數(shù)據(jù)分析與建模教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)分析與建?！氛n程教學(xué)大綱課程代碼：030032126課程英文名稱：DataAnalysisandModeling課程總學(xué)時：32講課：32實驗：0上機(jī)：0適用專業(yè)：信息科學(xué)與工程學(xué)院各專業(yè)大綱編寫（修訂）時間：2017.5一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學(xué)目標(biāo)數(shù)據(jù)分析與建模是一門綜合運(yùn)用分析、試驗、量化的手段對生產(chǎn)實踐、科學(xué)研究、軍事工程等各種實際問題建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解的應(yīng)用數(shù)學(xué)。它系統(tǒng)地介紹數(shù)學(xué)模型、數(shù)學(xué)建模和建模過程中的常用方法與實例，為學(xué)生今后各專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和工作時間打下必不可缺的專業(yè)基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將達(dá)到以下要求：1．掌握數(shù)學(xué)模型的基本思想、方法與技巧。2．學(xué)會正確的分析、歸納的思維方式和思考習(xí)慣，能夠根據(jù)各種實際問題的不同情況采取不同方法建立數(shù)學(xué)模型。3．運(yùn)用所學(xué)的知識和技巧進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的求解、分析、檢驗與評價。4．掌握有關(guān)計算機(jī)軟件的使用，提高解決復(fù)雜問題的能力。（二）知識、能力及技能方面的基本要求1.基本知識：學(xué)生應(yīng)掌握與建模相關(guān)的數(shù)學(xué)和計算機(jī)軟件知識。2.基本理論和方法：掌握線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃、無約束最優(yōu)化、微分方程、最短路問題、數(shù)據(jù)統(tǒng)計描述與分析、回歸分析、計算機(jī)模擬以及插值與擬合等建模與求解的基本理論和方法。3.基本技能:掌握一定的解決實際建模問題的能力，能熟練運(yùn)用計算機(jī)與相關(guān)軟件并具備相關(guān)的編程計算技能，掌握撰寫數(shù)據(jù)分析與建模論文或報告的能力。（三）實施說明1．教學(xué)方法：課堂講授中要重點對基本概念、基本方法和解題思路的講解；采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生通過實踐和自學(xué)獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；增加討論課，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；注意培養(yǎng)學(xué)生提高利用各種媒體獲取技術(shù)資料的能力。講課要聯(lián)系實際并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。2．教學(xué)手段：在教學(xué)中采用電子教案、CAI課件及多媒體教學(xué)系統(tǒng)等先進(jìn)教學(xué)手段，以確保在有限的學(xué)時內(nèi)，全面、高質(zhì)量地完成課程教學(xué)任務(wù)。3．教學(xué)實施：教師在授課時可根據(jù)實際情況酌情安排各部分學(xué)時，后面的課時分配可供參考；可自行安排講授的章節(jié)順序，使之更符合學(xué)生的實際。（四）對先修課的要求學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)《C語言程序設(shè)計》、《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《數(shù)值分析》、《離散數(shù)學(xué)》等課程之后學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)分析與建?！贰＃ㄎ澹α?xí)題課、實踐環(huán)節(jié)的要求1．對重點、難點章節(jié)應(yīng)安排習(xí)題課，例題的選擇以培養(yǎng)學(xué)生消化和鞏固所學(xué)知識，用以解決實際問題為目的。對于學(xué)生完成的習(xí)題要檢查改錯。對每種建模方法，要讓學(xué)生上機(jī)實踐并給予指導(dǎo)，使學(xué)生確切掌握要領(lǐng)，付諸應(yīng)用。學(xué)生在上機(jī)過程中可以采用MATLAB、Lingo以及Mathematics等軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模實驗，這些數(shù)學(xué)軟件可以提高數(shù)學(xué)建模效率。2．課后作業(yè)要少而精，內(nèi)容要多樣化，作業(yè)題內(nèi)容必須包括基本概念、基本理論及設(shè)計計算方面的內(nèi)容，作業(yè)要能起到鞏固理論，掌握計算方法和技巧，提高分析問題、解決問題能力，熟悉標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等的作用，對作業(yè)中的重點、難點，課上應(yīng)做必要的提示，并適當(dāng)安排課內(nèi)講評作業(yè)。學(xué)生必須獨(dú)立、按時完成課外習(xí)題和作業(yè)，作業(yè)的完成情況應(yīng)作為評定課程成績的一部分。（六）課程考核方式1.考核方式：考試。2.考核目標(biāo)：在考核學(xué)生對數(shù)據(jù)分析與建?；局R、基本原理和方法的基礎(chǔ)上，重點考核學(xué)生的數(shù)學(xué)模型建立、數(shù)學(xué)模型求解和數(shù)學(xué)模型分析等數(shù)據(jù)分析與建模能力。3.成績構(gòu)成本課程的總成績主要由三部分組成：平時成績（包括作業(yè)情況、出勤情況、課題測驗等）占20%，期末考試成績占80%。（七）參考書目《數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實驗（第4版）》，\o"更多同作者相關(guān)圖書"趙靜，\o"更多同作者相關(guān)圖書"但琦，\o"更多同作者相關(guān)圖書"嚴(yán)尚安

編，高等教育出版社，2014《數(shù)學(xué)模型（第四版）》，姜啟源，謝金星，葉俊編，高等教育出版社，2011《數(shù)學(xué)模型與數(shù)學(xué)建模（第3版）》，劉來福,黃海洋,曾文藝編，北京師范大學(xué)出版社，2009《數(shù)學(xué)建模算法與應(yīng)用》，司守奎編，國防工業(yè)出版社，2011《大學(xué)數(shù)學(xué)（第二版）數(shù)學(xué)實驗》，蕭樹鐵編，高等教育出版社，2010二、中文摘要本課程是信息科學(xué)與工程學(xué)院全院學(xué)生公開選修的一門實踐性很強(qiáng)的課程。課程通過對數(shù)學(xué)建模與求解內(nèi)容的講授，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)分析與建模的基本知識、基本原理和基本方法，并具有針對實際問題的分析、建模、求解及檢驗的能力。本課程將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及相關(guān)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等奠定重要的基礎(chǔ)。三、課程學(xué)時分配表序號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時講課實驗上機(jī)1緒論222數(shù)學(xué)軟件的使用223線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃與無約束最優(yōu)化444微分方程與差分方程225網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化446數(shù)據(jù)的統(tǒng)計描述227統(tǒng)計分析558計算機(jī)模擬229插值與擬合2210模糊綜合評判2211智能算法55合計3232四、教學(xué)內(nèi)容及基本要求第1部分緒論總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2具體內(nèi)容:1）數(shù)據(jù)分析與建模的基本概念2）數(shù)據(jù)分析與建模的特點和問題舉例3）數(shù)據(jù)分析與建模論文的撰寫方法重

點：1）數(shù)據(jù)分析與建模的基本概念2）數(shù)據(jù)分析與建模的重要性難

點：結(jié)合實際問題闡述數(shù)據(jù)分析與建模的特點第2部分?jǐn)?shù)學(xué)軟件的使用總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2具體內(nèi)容：1）MATLAB程序設(shè)計與作圖2）LINGO程序設(shè)計3）MATHEMATICS程序設(shè)計重

點：

MATLAB程序設(shè)計難

點：數(shù)學(xué)軟件的靈活應(yīng)用第3部分線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃與無約束最優(yōu)化總學(xué)時(單位：學(xué)時):4講課:4具體內(nèi)容：線性規(guī)劃模型用數(shù)學(xué)軟件求解線性規(guī)劃非線性規(guī)劃模型用數(shù)學(xué)軟件求解非線性規(guī)劃無約束最優(yōu)化問題的求解用數(shù)學(xué)軟件求解無約束最優(yōu)化重

點：用數(shù)學(xué)軟件求解線性規(guī)劃、無約束最優(yōu)化問題的求解難

點：用數(shù)學(xué)軟件求解非線性規(guī)劃第4部分微分方程與差分方程總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2具體內(nèi)容：微分方程模型微分方程的數(shù)值解法用數(shù)學(xué)軟件求解微分方程差分方程模型及解法重

點：用數(shù)學(xué)軟件求解微分方程難

點：微分方程的數(shù)值解法第5部分網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化總學(xué)時(單位：學(xué)時):4講課:4具體內(nèi)容：1）圖論的基本概念2）最短路問題及其算法3）最短路應(yīng)用4）匹配與覆蓋5）最小生成樹問題重

點：最短路問題及其算法難

點：匹配與覆蓋第6部分?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計描述總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2具體內(nèi)容：1）數(shù)理統(tǒng)計的基本理論2）參數(shù)估計3）假設(shè)檢驗4）用數(shù)學(xué)軟件求解統(tǒng)計問題重

點：用數(shù)學(xué)軟件求解統(tǒng)計問題難

點：1）參數(shù)估計2）假設(shè)檢驗第7部分統(tǒng)計分析總學(xué)時(單位：學(xué)時):5講課:5具體內(nèi)容：1）回歸分析2）聚類分析3）判別分析4）主成分分析4）時間序列分析重

點：回歸分析、聚類分析難

點：

主成分分析、時間序列分析第8部分計算機(jī)模擬總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2具體內(nèi)容：模擬隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生蒙特卡羅法計算機(jī)模擬用數(shù)學(xué)軟件實現(xiàn)計算機(jī)模擬重

點：蒙特卡羅法計算機(jī)模擬難

點：蒙特卡羅法計算機(jī)模擬第9部分插值與擬合總學(xué)時(單位：學(xué)時):2講課:2具體內(nèi)容：插值原理用數(shù)學(xué)軟件求解插值問題擬合原理用數(shù)學(xué)軟件求解擬合問題重

點：用數(shù)學(xué)軟件求解插值、擬合問題難

點：插值原理擬合原理第10部分模糊綜合評判