數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論課程教學(xué)大綱

1、數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論課程教學(xué)大綱（Introduction to Data Science）一、課程概況課程代碼： 0808008學(xué) 分：2學(xué) 時(shí)：32先修課程：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)適用專(zhuān)業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)建議教材：數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論，楊旭主編，北京理工大學(xué)出版社。課程歸口：理學(xué)院課程的性質(zhì)與任務(wù)：數(shù)據(jù)科學(xué)導(dǎo)論課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。本課程著重培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)科學(xué)方面的技能與思維。從與數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的概念出發(fā)，通過(guò)豐富、翔實(shí)的案例，從各方面展示數(shù)據(jù)科學(xué)的運(yùn)用方式，并且在其中穿插數(shù)據(jù)科學(xué)研究方式下新的思維模式的講解，讓學(xué)生感受到運(yùn)用數(shù)據(jù)科學(xué)處理各個(gè)領(lǐng)域問(wèn)題的方法和流程。在教學(xué)中，結(jié)合工

2、程概論的流程角度來(lái)講述數(shù)據(jù)科學(xué)的工程體系架構(gòu)，并加強(qiáng)對(duì)于數(shù)據(jù)預(yù)處理的理論和技術(shù)的講解。注重從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，科學(xué)、合理設(shè)計(jì)各種教學(xué)方法，充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法。二、課程目標(biāo)本課程是為數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的學(xué)科基礎(chǔ)課 ， 是引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入數(shù)據(jù)科學(xué)領(lǐng)域的先行課。 通過(guò)本門(mén)課程的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣目標(biāo)1： 理解數(shù)據(jù)科學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的聯(lián)系，理解大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)當(dāng)代科技中的重要性，理解數(shù)據(jù)科學(xué)與社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的緊密聯(lián)系，理解數(shù)據(jù)科學(xué)家應(yīng)具備的職業(yè)道德。目標(biāo)2：掌握數(shù)據(jù)科學(xué)的思想，掌握統(tǒng)計(jì)推斷，探索性數(shù)據(jù)分析等大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的分析方

3、法。目標(biāo)3：掌握基本的大數(shù)據(jù)算法，掌握機(jī)器學(xué)習(xí)算法，掌握線性回歸模型，k近鄰模型（k-NN）和k均值算法。目標(biāo)4： 掌握運(yùn)用基本的大數(shù)據(jù)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，掌握收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，解決具體問(wèn)題的方法。目標(biāo)5： 掌握進(jìn)行數(shù)據(jù)科學(xué)研究的基本方法與流程，掌握成為一名數(shù)據(jù)科學(xué)家必備的知識(shí)與技能。本課程支撐專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求4-1（占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的5%）、畢業(yè)要求7-2（占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的4%）、畢業(yè)要求10-1（占該指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的3%），對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3目標(biāo)4目標(biāo)5畢業(yè)要求4-1畢業(yè)要求7-2畢業(yè)要求10-1三、課程內(nèi)容及要求（一） 數(shù)據(jù)科學(xué)簡(jiǎn)介1.

4、教學(xué)內(nèi)容（1）數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)的興起。（2）數(shù)據(jù)科學(xué)家的定義。2.基本要求（1）理解數(shù)據(jù)科學(xué)的現(xiàn)狀和歷史。（2）掌握數(shù)據(jù)科學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。（3）理解業(yè)界和學(xué)術(shù)界對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)家的定義。3.思政內(nèi)容在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的背景下，組織學(xué)生討論基于自身的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，思考大數(shù)據(jù)技術(shù)如何提升國(guó)家的綜合國(guó)力？引導(dǎo)學(xué)生努力學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，用現(xiàn)代優(yōu)化理論知識(shí)及實(shí)用技能武裝自己，不斷提高自身素質(zhì)，樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀。（二）統(tǒng)計(jì)推斷 、探索性數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)科學(xué)工作流程1.教學(xué)內(nèi)容（1）大數(shù)據(jù)時(shí)代的統(tǒng)計(jì)學(xué)思考。（2）探索性數(shù)據(jù)分析。（3）數(shù)據(jù)科學(xué)工作流程。（4）思維實(shí)驗(yàn)與案例學(xué)習(xí)。2.基本要求（1）掌握統(tǒng)計(jì)推斷的方法，理解大數(shù)

5、據(jù)的總體和樣本，會(huì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模。（2）理解探索性數(shù)據(jù)分析的哲學(xué)，掌握數(shù)據(jù)科學(xué)的工作流程。（3）學(xué)習(xí)案例與思維實(shí)驗(yàn)，會(huì)進(jìn)行探索性分析。3.思政內(nèi)容從具體到抽象，化難為易，化繁為簡(jiǎn)的學(xué)習(xí)方法。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物，通過(guò)表象弄清實(shí)質(zhì)。強(qiáng)調(diào)物質(zhì)世界的多樣性和客觀性，尊重客觀規(guī)律、提升唯物思想。（三）算法1.教學(xué)內(nèi)容（1）機(jī)器學(xué)習(xí)算法。（2）三大基本算法。（3）機(jī)器學(xué)習(xí)算法基礎(chǔ)的練習(xí)與總結(jié)。2.基本要求（1）理解并掌握三大基本算法，學(xué)會(huì)線性回歸模型，k近鄰模型（k-NN）， k均值算法。（2）理解統(tǒng)計(jì)學(xué)家的自動(dòng)化。（3）能運(yùn)用三大基本算法解決實(shí)際問(wèn)題。3.思政內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)揭示生活中的奧秘，

6、在實(shí)踐活動(dòng)中提升感悟、深化認(rèn)識(shí)，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的。強(qiáng)調(diào)慎思和明辨的態(tài)度、善于分類(lèi)的方法、相互聯(lián)系的方法。（四）數(shù)據(jù)科學(xué)與實(shí)際問(wèn)題1.教學(xué)內(nèi)容（1）關(guān)聯(lián)分析與趨勢(shì)預(yù)測(cè)。（2）決策支持與模式創(chuàng)新。2.基本要求 （1）能夠通過(guò)案例分析理解關(guān)聯(lián)分析方法和趨勢(shì)預(yù)測(cè)方法。（2）能夠通過(guò)案例分析理解決策支持和模式創(chuàng)新方法。（3）掌握對(duì)給定的實(shí)際問(wèn)題自己收集數(shù)據(jù)，解決問(wèn)題的能力。3.思政內(nèi)容強(qiáng)調(diào)理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)（案例分析：亞馬遜的個(gè)性化推薦，疾病預(yù)測(cè)，美國(guó)總統(tǒng)大選決策支持等）。（五）數(shù)據(jù)科學(xué)家的職業(yè)道德與學(xué)生反饋1.教學(xué)內(nèi)容（1）分析結(jié)果的可視化與快速生成分析結(jié)果。（2）數(shù)據(jù)科學(xué)家的職業(yè)道德，如何成

7、為下一代的數(shù)據(jù)科學(xué)家。（3）學(xué)生報(bào)告的展示與結(jié)果的呈現(xiàn)。2.基本要求 （1）掌握分析結(jié)果的可視化的方法和如何快速生成分析結(jié)果的方法 。 （2）理解數(shù)據(jù)科學(xué)家的職業(yè)道德，學(xué)會(huì)培養(yǎng)軟技能成為下一代的數(shù)據(jù)科學(xué)家。（3）掌握對(duì)給定的實(shí)際問(wèn)題自己完成作品的能力。3.思政內(nèi)容在完成學(xué)生作品的過(guò)程中，對(duì)自己的職業(yè)生涯進(jìn)一步規(guī)劃，使同學(xué)們?cè)谒枷雽用孢_(dá)成共識(shí)，培養(yǎng)他們的愛(ài)國(guó)情懷、責(zé)任意識(shí)和主人翁意識(shí)。教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及學(xué)時(shí)分配如表所示。序號(hào)教學(xué)內(nèi)容支撐的課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)講授學(xué)時(shí)1數(shù)據(jù)科學(xué)簡(jiǎn)介目標(biāo)14-122統(tǒng)計(jì)推斷、探索性數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)科學(xué)工作流程目標(biāo)24-183算法目標(biāo)37-184數(shù)據(jù)

8、科學(xué)與實(shí)際問(wèn)題目標(biāo)47-1105數(shù)據(jù)科學(xué)家的職業(yè)道德與學(xué)生反饋目標(biāo)510-14合 計(jì)32四、課程實(shí)施（一）把握主線，通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)以及緊密結(jié)合實(shí)際問(wèn)題的方法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力，以及分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)實(shí)際案例分析，讓學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，期望發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生利用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。（二）該課程主要采用多媒體與板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的邏輯推理，同時(shí)課堂中注重實(shí)際案例的分析及適當(dāng)?shù)乃惴ㄋ伎季毩?xí)，確保課程進(jìn)度正常進(jìn)行，并及時(shí)關(guān)注學(xué)生掌握程度和課堂氣氛。（三）主要教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求如表所示。主要教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量要求1備課（1）掌握本

9、課程教學(xué)大綱內(nèi)容，嚴(yán)格按照教學(xué)大綱要求進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容的組織。（2）熟悉教材各章節(jié)，借助專(zhuān)業(yè)書(shū)籍資料，并依據(jù)教學(xué)大綱編寫(xiě)授課計(jì)劃，編寫(xiě)每次授課的教案。教案內(nèi)容包括章節(jié)標(biāo)題、教學(xué)目的、教法設(shè)計(jì)、課堂類(lèi)型、時(shí)間分配、授課內(nèi)容、課后作業(yè)、教學(xué)效果分析等方面。（3）根據(jù)各部分教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)思授課思路、技巧，選擇合適的教學(xué)方法。2講授（1）要點(diǎn)準(zhǔn)確、推理正確、條理清晰、重點(diǎn)突出，能夠理論聯(lián)系實(shí)際，熟練地解答和講解例題。（2）采用多種教學(xué)方式（如啟發(fā)式教學(xué)、案例分析教學(xué)、討論式教學(xué)、多媒體示范教學(xué)等），注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。（3）能夠采用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學(xué)。（4）表達(dá)方式應(yīng)能便于學(xué)生理解

10、、接受，力求形象生動(dòng)，使學(xué)生在掌握知識(shí)的過(guò)程中，保持較為濃厚的學(xué)習(xí)興趣。3作業(yè)布置與批改學(xué)生必須完成規(guī)定數(shù)量的作業(yè)，作業(yè)必須達(dá)到以下基本要求：（1）按時(shí)按量完成作業(yè)，不缺交，不抄襲。（2）書(shū)寫(xiě)規(guī)范、清晰。（3）解題方法和步驟正確。教師批改和講評(píng)作業(yè)要求如下：（1）學(xué)生的作業(yè)要按時(shí)全部批改，并及時(shí)進(jìn)行講評(píng)。（2）教師批改和講評(píng)作業(yè)要認(rèn)真、細(xì)致，按百分制評(píng)定成績(jī)并寫(xiě)明日期。（3）學(xué)生作業(yè)的平均成績(jī)應(yīng)作為本課程總評(píng)成績(jī)中平時(shí)成績(jī)的重要組成部分。4課外答疑為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生更好地理解和消化所學(xué)知識(shí)、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和思維方式，培養(yǎng)其獨(dú)立思考問(wèn)題的能力，任課教師需每周安排一定時(shí)間進(jìn)行課外答疑與輔

11、導(dǎo)。5成績(jī)考核本課程考核的方式為閉卷筆試?？荚嚥扇〗炭挤蛛x，監(jiān)考由學(xué)院統(tǒng)一安排。有下列情況之一者，總評(píng)成績(jī)?yōu)椴患案瘢海?）缺交作業(yè)次數(shù)達(dá)1/3以上者。（2）缺課次數(shù)達(dá)本學(xué)期總授課學(xué)時(shí)的1/3以上者。（3）課程總評(píng)成績(jī)小于60分。五、考核方式（一）課程考核包括期末考試、平時(shí)及作業(yè)情況考核和實(shí)驗(yàn)考核，期末考試采用閉卷筆試。（二）課程成績(jī)=平時(shí)作業(yè)20%+測(cè)試20%+考勤及課堂練習(xí)10%+期末考試成績(jī)50%。具體內(nèi)容和比例如表所示。成績(jī)組成考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)權(quán)重考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)平時(shí)成績(jī)平時(shí)作業(yè)20%課后完成10-20個(gè)習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，計(jì)算全部作業(yè)

12、的平均成績(jī)?cè)侔?0%計(jì)入總成績(jī)。4-1、7-1測(cè)試20%每1-2章內(nèi)容結(jié)束后，對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理并考核，采取6-8道解答題目，總分100分進(jìn)行隨堂測(cè)試，測(cè)試實(shí)際得分按次數(shù)再平均得總測(cè)試分?jǐn)?shù)，最后總測(cè)試分?jǐn)?shù)按20%計(jì)入總成績(jī)。4-1、7-1、10-1考勤及課堂練習(xí)10%以隨機(jī)的形式，在每章內(nèi)容進(jìn)行中或結(jié)束后，會(huì)適當(dāng)布置隨堂練習(xí)，主要考核學(xué)生課堂的聽(tīng)課效果和課后及時(shí)復(fù)習(xí)消化本章知識(shí)的能力，結(jié)合平時(shí)考勤，最后按10%計(jì)入總成績(jī)。4-1期末考試期末考試卷面成績(jī)50%試卷題型包括填空題、選擇題、計(jì)算題和證明題等，以卷面成績(jī)的50%計(jì)入課程總成績(jī)。 4-1、7-1、10-1注：考核環(huán)節(jié)應(yīng)體現(xiàn)公平、誠(chéng)信，如有抄襲作業(yè)、考核作弊等行為，總評(píng)成績(jī)記為不合格。（三）每個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方法如下：式中：Ai=平時(shí)作業(yè)占總評(píng)成績(jī)的權(quán)重課程目標(biāo)i在平時(shí)成績(jī)中的權(quán)重，Bi=測(cè)試成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的權(quán)重課程目標(biāo)i在期末成績(jī)中的權(quán)重。Ci=考勤及課堂練習(xí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的權(quán)重課程目標(biāo)i在期末成績(jī)中的權(quán)重。Di=期末成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的權(quán)重課程目標(biāo)i在期末成績(jī)中的權(quán)重。六、有關(guān)說(shuō)明