《應(yīng)用時(shí)間序列分析》課程教學(xué)大綱

《應(yīng)用時(shí)間序列分析》教學(xué)大綱課程名稱：應(yīng)用時(shí)間序列分析英文名稱：TimeSeriesAnalysis課程編號(hào)：F094092651學(xué)分：3總學(xué)時(shí)/課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)/課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0+課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)16+其它實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程性質(zhì)：必修課程開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院統(tǒng)計(jì)系基層教學(xué)組織適應(yīng)對(duì)象：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)課程簡(jiǎn)介時(shí)間序列分析是數(shù)理統(tǒng)計(jì)的一個(gè)專業(yè)分支，通過(guò)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察、研究，尋找其內(nèi)在的發(fā)展變化規(guī)律，建立合理的統(tǒng)計(jì)模型，來(lái)預(yù)測(cè)變量的未來(lái)走勢(shì)。主要內(nèi)容包括時(shí)間序列的預(yù)處理，平穩(wěn)時(shí)間序列的隨機(jī)分析、建模過(guò)程，非平穩(wěn)時(shí)間序列的隨機(jī)分析、建模預(yù)測(cè)和確定分析，多元時(shí)間序列分析等。以講授法、案例教學(xué)和多媒體教學(xué)為主要教學(xué)方法，考核方式為考試。在授課過(guò)程中，通過(guò)介紹我國(guó)學(xué)者在時(shí)間序列分析方面的成就，進(jìn)行愛國(guó)主義教育；通過(guò)實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)、探索創(chuàng)新精神。Timeseriesanalysisisaprofessionalbranchofmathematicalstatistics.Throughobservingandstudyingthetimeseriesdatainsocialandeconomicactivities,wecanfinditsinternaldevelopmentandchangerules,andestablishareasonablestatisticalmodeltopredictthefuturetrendofvariables.Themaincontentsincludethepreprocessingoftimeseries,thestochasticanalysisandmodelingprocessofstationarytimeseries,thestochasticanalysis,modelingpredictionanddeterministicanalysisofnon-stationarytimeseries,andmultivariatetimeseriesanalysis.Themainteachingmethodsareteachingmethod,caseteachingandmultimediateaching,andtheassessmentmethodisexamination.Inthecourseofteaching,patrioticeducationiscarriedoutbyintroducingtheachievementsofChinesescholarsintimeseriesanalysis;Throughpracticalcases,cultivatestudents'pragmaticandinnovativespirit.課程目標(biāo)1.思政目標(biāo)：強(qiáng)化科學(xué)倫理教育，注重科學(xué)思維方法訓(xùn)練和科學(xué)精神培養(yǎng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)辯證唯物思想的完善。通過(guò)案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義情懷和科技報(bào)國(guó)的使命擔(dān)當(dāng)。2.知識(shí)目標(biāo)：掌握時(shí)間序列數(shù)據(jù)的相關(guān)概念，掌握常見時(shí)間序列分析模型的參數(shù)估計(jì)，假設(shè)檢驗(yàn)和預(yù)測(cè)，并能利用軟件R進(jìn)行實(shí)例數(shù)據(jù)分析。3.能力目標(biāo)：培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)并分析解決實(shí)際中的統(tǒng)計(jì)學(xué)問(wèn)題的能力。靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)新問(wèn)題提出自己的看法和見解。Ideologicalandpoliticalgoals1:Strengthentheeducationofscientificethics,payattentiontothetrainingofscientificthinkingmethodsandscientificspirit,andimprovestudents'analysis.Problemsandtheabilitytosolvethempromotetheperfectionofdialecticalmaterialism.Throughcaseteaching,wecaninspirestudents'patriotismandthemissionofservingthecountrythroughscienceandtechnology.Knowledgegolas2:Mastertherelevantconceptsoftimeseriesdata,mastertheparameterestimation,hypothesistestandpredictionofcommontimeseriesanalysismodels.AndcanusesoftwareRtoanalyzecasedata.Abilitygoals3:Cultivatetheabilitytofindandanalyzeandsolvepracticalstatisticalproblems.Flexiblyapplytheknowledgelearnedtoputforwardtheirownviewsandopinionsonthenewstatisticalproblemsintheactualdata.課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況如表1所示：表1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求1：知識(shí)要求1.1具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，受到比較嚴(yán)格的科學(xué)思維訓(xùn)練。21.2掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本思想和收集數(shù)據(jù)的方法，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)選用恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析、推斷和預(yù)測(cè)；了解統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與方法的發(fā)展動(dòng)態(tài)及其應(yīng)用前景。2畢業(yè)要求2：能力要求2.1具有采集數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷和處理調(diào)查數(shù)據(jù)的基本能力。22.2具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)操作技能，熟練應(yīng)用主要的統(tǒng)計(jì)軟件、管理軟件及其他軟件編程，正確利用統(tǒng)計(jì)思想和方法分析判斷相關(guān)的計(jì)算結(jié)果。22.4具有理論聯(lián)系實(shí)際的能力和一定的創(chuàng)新能力，具備自主學(xué)習(xí)、知識(shí)更新和自我發(fā)展的能力。32.5掌握中外文資料查詢、文獻(xiàn)檢索及應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法，具有初步的科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用能力。3畢業(yè)要求3：素質(zhì)要求3.1思想道德素質(zhì)。具有良好的政治思想素質(zhì)、道德品質(zhì)、法制意識(shí)、誠(chéng)信意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神；具有良好的心理素質(zhì)和積極的人生觀。13.2知識(shí)素質(zhì)。具有扎實(shí)的統(tǒng)計(jì)專業(yè)理論功底，具備與統(tǒng)計(jì)工作密切相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理知識(shí)。3課程教學(xué)安排課程共有5項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容思政元素課堂教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)小計(jì)1時(shí)間序列分析簡(jiǎn)介培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新精神，增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感222時(shí)間序列的預(yù)處理培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)精神，激發(fā)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感64103平穩(wěn)時(shí)間序列分析培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感84124非平穩(wěn)序列隨機(jī)分析培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)精神，增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感84125非平穩(wěn)序列確定分析培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生行業(yè)使命感8412合計(jì)321648教學(xué)安排1.時(shí)間序列分析簡(jiǎn)介教學(xué)要求：了解時(shí)間序列的意義和兩大類分析方法，并了解軟件R。教學(xué)重點(diǎn)：時(shí)間序列定義和兩類分析方法。教學(xué)難點(diǎn)：描述性時(shí)序分析和統(tǒng)計(jì)時(shí)序分析的應(yīng)用。思政元素：中美新冠日死亡人數(shù)；中日國(guó)民生產(chǎn)總值比較；時(shí)間序列分析領(lǐng)域華人代表人物；春秋時(shí)期范蠡“平糶”法。教學(xué)內(nèi)容：時(shí)間序列的定義；時(shí)間序列分析方法；R簡(jiǎn)介。2.時(shí)間序列的預(yù)處理教學(xué)要求：理解平穩(wěn)時(shí)間序列的定義，統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，掌握平穩(wěn)性的檢驗(yàn)（時(shí)序圖檢驗(yàn)、自相關(guān)圖檢驗(yàn)）；理解白噪聲序列的定義及性質(zhì)，掌握純隨機(jī)性的檢驗(yàn)（假設(shè)條件、檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量）。教學(xué)重點(diǎn)：平穩(wěn)時(shí)間序列的定義，統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，白噪聲序列的定義及性質(zhì)。教學(xué)難點(diǎn)：平穩(wěn)性的檢驗(yàn)，純隨機(jī)性的檢驗(yàn)。思政元素：北京近十年房?jī)r(jià)走勢(shì)；我國(guó)豬肉平均價(jià)格。教學(xué)內(nèi)容：平穩(wěn)序列的定義；平穩(wěn)性檢驗(yàn)；純隨機(jī)性檢驗(yàn)。3.平穩(wěn)時(shí)間序列分析教學(xué)要求：了解線性常系數(shù)差分方程及其解的一般形式；理解AR模型的平穩(wěn)性判別方法和統(tǒng)計(jì)性質(zhì)、MA模型的可逆性判別方法和統(tǒng)計(jì)性質(zhì)、ARMA模型的平穩(wěn)條件和可逆條件及其統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：AR模型的平穩(wěn)性判別；MA模型的可逆性判別，及各自統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。平穩(wěn)時(shí)間序列的建模方法和步驟；時(shí)間序列的預(yù)測(cè)，及修正預(yù)測(cè)。教學(xué)難點(diǎn)：ARMA模型的平穩(wěn)條件和可逆條件。思政元素：我國(guó)普通本?？普猩藬?shù)分析；我國(guó)糧食產(chǎn)量時(shí)序分析。教學(xué)內(nèi)容：AR模型；MA模型；ARMA模型；平穩(wěn)序列建模。4.非平穩(wěn)時(shí)間序列的隨機(jī)分析教學(xué)要求：了解差分運(yùn)算的實(shí)質(zhì)，方式選擇；理解ARIMA模型及其建模步驟、ARIMA模型預(yù)測(cè)方法；了解疏系數(shù)模型的處理方法；掌握ARIMA模型建模、殘差自相關(guān)檢驗(yàn)，理解異方差及其方差齊性變換、條件異方差模型。教學(xué)重點(diǎn)：ARIMA模型建模和ARIMA模型建模；殘差自相關(guān)檢驗(yàn)。教學(xué)難點(diǎn)：異方差和條件異方差模型。思政元素：我國(guó)GDP數(shù)據(jù)分析；鐵路貨運(yùn)量預(yù)測(cè)研究。教學(xué)內(nèi)容：差分運(yùn)算；ARIMA模型；季節(jié)模型；殘差自回歸模型；條件異方差模型。5.非平穩(wěn)序列的確定分析教學(xué)要求：理解因素分解理論，理解趨勢(shì)效應(yīng)和季節(jié)效應(yīng)的提取，掌握簡(jiǎn)單指數(shù)平滑模型。教學(xué)重點(diǎn)：確定性因素分解；趨勢(shì)分析；季節(jié)效應(yīng)分析；指數(shù)平滑模型。教學(xué)難點(diǎn)：綜合分析；X-11模型。思政元素：我國(guó)煤炭?jī)r(jià)格指數(shù)研究；我國(guó)社會(huì)消費(fèi)品零售總額分析。教學(xué)內(nèi)容：因素分解理論；因素分解模型；指數(shù)平滑預(yù)測(cè)模型。課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求表3：課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求序號(hào)教學(xué)類型教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求1上機(jī)平穩(wěn)性檢驗(yàn)、純隨機(jī)性檢驗(yàn)掌握時(shí)間序列的平穩(wěn)性檢驗(yàn)和純隨機(jī)性檢驗(yàn)。2上機(jī)ARMA模型對(duì)平穩(wěn)序列建立ARMA模型。3上機(jī)ARIMA模型對(duì)非平穩(wěn)序列掌握用R編寫ARIMA模型。4上機(jī)指數(shù)平滑預(yù)測(cè)模型、ARIMA加法模型、ARIMA乘法模型掌握指數(shù)平滑預(yù)測(cè)模型、ARIMA加法模型和ARIMA乘法模型的R實(shí)現(xiàn)。課程考核與評(píng)價(jià)表4：成績(jī)?cè)u(píng)定方式表考核環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)和考勤20綜合課堂表現(xiàn)、作業(yè)的得分、考勤情況，按20%計(jì)入總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)30綜合實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告得分的30%計(jì)入總成績(jī)。期末考試50按卷面成績(jī)的50%計(jì)入總成績(jī)。