《人工智能和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《人工智能和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號：13220841英文名稱：ArtificialIntelligenceandBigDataFundamentals學(xué)分：2.5學(xué)時：總學(xué)時48學(xué)時，其中理論32學(xué)時，實踐16學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、離散結(jié)構(gòu)、高級語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程類別：專業(yè)必修課授課對象：智能制造工程專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第3學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)人工智能是計算機科學(xué)理論基礎(chǔ)研究的重要組成部分,人工智能課程部分是智能制造工程專業(yè)的專業(yè)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解人工智能的提出、幾種智能觀、重要研究領(lǐng)域，掌握人工智能求解方法的特點；同時，掌握人工智能的基本概念、基本方法,會用知識表示方法、推理方法和機器學(xué)習(xí)等方法，求解簡單問題等。大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)成為IT行業(yè)主流技術(shù)。大數(shù)據(jù)課程部分為大數(shù)據(jù)提供了從數(shù)據(jù)的海量存儲、處理到應(yīng)用多方面的技術(shù),包括數(shù)據(jù)采集、海量數(shù)據(jù)存儲、非關(guān)系型數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化以及智能分析技術(shù)如模式識別、自然語言理解、應(yīng)用知識庫等。通過大數(shù)據(jù)課程部分的學(xué)習(xí)，能將大數(shù)據(jù)處理的相關(guān)原理和技術(shù),與實際工程應(yīng)用相結(jié)合,構(gòu)建相應(yīng)的大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用平臺。課程目標(biāo)1:了解人工智能的概念和人工智能的發(fā)展，了解國際人工智能的主要流派和路線，了解國內(nèi)人工智能研究的基本情況，熟悉人工智能的研究領(lǐng)域。課程目標(biāo)2：學(xué)習(xí)各種人工智能的基本理論及其應(yīng)用，拓展學(xué)術(shù)視野，重點掌握部分方法并能應(yīng)用于解決簡單實際問題。課程目標(biāo)3：了解大數(shù)據(jù)分析處理計算框架；大數(shù)據(jù)分析處理基本流程；大數(shù)據(jù)分析處理評測方法。課程目標(biāo)4：學(xué)習(xí)到數(shù)據(jù)分析的基本概念原理和經(jīng)典算法；能將所學(xué)的知識運用計算機復(fù)雜工程問題。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點1-4：掌握與智能裝備和智能制造系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)知識，并能用于解決智能制造復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)10.5課程目標(biāo)20.5指標(biāo)點2-1：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別和判斷智能制造工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)21指標(biāo)點4-2：能夠運用數(shù)據(jù)處理和分析方法，對智能制造復(fù)雜工程問題的實驗數(shù)據(jù)進行分析和解釋，通過信息綜合得到合理的結(jié)論。課程目標(biāo)30.4課程目標(biāo)40.6指標(biāo)點5-2：能夠針對智能制造復(fù)雜工程問題，選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代信息技術(shù)工具等進行建模、仿真和預(yù)測，并能在實踐中領(lǐng)會相關(guān)工具的局限性。課程目標(biāo)20.6課程目標(biāo)40.4三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1人工智能概念及發(fā)展歷史了解人工智能的起源與發(fā)展歷史、基本研究內(nèi)容、主要學(xué)派及其應(yīng)用。2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)12腦科學(xué)基礎(chǔ)了解人腦的生理及認(rèn)知機能。2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)了解感知機、前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等理論。2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24機器學(xué)習(xí)了解歸納學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)、統(tǒng)計學(xué)習(xí)、強化學(xué)習(xí)等理論。2講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25智能機器人了解智能機器人的體系結(jié)構(gòu)、機器人視覺系統(tǒng)、機器人規(guī)劃。4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26大數(shù)據(jù)概述掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本任務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘建模過程4講授式啟發(fā)式課程目標(biāo)37Python數(shù)據(jù)分析簡介熟悉Python數(shù)據(jù)分析工具相關(guān)設(shè)置4講授式練習(xí)式課程目標(biāo)3課程目標(biāo)48數(shù)據(jù)探索了解數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、特征分析、Python主要函數(shù)介紹4講授式練習(xí)式課程目標(biāo)3課程目標(biāo)49數(shù)據(jù)預(yù)處理了解數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換4講授式練習(xí)式課程目標(biāo)3課程目標(biāo)410挖掘建模掌握介紹分類預(yù)測、聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則等相關(guān)算法4講授式練習(xí)式課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標(biāo)1航空公司客戶價值分析針對航空公司客戶出行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)探索分析，預(yù)處理，模型構(gòu)建與檢驗。4綜合課程目標(biāo)2課程目標(biāo)42商品零售購物籃分析針對商品零售情況出行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)探索分析，預(yù)處理，模型構(gòu)建與檢驗。4綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33基于水色圖像的水質(zhì)評價針對水質(zhì)照片出行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)探索分析，預(yù)處理，模型構(gòu)建與檢驗。4綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)44家用熱水器用戶行為分析與事件識別針對家用熱水器采購記錄出行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)探索分析，預(yù)處理，模型構(gòu)建與檢驗。4綜合課程目標(biāo)1課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4合計16四、課程教學(xué)方法采用集中講授、討論、練習(xí)等教學(xué)方式。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時成績、章節(jié)測試和期末考核組成，均按百分制計分，其中期末考核成績占50%、章節(jié)測試成績占30%、課堂表現(xiàn)成績占20%、作業(yè)成績占10%。2.課程目標(biāo)達成考核與評價序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）課程目標(biāo)4（分值）合計1平時成績100100202章節(jié)測試510510303期末考核520101550課程目標(biāo)對應(yīng)分值20302525100（二）考核與評價標(biāo)準(zhǔn)1.平時成績考核與評價標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的有效分析與應(yīng)用。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的有效分析與應(yīng)用。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。能在一定程度上利用理論知識實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的有效分析與應(yīng)用。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的有效分析與應(yīng)用。2.章節(jié)測試與評價標(biāo)準(zhǔn)章節(jié)測試根據(jù)測試題目及評分標(biāo)注進行打分（百分制）。3.期末試卷考核與評價標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計期末考核試題，綜合檢驗學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《人工智能導(dǎo)論》，莫宏偉主編，人民郵電出版社，2020年7月版；2．《Python數(shù)據(jù)