《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(shí)：32學(xué)時(shí)（理論16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)）先修課程：Python程序設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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(xiàng)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(yùn)用本課程中，即“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”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(rèn)識；使學(xué)生學(xué)會(huì)在工作中運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高工作效率。最終培養(yǎng)能夠運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行綜合創(chuàng)新的復(fù)合型人才。本課程共由四個(gè)模塊組成，分別是：數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)可視化模塊。四個(gè)模塊包含十個(gè)項(xiàng)目，分別是：天氣預(yù)報(bào)：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(jī)器學(xué)習(xí)方法、計(jì)算機(jī)“看懂”圖像：圖像分類方法、計(jì)算機(jī)“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(dòng)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(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)分析的整個(gè)生命周期：采集、存儲(chǔ)、分析、顯示；掌握數(shù)據(jù)分析工程的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力；熟練運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析的相關(guān)工具。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解機(jī)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(gè)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(jī)器學(xué)習(xí)算法完成數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)。課程目標(biāo)2：分小組完成項(xiàng)目，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的能力。小組首先自選項(xiàng)目，然后按照大數(shù)據(jù)分析的四個(gè)模塊分派任務(wù)，任務(wù)完成后進(jìn)行小組匯報(bào)。課程目標(biāo)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(xiàng)目管理和開發(fā)能力。課程目標(biāo)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(shí)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(dòng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，做對社會(huì)、對國家有用之人。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《大數(shù)據(jù)分析創(chuàng)新》課程教學(xué)目標(biāo)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(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)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(jìn)行分析。課程目標(biāo)1：了解機(jī)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(gè)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(jī)器學(xué)習(xí)算法完成數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)。H9.個(gè)人與團(tuán)隊(duì)9.1具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，能夠與團(tuán)隊(duì)其他成員進(jìn)行積極有效的溝通。課程目標(biāo)2：分小組完成項(xiàng)目，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的能力。小組首先自選項(xiàng)目，然后按照大數(shù)據(jù)分析的四個(gè)模塊分派任務(wù)，任務(wù)完成后進(jìn)行小組匯報(bào)。M11．項(xiàng)目管理11.2掌握數(shù)字媒體技術(shù)領(lǐng)域項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、開發(fā)流程和管理方法，具備基本的項(xiàng)目管理能力。課程目標(biāo)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(xiàng)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(biāo)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(shí)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(dòng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，做對社會(huì)、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(shí)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(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)1天氣預(yù)報(bào)：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(diǎn)：理解數(shù)據(jù)感知原理；難點(diǎn)：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(diǎn)：數(shù)據(jù)預(yù)處理的技術(shù)原理。難點(diǎn)：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(diǎn)：數(shù)據(jù)庫的增刪改查方法。難點(diǎn)：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(shí)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(diǎn)：數(shù)據(jù)分析的基本流程和技術(shù)原理。難點(diǎn):數(shù)據(jù)分析的工程實(shí)踐。241、35.預(yù)測未知：基本機(jī)器學(xué)習(xí)方法5.1機(jī)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(jī)器學(xué)習(xí)的基本流程，掌握分類算法的基本方法。重點(diǎn)：掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念和流程。難點(diǎn):掌握分類算法的原理和方法。21、46.計(jì)算機(jī)“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(diǎn)：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理；難點(diǎn):圖像分類模型和技術(shù)方法。241、47.計(jì)算機(jī)“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(diǎn)：自然語言處理的基本概念；難點(diǎn):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(diǎn)：自然語言處理的基本概念；難點(diǎn):文本分類方法。241、3、49.邀您見證大數(shù)據(jù)的美：動(dòng)態(tài)可視化技術(shù)（1）動(dòng)態(tài)可視化方法；（2）動(dòng)態(tài)可視化方法常用工具。教學(xué)要求：使學(xué)生了解動(dòng)態(tài)可視化方法，熟悉動(dòng)態(tài)可視化方法常用工具；重點(diǎn)：動(dòng)態(tài)可視化方法；難點(diǎn):動(dòng)態(tài)可視化實(shí)現(xiàn)步驟。11、310.化零為整：大數(shù)據(jù)案例分析10.1基于實(shí)際項(xiàng)目的大數(shù)據(jù)案例分析；10.2綜合大數(shù)據(jù)項(xiàng)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(xiàng)目的基本組成；重點(diǎn)：大數(shù)據(jù)項(xiàng)目開發(fā)的生命周期；難點(diǎn):大數(shù)據(jù)項(xiàng)目的系統(tǒng)架構(gòu)。11、4合計(jì)16162.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對應(yīng)的課程目標(biāo)1.數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理。實(shí)驗(yàn)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(jì)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：統(tǒng)計(jì)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握統(tǒng)計(jì)分析的基本概念和方法；熟練機(jī)器學(xué)習(xí)的步驟和方法。41、23.高級機(jī)器學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：高級機(jī)器學(xué)習(xí)分析實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求：了解大數(shù)據(jù)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：數(shù)據(jù)可視化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(jì)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(xiàng)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(jìn)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(bào)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(tái)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，圍繞教學(xué)項(xiàng)目和大數(shù)據(jù)分析的生命周期構(gòu)建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中使用現(xiàn)實(shí)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(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)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(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),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(biāo)準(zhǔn)化,2022(08):46-49.（3）丁伶敏,呂建友.探討云計(jì)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(bào),2022,22(02):176-184,188.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）計(jì)算機(jī)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(biāo)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(jià)細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)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(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。√√√444實(shí)驗(yàn)30（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?205小組匯報(bào)18（1）要求學(xué)生分組進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)，主要考核學(xué)生各章節(jié)知識點(diǎn)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(xiàng)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(gè)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(gè)生命周期的熟練掌握和靈活應(yīng)用能力?！獭獭?51510合計(jì)：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(shí)驗(yàn)、小組匯報(bào)、期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)?？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(shí)驗(yàn)、小組匯報(bào)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(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答準(zhǔn)確率大于60%.。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)50實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳實(shí)、結(jié)論清晰、討論合理實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，能夠