《統(tǒng)計軟件》課程教學大綱

《統(tǒng)計軟件》教學大綱課程名稱：統(tǒng)計軟件英文名稱：StatisticalSoftware課程編號：F094092671學分：3總學時/課內實踐學時：48/課內實驗學時0+課內上機學時32+其它實踐學時0課程性質：必修課程開課單位：數(shù)數(shù)理科學與工程學院統(tǒng)計系基層教學組織適應對象：應用統(tǒng)計學專業(yè)課程簡介該課程作為應用統(tǒng)計學專業(yè)基礎課程，將把有關統(tǒng)計理論、統(tǒng)計算法與實際問題緊密結合起來，運用R軟件分析解決實際問題，為提高學生動手能力和綜合素質打下良好基礎。通過本課程的學習，應較為熟練地掌握有關R軟件的基本操作方法、基本句法以及常用的R函數(shù)；能根據(jù)給定的數(shù)據(jù)進行有關統(tǒng)計分析；能較熟練地把一個實際問題轉換為統(tǒng)計問題并利用R軟件進行編程求解。主要內容包括R語言介紹、創(chuàng)建數(shù)據(jù)集、圖形及分析、基本數(shù)據(jù)管理、高級數(shù)據(jù)管理、基本統(tǒng)計分析等。本課程以講授法、案例教學和多媒體教學為主要教學方法，考核方式為考查。該課程以學生為中心，在授課過程中，將理論與實際應用緊密結合。通過案例教學，進行愛國主義教育；結合教學內容滲透辯證唯物主義思想，對學生進行科學精神培養(yǎng)；加強知識發(fā)生過程教學，培養(yǎng)探索真善美的態(tài)度和精神。Asabasiccourseofappliedstatistics,thiscoursewillcloselycombinerelevantstatisticaltheoriesandstatisticalalgorithmswithpracticalproblems.Inthiscourse,Rsoftwareisusedtoanalyzeandsolvepracticalproblems.Thusagoodfoundationforimprovingstudents'hands-onabilityandcomprehensivequalitycanbelaid.Throughthestudyofthiscourse,thestudentsshouldbeproficientinthebasicoperationmethods,basicsyntaxandcommonRfunctionsofRsoftware.Meanwhile,thestudentsareabletoconductrelevantstatisticalanalysisaccordingtothegivendata.Inaddition,thestudentscantransformapracticalproblemintoastatisticalproblemanduseRsoftwareforprogrammingsolutionskillfully.ThemaincontentsincludeRlanguageintroduction,datasetcreation,graphicandanalysis,basicdatamanagement,advanceddatamanagement,basicstatisticalanalysis,etc.Themainteachingmethodsofthiscoursearelecturing,caseteachingandmultimediateaching,andtheexaminationmethodisexamination.Thecourseisfullystudent-centered.Inthecourseofteaching,thetheoriesandpracticalapplicationwillbecloselycombined.Throughcaseteaching,patriotismeducationcanbeobtained.ByCombiningtheteachingcontent,thedialecticalmaterialismthoughtcanbepenetratedandthescientificspirittrainingtothestudentscanbecarriedon.Andthen,theteachingofknowledgegenerationprocesscanbestrengthenandtheattitudeandthespiritofexploringtruth,goodnessandbeautycanbecultivated.課程目標1.思政目標：強化科學倫理教育，注重科學思維方法訓練和科學精神培養(yǎng)，提高學生分析問題和解決問題的的能力，促進辯證唯物思想的完善。通過案例教學，激發(fā)學生愛國主義情懷和科技報國的使命擔當。2.知識目標：理解R語言的基本思想和基本概念，培養(yǎng)學生對科學數(shù)據(jù)處理和分析的基本能力，包括數(shù)據(jù)集創(chuàng)建、數(shù)據(jù)管理和圖形初階的技能。提升學生的數(shù)據(jù)處理和管理能力，使其能夠熟練運用R語言進行高級數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)重塑和數(shù)據(jù)匯總操作，以及掌握基本統(tǒng)計分析方法。3.能力目標：通過實踐案例和綜合練習，激發(fā)學生對數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計推斷的興趣，促進學生運用R語言解決實際問題的能力，并培養(yǎng)學生獨立思考和創(chuàng)新的能力。Ideologicalandpoliticalgoals1:Strengthenscientificethicseducation,emphasizingthetrainingofscientificthinkingmethodsandthecultivationofscientificspirit,aimingtoenhancestudents'abilitiesinproblemanalysisandproblem-solving,therebypromotingtherefinementofdialecticalmaterialismthought.Throughcase-basedteaching,inspirestudents'patrioticsentimentsandasenseofmissionforservingthecountrythroughscienceandtechnology.Knowledgegoals2:TounderstandthefundamentalprinciplesandconceptsunderlyingRlanguage,thiscourseaimstocultivatestudents'basicskillsinscientificdataprocessingandanalysis,includingthecreationofdatasets,datamanagement,andelementarygraphicaltechniques.Itseekstosignificantlyimprovetheirdatahandlingandmanagementcapabilities,enablingthemtoproficientlyuseRlanguageforadvanceddatamanagementtaskssuchasreshapingdata,aggregatingdata,andmasteringfundamentalstatisticalanalysismethods.Abilitygoals3:Viapracticalcasestudiesandcomprehensiveexercises,thecourseisdesignedtoignitestudents'interestindataanalysisandstatisticalinference.ItfosterstheirabilitytoapplyRlanguagetoaddressreal-worldproblemsandnurturestheircapacityforindependentthinkingandinnovation.課程目標與畢業(yè)要求對應關系本課程的課程目標對應用統(tǒng)計學專業(yè)畢業(yè)要求指標點的支撐情況如表1所示：表1課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：知識要求1.2掌握統(tǒng)計學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)的特點選用恰當?shù)慕y(tǒng)計方法進行分析、推斷和預測；了解統(tǒng)計學理論與方法的發(fā)展動態(tài)及其應用前景。2畢業(yè)要求2：能力要求2.2具有較強的計算機操作技能，熟練應用主要的統(tǒng)計軟件、管理軟件及其他軟件編程，正確利用統(tǒng)計思想和方法分析判斷相關的計算結果。32.4具有理論聯(lián)系實際的能力和一定的創(chuàng)新能力，具備自主學習、知識更新和自我發(fā)展的能力。3畢業(yè)要求3：素質要求3.1思想道德素質。具有正確的人生觀、價值觀和道德觀，愛國、誠信、友善、守法，具有高度的社會責任感；具有良好的心理素質和積極的人生態(tài)度。13.2知識素質。具有扎實的統(tǒng)計專業(yè)理論功底，具備與統(tǒng)計工作密切相關的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理知識。2，3課程教學安排課程共有7項教學內容，具體安排如下。表2：課程教學安排表教學內容思政元素課堂教學學時實驗/實踐教學學時學時小計R語言入門愛國主義教育、職業(yè)教育和科學精神培養(yǎng)224創(chuàng)建數(shù)據(jù)集科學精神培養(yǎng)246基本數(shù)據(jù)管理科學精神培養(yǎng)246圖形初階科學精神培養(yǎng)4610高級數(shù)據(jù)管理科學精神培養(yǎng)268基本圖形科學精神培養(yǎng)268基本統(tǒng)計分析科學精神培養(yǎng)和愛國主義教育246合計163248教學安排R語言介紹教學要求：了解R語言的由來和主要特點；掌握R語言的安裝配置和運行；了解包的使用方法和R語言批處理。教學內容：R語言介紹；R的安裝和運行；包的使用方法；R語言的批處理重點難點：（1）教學重點：掌握R語言的安裝配置和運行。（2）教學難點：包的使用方法和R語言批處理。思政元素：（1）對本課程的發(fā)展和應用進行介紹，進行職業(yè)教育。（2）要求學生閱讀發(fā)明專利（城市離散交通網(wǎng)絡主動安全設計的R語言實現(xiàn)方法）和論文（基于r語言的支持向量機在信息安全與垃圾郵件識別中的應用）等相關資料，幫助學生認識到R語言在網(wǎng)絡信息安全等方面可以發(fā)揮的作用，幫助學生牢固樹立正確的網(wǎng)絡安全觀，建立保障網(wǎng)絡空間安全、人人有責的責任感和使命感。創(chuàng)建數(shù)據(jù)集教學要求：了解主要數(shù)據(jù)結構的存儲數(shù)據(jù)類型、創(chuàng)建方式、結構復雜度；能夠導入各種數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析、匯報分析結果；能夠簡要總結實用的數(shù)據(jù)對象處理函數(shù)。教學內容：R語言的數(shù)據(jù)結構；R語言的數(shù)據(jù)的輸入；數(shù)據(jù)集的標注；處理數(shù)據(jù)對象的實用函數(shù)。重點難點：（1）教學重點：了解主要數(shù)據(jù)結構的存儲數(shù)據(jù)類型、創(chuàng)建方式、結構復雜度。（2）教學難點：導入各種格式的數(shù)據(jù)。課程思政：R語言在編程過程中的標點符號，中英文字母大小寫和運算符等細節(jié)規(guī)則無處不在，常常決定一個程序的成敗，因此必須注重細節(jié)，培養(yǎng)細致的觀察能力和縝密的思維能力?；緮?shù)據(jù)管理教學要求：能夠創(chuàng)建新變量，進行變量的重編碼、變量的重命名；掌握數(shù)據(jù)類型的轉換；了解數(shù)據(jù)集的排序、合并與取子集。教學內容：熟悉數(shù)據(jù)類型的轉換；變量的創(chuàng)建和重編碼；數(shù)據(jù)集的排序、合并與取子集。重點難點：（1）教學重點：掌握變量的重編碼、變量的重命名、數(shù)據(jù)類型的轉換、數(shù)據(jù)集的排序、合并與取子集（2）教學難點：能夠靈活運用所學方法進行基本數(shù)據(jù)管理。思政元素：R語言涉及到的包和知識點繁多、抽象、難懂，在編程過程中常常會遇到新的問題，這就需要編程者具有創(chuàng)造新知識，解決新問題的能力。因此必須善于發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和結局問題，注重問題求解能力的培養(yǎng)。圖形初階教學要求：能夠進行圖形的創(chuàng)建和保存;能夠修改圖形參數(shù)的定義符號、線條、顏色和坐標軸；掌握組合多個圖形的方法。教學內容：圖形的創(chuàng)建和保存；自定義符號、線條、顏色和坐標軸；標注文本和標題；組合多個圖形。重點難點：（1）教學重點：能夠修改圖形參數(shù)的定義符號、線條、顏色和坐標軸。（2）教學難點：掌握組合多個圖形的方法。思政元素：2019年7月31日國際統(tǒng)計學年會（JSM）上，統(tǒng)計學會會長委員會（COPSS）將考普斯總統(tǒng)獎（TheCommitteeofPresidentsofStatisticalSocietiesAwards）頒發(fā)給了HadleyWickham以表彰他為統(tǒng)計應用學做出的卓越貢獻。他是包括著名圖形可視化軟件包ggplot2在內的諸多軟件包的開發(fā)者，其所開發(fā)的R軟件包在近一年（2018.8.1-2019.8.1）的時間里下載量突破1.3億次，近兩年下載量超過2億次，由此可見他給R社區(qū)帶來的巨大變化。通過科研故事引導學生感受編程科學的力量，培養(yǎng)學習興趣，形成探索問題的科學精神。因為R語言編程能力的提高，關鍵在于個人的學習。高級數(shù)據(jù)管理教學要求：熟練掌握數(shù)據(jù)管理中函數(shù)和控制結構的用法。教學內容：數(shù)值和字符處理函數(shù)、數(shù)據(jù)處理難題的一套解決方案、控制流、用戶自編函數(shù)、整合與重構重點難點：（1）教學重點：數(shù)據(jù)管理中函數(shù)和控制結構的用法（2）教學難點：R函數(shù)的編寫思政元素：找尋數(shù)據(jù)進行高級數(shù)據(jù)管理，提高學生分析問題和解決問題的的能力?；緢D形教學要求：掌握柱狀圖、餅圖、直方圖、密度圖、箱線圖和點圖等圖形的使用方法，獲取數(shù)據(jù)基本信息的圖形技術和統(tǒng)計方法。教學內容：介紹可視化單個變量分布的方法。對于類別型變量，有條形圖、餅圖以及比較新的扇形圖。對于數(shù)值型變量，有直方圖、密度圖、箱線圖、點圖和小提琴圖。重點難點：（1）教學重點：使用R中的基本圖形描述數(shù)據(jù)（2）教學難點：通過R中的基本圖形分析數(shù)據(jù)思政元素：采用國家統(tǒng)計局網(wǎng)站公布的某一次次全國人口普查的數(shù)據(jù)進行可視化展示，培養(yǎng)學生科學精神?；窘y(tǒng)計分析教學要求：掌握分析兩變量間關系的基本方法，包括相關性、t檢驗、卡方檢驗和非參數(shù)方法。教學內容：描述性統(tǒng)計分析、頻數(shù)表和列聯(lián)表、相關、t檢驗、組間差異的非參數(shù)檢驗、組間差異的可視化。重點難點：（3）教學重點：使用R中分析兩變量間關系（4）教學難點：對分析結果進行進一步論述思政元素：對我國經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行基本統(tǒng)計分析，提高學生分析問題和解決問題的的能力，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。課內實踐教學內容及要求表3：課內實踐教學內容及要求序號教學類型教學內容教學要求1上機R語言安裝、運行、使用、應用開發(fā)了解R的基本情況；理解R應用的背景；掌握R語言安裝、運行、使用。2上機創(chuàng)建數(shù)據(jù)集了解數(shù)據(jù)集概念；理解數(shù)據(jù)集的性質；掌握創(chuàng)建、導入數(shù)據(jù)集的程序。3上機R