《大數(shù)據(jù)分析創(chuàng)新》教學(xué)大綱

《大數(shù)據(jù)分析創(chuàng)新》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08170101課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新選修課程學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論16學(xué)時，實驗16學(xué)時）先修課程：Python程序設(shè)計后續(xù)課程：無適用專業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)開課單位：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明《大數(shù)據(jù)分析創(chuàng)新》是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)創(chuàng)新課。該課程通過項目化教學(xué)，注重高級知識的綜合應(yīng)用，讓學(xué)生“在解決問題中學(xué)習(xí)”，將這種學(xué)習(xí)理念運用本課程中，即“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式，使學(xué)生全面掌握大數(shù)據(jù)分析的原理和應(yīng)用范圍，對大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用有較為全面的認識；使學(xué)生學(xué)會在工作中運用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高工作效率。最終培養(yǎng)能夠運用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行綜合創(chuàng)新的復(fù)合型人才。本課程共由四個模塊組成，分別是：數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)可視化模塊。四個模塊包含十個項目，分別是：天氣預(yù)報：數(shù)據(jù)感知技術(shù)、清洗“臟”數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)的安身之所：數(shù)據(jù)庫技術(shù)、泰坦尼克號災(zāi)難中的生存之道：數(shù)據(jù)分析、預(yù)測未知：基本機器學(xué)習(xí)方法、計算機“看懂”圖像：圖像分類方法、計算機“讀懂”文字：文本分類方法、從抽象到具體：數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、邀你見證大數(shù)據(jù)的美：動態(tài)可視化技術(shù)、化零為整：大數(shù)據(jù)案例分析。通過這十個項目的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)分析的整個生命周期：采集、存儲、分析、顯示；掌握數(shù)據(jù)分析工程的創(chuàng)新設(shè)計能力；熟練運用大數(shù)據(jù)分析的相關(guān)工具。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：了解機器學(xué)習(xí)中算法的分類，掌握大數(shù)據(jù)分析課程中四個模塊的基本方法，對于給定的大數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，能夠合理分析任務(wù)類型，選取最佳機器學(xué)習(xí)算法完成數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)。課程目標2：分小組完成項目，培養(yǎng)團隊合作的能力。小組首先自選項目，然后按照大數(shù)據(jù)分析的四個模塊分派任務(wù)，任務(wù)完成后進行小組匯報。課程目標3：了解大數(shù)據(jù)概念、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識、大數(shù)據(jù)處理的全生命周期，掌握數(shù)據(jù)挖掘的開發(fā)流程及管理方法，具備基本的項目管理和開發(fā)能力。課程目標4：培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字媒體思維能力，熟悉數(shù)字媒體技術(shù)是新時代對人才的新要求，具備從數(shù)字媒體角度分析未來的發(fā)展趨勢，樹立終身學(xué)習(xí)觀念，主動適應(yīng)社會發(fā)展，做對社會、對國家有用之人。三、課程目標與畢業(yè)要求《大數(shù)據(jù)分析創(chuàng)新》課程教學(xué)目標對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度4.研究4.1能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對數(shù)數(shù)字媒體技術(shù)領(lǐng)域問題進行分析。課程目標1：了解機器學(xué)習(xí)中算法的分類，掌握大數(shù)據(jù)分析課程中四個模塊的基本方法，對于給定的大數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，能夠合理分析任務(wù)類型，選取最佳機器學(xué)習(xí)算法完成數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)。H9.個人與團隊9.1具備團隊協(xié)作精神，能夠與團隊其他成員進行積極有效的溝通。課程目標2：分小組完成項目，培養(yǎng)團隊合作的能力。小組首先自選項目，然后按照大數(shù)據(jù)分析的四個模塊分派任務(wù)，任務(wù)完成后進行小組匯報。M11．項目管理11.2掌握數(shù)字媒體技術(shù)領(lǐng)域項目的設(shè)計、開發(fā)流程和管理方法，具備基本的項目管理能力。課程目標3：了解大數(shù)據(jù)概念、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識、大數(shù)據(jù)處理的全生命周期，掌握數(shù)據(jù)挖掘的開發(fā)流程及管理方法，具備基本的項目管理和開發(fā)能力。M12終身學(xué)習(xí)12.2養(yǎng)成正確的生活、學(xué)習(xí)習(xí)慣，具備良好的身心素質(zhì)，為自身知識和能力的持久發(fā)展提供身心保障。課程目標4：培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字媒體思維能力，熟悉數(shù)字媒體技術(shù)是新時代對人才的新要求，具備從數(shù)字媒體角度分析未來的發(fā)展趨勢，樹立終身學(xué)習(xí)觀念，主動適應(yīng)社會發(fā)展，做對社會、對國家有用之人。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1天氣預(yù)報：數(shù)據(jù)感知技術(shù)1.1數(shù)據(jù)獲取原理；1.2獲取獲取數(shù)據(jù)技術(shù)。教學(xué)要求：使學(xué)生理解數(shù)據(jù)感知原理，掌握獲取感知數(shù)據(jù)技術(shù)。重點：理解數(shù)據(jù)感知原理；難點：掌握獲取感知數(shù)據(jù)技術(shù)。141、32清洗數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)預(yù)處理2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理的原理；2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法教學(xué)要求：使學(xué)生理解數(shù)據(jù)預(yù)處理的涵義，掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理代碼的開發(fā)；重點：數(shù)據(jù)預(yù)處理的技術(shù)原理。難點：數(shù)據(jù)預(yù)處理編碼。11、33數(shù)據(jù)的安身之所：數(shù)據(jù)庫技術(shù)3.1數(shù)據(jù)庫技術(shù)相關(guān)概念；3.2數(shù)據(jù)庫的增刪改查方法；教學(xué)要求：了解和回顧數(shù)據(jù)庫技術(shù)相關(guān)概念，掌握基本的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增刪改查方法。重點：數(shù)據(jù)庫的增刪改查方法。難點：數(shù)據(jù)庫技術(shù)相關(guān)概念。21、34.泰坦尼克號災(zāi)難中的生存之道：數(shù)據(jù)分析4.1數(shù)據(jù)分析的基本流程；4.2數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析實例；教學(xué)要求：使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)分析的基本流程，掌握數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析。重點：數(shù)據(jù)分析的基本流程和技術(shù)原理。難點:數(shù)據(jù)分析的工程實踐。241、35.預(yù)測未知：基本機器學(xué)習(xí)方法5.1機器學(xué)習(xí)的概念和分類；5.2分類算法的概念和方法；教學(xué)要求：使學(xué)生掌握機器學(xué)習(xí)的基本流程，掌握分類算法的基本方法。重點：掌握機器學(xué)習(xí)的基本概念和流程。難點:掌握分類算法的原理和方法。21、46.計算機“看懂”圖像：圖像分類方法6.1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念；6.2圖像分類模型和方法。教學(xué)要求：使學(xué)生了解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念，掌握圖像分類模型和方法。重點：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理；難點:圖像分類模型和技術(shù)方法。241、47.計算機“讀懂”文字：文本分類方法7.1自然語言處理的基本概念；7.2分詞方法；7.3文本分類方法。教學(xué)要求：使學(xué)生了解自然語言處理的基本概念；掌握文本分類方法；重點：自然語言處理的基本概念；難點:文本分類方法。21、48.從抽象到具體：數(shù)據(jù)可視化技術(shù)8.1數(shù)據(jù)可視化的基礎(chǔ)概念；8.2數(shù)據(jù)可視化的基本方法；8.3簡單的數(shù)據(jù)可視化界面。教學(xué)要求：使學(xué)生了解自然語言處理的基本概念；掌握文本分類方法；重點：自然語言處理的基本概念；難點:文本分類方法。241、3、49.邀您見證大數(shù)據(jù)的美：動態(tài)可視化技術(shù)（1）動態(tài)可視化方法；（2）動態(tài)可視化方法常用工具。教學(xué)要求：使學(xué)生了解動態(tài)可視化方法，熟悉動態(tài)可視化方法常用工具；重點：動態(tài)可視化方法；難點:動態(tài)可視化實現(xiàn)步驟。11、310.化零為整：大數(shù)據(jù)案例分析10.1基于實際項目的大數(shù)據(jù)案例分析；10.2綜合大數(shù)據(jù)項目中的關(guān)鍵技術(shù)；教學(xué)要求：使學(xué)生理解理解大數(shù)據(jù)系統(tǒng)項目的基本組成；重點：大數(shù)據(jù)項目開發(fā)的生命周期；難點:大數(shù)據(jù)項目的系統(tǒng)架構(gòu)。11、4合計16162.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理實驗內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理。實驗要求：掌握數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理的基本操作方法。41、22.統(tǒng)計分析與機器學(xué)習(xí)實驗內(nèi)容：統(tǒng)計分析與機器學(xué)習(xí)。實驗要求：掌握統(tǒng)計分析的基本概念和方法；熟練機器學(xué)習(xí)的步驟和方法。41、23.高級機器學(xué)習(xí)分析實驗內(nèi)容：高級機器學(xué)習(xí)分析實驗。實驗要求：了解大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)挖掘架構(gòu)；理解并掌握基本數(shù)據(jù)挖掘方法。41、24.數(shù)據(jù)可視化實驗實驗內(nèi)容：數(shù)據(jù)可視化實驗。實驗要求：了解數(shù)據(jù)可視化場景與基本原理；理解數(shù)據(jù)可視化基本方法；掌握基本的數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用。41、2合計16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，將教學(xué)內(nèi)容項目化處理，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，促進學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練，安排學(xué)生小組報告，鞏固課堂所學(xué)知識；課程利用豐富的線上資源，提供靈活的自主學(xué)習(xí)平臺。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，圍繞教學(xué)項目和大數(shù)據(jù)分析的生命周期構(gòu)建實驗項目。在每個實驗項目中使用現(xiàn)實數(shù)據(jù)集，結(jié)合案例教學(xué)使學(xué)生掌握基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規(guī)程使用儀器；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材（1）林子雨.大數(shù)據(jù)導(dǎo)論[M].北京:人民郵電出版社,2020.（2）薛志東.大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:人民郵電出版社,2018.2.參考書（1）呂云翔.大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2016.（2）王振武.大數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2017.（3）王國胤.大數(shù)據(jù)挖掘及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2017.（4）陳為.數(shù)據(jù)可視化（第2版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2019.（5）明日科技.Python數(shù)據(jù)分析從入門到實踐[M].吉林:吉林大學(xué)出版社,2022.3.期刊（1）孫國道,楊雨璠,潘翔等.流行病數(shù)據(jù)可視分析綜述[J].計算機學(xué)報,2022,45(03):601-623.（2）王弘毅,徐奚嬌,龔家瑜.大數(shù)據(jù)軟件的質(zhì)量模型分析[J].信息技術(shù)與標準化,2022(08):46-49.（3）丁伶敏,呂建友.探討云計算中大數(shù)據(jù)的MapReduce處理方法[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2014,(9):86-88.（4）PuneetM,JunliX,HovdeKL,etal.META-PLSmodelling:Anintegratedapproachtoautomaticmodeloptimizationfornear-infraredspectra[J].AnalyticaChimicaActa,2022,1221.（5）楊一帆,鄒軍.數(shù)字孿生技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析[J].應(yīng)用技術(shù)學(xué)報,2022,22(02):176-184,188.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）計算機技術(shù)博客園./.（2）CSDN.中國軟件開發(fā)者論壇./.（3）51CTO./art/201610/519026.htm.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題、課堂測試情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?44實驗30（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?205小組匯報18（1）要求學(xué)生分組進行項目匯報，主要考核學(xué)生各章節(jié)知識點的理解和掌握程度，滿分100分；（2）包括小組內(nèi)評，小組間評，教師評分，取各項成績的加權(quán)和作為此環(huán)節(jié)的最終成績?！獭獭?66期末考核40（1）大作業(yè)100分，將階段性成果匯總成一個完整的大數(shù)據(jù)分析的作品。（2）主要考核大數(shù)據(jù)分析的整個生命周期的熟練掌握和靈活應(yīng)用能力?！獭獭?51510合計：100分304525八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、小組匯報、期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┐笞鳂I(yè)成績和過程性考核成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；課堂表現(xiàn)、實驗、小組匯報等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重60%）；過程性考核與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。認真參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準確率大于70%。上課不認真，偶爾參與教學(xué)活動，回答準確率大于60%.。上課不認真，不參與教學(xué)活動。實驗50實驗預(yù)習(xí)認真，能夠熟練掌握方法與步驟，實驗操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀、團結(jié)協(xié)作，實驗結(jié)果詳實、結(jié)論清晰、討論合理實驗前有預(yù)習(xí)，能夠