的統(tǒng)計(jì)分析能力，能獨(dú)立完成實(shí)際數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析實(shí)驗(yàn)德育要求：積極向上、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于分享。4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)24聚類分析掌握無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和有監(jiān)督學(xué)習(xí)的基本概念；掌握基于距離的聚類算法k-means算法；掌握基于密度聚類算法DBSACN算法德育要求：積極向上、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于分享。4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)25分類和預(yù)測(cè)理解分類的基本過(guò)程和分類方法的評(píng)價(jià)方式；理解預(yù)測(cè)的基本過(guò)程和預(yù)測(cè)方法的評(píng)價(jià)方式；掌握貝葉斯分類算法的過(guò)程和高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)；掌握決策樹(shù)ID3分類算法的過(guò)程和高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)；掌握Logistic回歸分析算法過(guò)程德育要求：積極向上、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于分享。4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)26應(yīng)用問(wèn)題能夠?qū)?fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析，并能自行探索使用Python工具解決復(fù)雜問(wèn)題的方案。（使用python進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘案例，如預(yù)測(cè)建模、圖像的聚類分割等）德育要求：積極向上、自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于分享。12講授演示練習(xí)課程目標(biāo)3合計(jì)32序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1數(shù)據(jù)預(yù)處理進(jìn)行特定數(shù)據(jù)按照要求編程實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換和度量4驗(yàn)證課程目標(biāo)12關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘編程針對(duì)特定數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)Apriori算法頻繁集和關(guān)聯(lián)規(guī)則的產(chǎn)生4驗(yàn)證課程目標(biāo)23聚類分析Kmeans算法和DBSCAN聚類算法編程實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行結(jié)果對(duì)比分析4驗(yàn)證課程目標(biāo)24分類與預(yù)測(cè)對(duì)貝葉斯算法和ID3算法的編程實(shí)現(xiàn)，并對(duì)簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分類并對(duì)比算法，進(jìn)行結(jié)果分析8驗(yàn)證課程目標(biāo)25應(yīng)用項(xiàng)目1數(shù)據(jù)挖掘綜合案例分析與實(shí)現(xiàn)6綜合課程目標(biāo)36應(yīng)用項(xiàng)目2數(shù)據(jù)挖掘綜合案例分析與實(shí)現(xiàn)6綜合課程目標(biāo)3合計(jì)32注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法理論教學(xué)：主要采用課堂講授、程序演示、小組討論等方式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)：項(xiàng)目講解、學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、個(gè)別輔導(dǎo)、程序分析等方式。五、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核推行多元評(píng)價(jià)，對(duì)本課程所采用的評(píng)價(jià)和考核方式作具體說(shuō)明，若采用多種考核方法請(qǐng)分別列出考核評(píng)價(jià)的方法、內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)、成績(jī)占比等，考核方法、內(nèi)容應(yīng)突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向”。（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、章節(jié)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績(jī)占50%、平時(shí)作業(yè)成績(jī)占10%、課堂表現(xiàn)成績(jī)占10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)考核方式課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)334102課堂表現(xiàn)334103實(shí)驗(yàn)10155304期末考試20201050課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值364123100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握到位。能夠利用理論知識(shí)識(shí)別、分析紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問(wèn)題。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識(shí)識(shí)別、分析紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問(wèn)題。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握基本到位。利用理論知識(shí)對(duì)紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問(wèn)題有一定的識(shí)別、分析。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識(shí)點(diǎn)理解、掌握有偏差。不能利用理論知識(shí)對(duì)紡紗領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、分析。2.課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)出勤，遲到1次扣0.5分，無(wú)故曠課1次扣1分；上課玩手機(jī)1次扣1分，擾亂課堂秩序1次扣1分；參與課堂討論加1分。3.實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測(cè)點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分實(shí)驗(yàn)獨(dú)立正確完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，方法具有一定的創(chuàng)新性，認(rèn)真撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)心得和總結(jié)。獨(dú)立正確完成實(shí)驗(yàn)，方法沒(méi)有太多創(chuàng)新，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)。完成實(shí)驗(yàn)，結(jié)果基本正確，實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)比較隨意。實(shí)驗(yàn)沒(méi)有完成，或結(jié)果不正確，沒(méi)有提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。4.期末大作業(yè)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)期末考試成績(jī)采用項(xiàng)目大作業(yè)的考核方式，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)小型項(xiàng)目，提交項(xiàng)目代碼，同時(shí)附項(xiàng)目的解決思路、實(shí)施步驟、結(jié)果、個(gè)人體會(huì)等內(nèi)容。優(yōu)秀：思路正確，方案很好，步驟清楚，實(shí)現(xiàn)了所有功能，。良好：思路正確，方案可行，步驟清楚，實(shí)現(xiàn)了大部分功能。中等：思路正確，方案復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)了大部分功能，但方法不簡(jiǎn)潔。及格：思路基本正確，實(shí)現(xiàn)了部分功能不及格：解決思路不正確，沒(méi)有完成要求，代碼缺失。六、教材與參考書（一