《統(tǒng)計(jì)軟件》課程教學(xué)大綱

《統(tǒng)計(jì)軟件》教學(xué)大綱課程名稱：統(tǒng)計(jì)軟件英文名稱：StatisticalSoftware課程編號：F094092671學(xué)分：3總學(xué)時(shí)/課內(nèi)實(shí)踐學(xué)時(shí)：48/課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0+課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)32+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)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)對象：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)課程簡介該課程作為應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程，將把有關(guān)統(tǒng)計(jì)理論、統(tǒng)計(jì)算法與實(shí)際問題緊密結(jié)合起來，運(yùn)用R軟件分析解決實(shí)際問題，為提高學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)打下良好基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)較為熟練地掌握有關(guān)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(jìn)行有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析；能較熟練地把一個(gè)實(shí)際問題轉(zhuǎn)換為統(tǒng)計(jì)問題并利用R軟件進(jìn)行編程求解。主要內(nèi)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(jì)分析等。本課程以講授法、案例教學(xué)和多媒體教學(xué)為主要教學(xué)方法，考核方式為考查。該課程以學(xué)生為中心，在授課過程中，將理論與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。通過案例教學(xué)，進(jìn)行愛國主義教育；結(jié)合教學(xué)內(nèi)容滲透辯證唯物主義思想，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神培養(yǎng)；加強(qiáng)知識發(fā)生過程教學(xué)，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(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)生分析問題和解決問題的的能力，促進(jìn)辯證唯物思想的完善。通過案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)生愛國主義情懷和科技報(bào)國的使命擔(dān)當(dāng)。2.知識目標(biāo)：理解R語言的基本思想和基本概念，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)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(xué)生的數(shù)據(jù)處理和管理能力，使其能夠熟練運(yùn)用R語言進(jìn)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(jì)分析方法。3.能力目標(biāo)：通過實(shí)踐案例和綜合練習(xí)，激發(fā)學(xué)生對數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)推斷的興趣，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用R語言解決實(shí)際問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)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(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系本課程的課程目標(biāo)對應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)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：知識要求1.2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；了解統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與方法的發(fā)展動態(tài)及其應(yīng)用前景。2畢業(yè)要求2：能力要求2.2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。32.4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)、知識更新和自我發(fā)展的能力。3畢業(yè)要求3：素質(zhì)要求3.1思想道德素質(zhì)。具有正確的人生觀、價(jià)值觀和道德觀，愛國、誠信、友善、守法，具有高度的社會責(zé)任感；具有良好的心理素質(zhì)和積極的人生態(tài)度。13.2知識素質(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。2，3課程教學(xué)安排課程共有7項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，具體安排如下。表2：課程教學(xué)安排表教學(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)R語言入門愛國主義教育、職業(yè)教育和科學(xué)精神培養(yǎng)224創(chuàng)建數(shù)據(jù)集科學(xué)精神培養(yǎng)246基本數(shù)據(jù)管理科學(xué)精神培養(yǎng)246圖形初階科學(xué)精神培養(yǎng)4610高級數(shù)據(jù)管理科學(xué)精神培養(yǎng)268基本圖形科學(xué)精神培養(yǎng)268基本統(tǒng)計(jì)分析科學(xué)精神培養(yǎng)和愛國主義教育246合計(jì)163248教學(xué)安排R語言介紹教學(xué)要求：了解R語言的由來和主要特點(diǎn)；掌握R語言的安裝配置和運(yùn)行；了解包的使用方法和R語言批處理。教學(xué)內(nèi)容：R語言介紹；R的安裝和運(yùn)行；包的使用方法；R語言的批處理重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：掌握R語言的安裝配置和運(yùn)行。（2）教學(xué)難點(diǎn)：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(yīng)用進(jìn)行介紹，進(jìn)行職業(yè)教育。（2）要求學(xué)生閱讀發(fā)明專利（城市離散交通網(wǎng)絡(luò)主動安全設(shè)計(jì)的R語言實(shí)現(xiàn)方法）和論文（基于r語言的支持向量機(jī)在信息安全與垃圾郵件識別中的應(yīng)用）等相關(guān)資料，幫助學(xué)生認(rèn)識到R語言在網(wǎng)絡(luò)信息安全等方面可以發(fā)揮的作用，幫助學(xué)生牢固樹立正確的網(wǎng)絡(luò)安全觀，建立保障網(wǎng)絡(luò)空間安全、人人有責(zé)的責(zé)任感和使命感。創(chuàng)建數(shù)據(jù)集教學(xué)要求：了解主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲數(shù)據(jù)類型、創(chuàng)建方式、結(jié)構(gòu)復(fù)雜度；能夠?qū)敫鞣N數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、匯報(bào)分析結(jié)果；能夠簡要總結(jié)實(shí)用的數(shù)據(jù)對象處理函數(shù)。教學(xué)內(nèi)容：R語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；R語言的數(shù)據(jù)的輸入；數(shù)據(jù)集的標(biāo)注；處理數(shù)據(jù)對象的實(shí)用函數(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：了解主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲數(shù)據(jù)類型、創(chuàng)建方式、結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。（2）教學(xué)難點(diǎn)：導(dǎo)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(biāo)點(diǎn)符號，中英文字母大小寫和運(yùn)算符等細(xì)節(jié)規(guī)則無處不在，常常決定一個(gè)程序的成敗，因此必須注重細(xì)節(jié)，培養(yǎng)細(xì)致的觀察能力和縝密的思維能力?；緮?shù)據(jù)管理教學(xué)要求：能夠創(chuàng)建新變量，進(jìn)行變量的重編碼、變量的重命名；掌握數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換；了解數(shù)據(jù)集的排序、合并與取子集。教學(xué)內(nèi)容：熟悉數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)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(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：掌握變量的重編碼、變量的重命名、數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)集的排序、合并與取子集（2）教學(xué)難點(diǎn)：能夠靈活運(yùn)用所學(xué)方法進(jìn)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(diǎn)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(jié)局問題，注重問題求解能力的培養(yǎng)。圖形初階教學(xué)要求：能夠進(jìn)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(biāo)軸；掌握組合多個(gè)圖形的方法。教學(xué)內(nèi)容：圖形的創(chuàng)建和保存；自定義符號、線條、顏色和坐標(biāo)軸；標(biāo)注文本和標(biāo)題；組合多個(gè)圖形。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：能夠修改圖形參數(shù)的定義符號、線條、顏色和坐標(biāo)軸。（2）教學(xué)難點(diǎn)：掌握組合多個(gè)圖形的方法。思政元素：2019年7月31日國際統(tǒng)計(jì)學(xué)年會（JSM）上，統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jì)應(yīng)用學(xué)做出的卓越貢獻(xiàn)。他是包括著名圖形可視化軟件包ggplot2在內(nèi)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(shí)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(dǎo)學(xué)生感受編程科學(xué)的力量，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，形成探索問題的科學(xué)精神。因?yàn)镽語言編程能力的提高，關(guān)鍵在于個(gè)人的學(xué)習(xí)。高級數(shù)據(jù)管理教學(xué)要求：熟練掌握數(shù)據(jù)管理中函數(shù)和控制結(jié)構(gòu)的用法。教學(xué)內(nèi)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(gòu)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)管理中函數(shù)和控制結(jié)構(gòu)的用法（2）教學(xué)難點(diǎn)：R函數(shù)的編寫思政元素：找尋數(shù)據(jù)進(jìn)行高級數(shù)據(jù)管理，提高學(xué)生分析問題和解決問題的的能力。基本圖形教學(xué)要求：掌握柱狀圖、餅圖、直方圖、密度圖、箱線圖和點(diǎn)圖等圖形的使用方法，獲取數(shù)據(jù)基本信息的圖形技術(shù)和統(tǒng)計(jì)方法。教學(xué)內(nèi)容：介紹可視化單個(gè)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(diǎn)圖和小提琴圖。重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）教學(xué)重點(diǎn)：使用R中的基本圖形描述數(shù)據(jù)（2）教學(xué)難點(diǎn)：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(jì)局網(wǎng)站公布的某一次次全國人口普查的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神?；窘y(tǒng)計(jì)分析教學(xué)要求：掌握分析兩變量間關(guān)系的基本方法，包括相關(guān)性、t檢驗(yàn)、卡方檢驗(yàn)和非參數(shù)方法。教學(xué)內(nèi)容：描述性統(tǒng)計(jì)分析、頻數(shù)表和列聯(lián)表、相關(guān)、t檢驗(yàn)、組間差異的非參數(shù)檢驗(yàn)、組間差異的可視化。重點(diǎn)難點(diǎn)：（3）教學(xué)重點(diǎn)：使用R中分析兩變量間關(guān)系（4）教學(xué)難點(diǎn)：對分析結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步論述思政元素：對我國經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)分析，提高學(xué)生分析問題和解決問題的的能力，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。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)容及要求序號教學(xué)類型教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求1上機(jī)R語言安裝、運(yùn)行、使用、應(yīng)用開發(fā)了解R的基本情況；理解R應(yīng)用的背景；掌握R語言安裝、運(yùn)行、使用。2上機(jī)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(zhì)；掌握創(chuàng)建、導(dǎo)入數(shù)據(jù)集的程序。3上機(jī)R