工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用教學(xué)大綱

《工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息Industrialbigdataanditsapplication總學(xué)時(shí)/學(xué)分32/2開設(shè)學(xué)期第四學(xué)期課程代碼BT0100264X0理論教學(xué)學(xué)時(shí)32適用專業(yè)智能制造工程課程類別工程基礎(chǔ)課程實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0先修課程概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、智能制造概論專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課程專業(yè)核心（必修）上機(jī)學(xué)時(shí)0工程實(shí)踐課程其它開課學(xué)院（部）機(jī)電工程學(xué)院二、課程簡介《工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用》是智能制造工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)核心必修課，系統(tǒng)地闡述了工業(yè)大數(shù)據(jù)概述、工業(yè)大數(shù)據(jù)感知與預(yù)處理、工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與計(jì)算平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)大數(shù)據(jù)分類與聚類、工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與知識圖譜、工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化、工業(yè)大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用等內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能運(yùn)用各種工業(yè)大數(shù)據(jù)感知技術(shù)、預(yù)處理技術(shù)、關(guān)聯(lián)分析方法、分類分析方法、聚類分析方法、人工智能方法、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)等處理和分析數(shù)據(jù)的能力，使學(xué)生能夠以工業(yè)大數(shù)據(jù)分析思維解決智能制造領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理與分析的復(fù)雜工程問題。三、課程的能力目標(biāo)通過本課程的教學(xué)，學(xué)生具備下列能力：課程目標(biāo)課程目標(biāo)內(nèi)容支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐畢業(yè)要求1.建模和求解能力能對工業(yè)大數(shù)據(jù)的感知、認(rèn)知與預(yù)處理以及可視化，采用適當(dāng)?shù)脑砗头椒ㄟM(jìn)行表達(dá)、認(rèn)知、處理與分析。2-3具備通過文獻(xiàn)輔助對復(fù)雜智能制造工程問題進(jìn)行建模和求解的能力，能運(yùn)用基本原理，分析過程的影響因素，證實(shí)解決方案的合理性。2.問題分析：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、表達(dá)智能制造領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，并通過文獻(xiàn)研究與分析提出解決問題的方法，形成解決復(fù)雜工程問題的有效思路。2.建模和仿真能力能對不同類型工業(yè)大數(shù)據(jù)，使用現(xiàn)代工程工具與方法，建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)測與仿真。5-2能夠針對智能制造領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段和現(xiàn)代工程工具進(jìn)行建模、預(yù)測與仿真，并能夠在實(shí)踐過程中領(lǐng)會相關(guān)工具的局限性。5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對智能制造領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的建模、預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)和教學(xué)環(huán)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系如下表：考核環(huán)節(jié)考核項(xiàng)目評價(jià)形式評價(jià)要素課程目標(biāo)比例平時(shí)表現(xiàn)隨堂測驗(yàn)課堂中通過雨課堂推送題目，以客觀題為主、主觀題為輔工業(yè)大數(shù)據(jù)的感知、認(rèn)知、預(yù)處理、分析方法評價(jià)，以雨課堂測試答題情況衡量。1、220課后作業(yè)每章結(jié)束后布置課后作業(yè)，以計(jì)算題為主工業(yè)大數(shù)據(jù)的預(yù)處理、分析方法評價(jià)，以課后作業(yè)完成質(zhì)量衡量。1、230期末期末考試閉卷考試，題型為選擇題、填空題、簡答題和計(jì)算題工業(yè)大數(shù)據(jù)的感知、認(rèn)知、預(yù)處理、分析方法評價(jià)，以答卷情況衡量。1、250四、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐畢業(yè)要求課程目標(biāo)學(xué)時(shí)主要教學(xué)內(nèi)容2-3目標(biāo)112緒論，包括：工業(yè)大數(shù)據(jù)概述、工業(yè)大數(shù)據(jù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系、工業(yè)大數(shù)據(jù)與智能制造的關(guān)系。工業(yè)大數(shù)據(jù)感知與預(yù)處理，包括：工業(yè)大數(shù)據(jù)來源、工業(yè)大數(shù)據(jù)感知、工業(yè)大數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)大數(shù)據(jù)預(yù)處理、工業(yè)大數(shù)據(jù)融合。工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與計(jì)算平臺，包括：工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)安全技術(shù)、計(jì)算框架、計(jì)算平臺Hadoop。5-2目標(biāo)220工業(yè)大數(shù)據(jù)分析，包括：工業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)描述方法、工業(yè)大數(shù)據(jù)對象關(guān)系計(jì)算方法、工業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析方法。工業(yè)大數(shù)據(jù)分類與聚類，包括：工業(yè)大數(shù)據(jù)分類、工業(yè)大數(shù)據(jù)聚類、工業(yè)大數(shù)據(jù)降維。工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與知識圖譜，包括：工業(yè)大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)、工業(yè)知識圖譜。工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化，包括：數(shù)據(jù)可視化概述、工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化流程、工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化常用方法。工業(yè)大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，包括：機(jī)械裝備故障診斷、基于SVM的滾動軸承剩余使用壽命預(yù)測、加工工藝優(yōu)化、生產(chǎn)周期預(yù)測。五、課程教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容具體內(nèi)容要求學(xué)生預(yù)期效果教學(xué)方式學(xué)時(shí)一、緒論(1)工業(yè)大數(shù)據(jù)概述認(rèn)知學(xué)生能認(rèn)知工業(yè)大數(shù)據(jù)簡介、特征、發(fā)展及處理框架，理解工業(yè)大數(shù)據(jù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造的關(guān)系，具備學(xué)習(xí)后續(xù)課程內(nèi)容能力。講授2(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系理解(3)工業(yè)大數(shù)據(jù)與智能制造的關(guān)系理解二、工業(yè)大數(shù)據(jù)感知與預(yù)處理(1)工業(yè)大數(shù)據(jù)來源認(rèn)知學(xué)生能認(rèn)知工業(yè)大數(shù)據(jù)來源，理解常用的工業(yè)大數(shù)據(jù)感知技術(shù)，具備數(shù)據(jù)感知的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)感知理解(3)工業(yè)大數(shù)據(jù)傳輸理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)通信協(xié)議、傳輸技術(shù)、預(yù)處理技術(shù)，具備數(shù)據(jù)傳輸與預(yù)處理的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(4)工業(yè)大數(shù)據(jù)預(yù)處理理解(5)工業(yè)大數(shù)據(jù)融合理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)融合技術(shù)、挑戰(zhàn)，認(rèn)知相關(guān)應(yīng)用案例，具備數(shù)據(jù)感知與應(yīng)用的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(6)案例分析分析三、工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與計(jì)算平臺(1)工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)、安全技術(shù)，具備存儲與管理工業(yè)大數(shù)據(jù)的能力。講授為主，小組討論為輔2(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)安全技術(shù)理解(3)計(jì)算框架認(rèn)知學(xué)生能認(rèn)知計(jì)算框架、計(jì)算平臺，具備應(yīng)用框架平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力。講授為主，小組討論為輔2(4)計(jì)算平臺Hadoop認(rèn)知四、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析(1)工業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)描述方法理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)描述方法、對象關(guān)系計(jì)算方法，具備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)對象關(guān)系計(jì)算方法理解(3)工業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析方法理解學(xué)生能理解網(wǎng)工業(yè)大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析方法，具備工業(yè)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的能力。講授為主，小組討論為輔2(4)案例分析分析五、工業(yè)大數(shù)據(jù)分類與聚類(1)工業(yè)大數(shù)據(jù)分類理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)分類，具備數(shù)據(jù)分類分析的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)聚類理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)聚類，具備數(shù)據(jù)聚類分析的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(3)工業(yè)大數(shù)據(jù)降維理解學(xué)生能理解工業(yè)大數(shù)據(jù)降維方法，具備工業(yè)大數(shù)據(jù)降維分析的能力。講授為主，小組討論為輔2(4)案例分析分析六、工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與知識圖譜(1)工業(yè)大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)認(rèn)知學(xué)生能認(rèn)知工業(yè)大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)模型，具備工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔22)工業(yè)知識圖譜理解學(xué)生能理解工業(yè)知識圖譜的概念、構(gòu)建，具備應(yīng)用知識圖譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力。講授為主，小組討論為輔2(3)案例分析分析七、工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化(1)數(shù)據(jù)可視化概述認(rèn)知學(xué)生能認(rèn)知數(shù)據(jù)可視化概念、流程，應(yīng)用各種工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化方法法，具備對數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的能力。講授為主，翻轉(zhuǎn)課堂為輔2(2)工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化流程認(rèn)知(3)工業(yè)大數(shù)據(jù)可視化常用方法理解(4)案例分析分析八、工業(yè)大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用(1)機(jī)械裝備故障診斷應(yīng)用學(xué)生能應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)分析方法，進(jìn)行機(jī)械裝備故障診斷、滾動軸承剩余使用壽命預(yù)測，具備對數(shù)據(jù)預(yù)測分析的能力。講授為主，小組討論為輔2(2)基于SVM的滾動軸承剩余使用壽命預(yù)測應(yīng)用(3)加工工藝優(yōu)化應(yīng)用學(xué)生能應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)分析方法，進(jìn)行加工工藝優(yōu)化、生產(chǎn)周期預(yù)測，具備對數(shù)據(jù)優(yōu)化分析的能力。講授為主，小組討論為輔2(4)生產(chǎn)周期預(yù)測應(yīng)用合計(jì)32六、課程思政案例序號案例名稱所屬章節(jié)案例教學(xué)目標(biāo)案例教學(xué)內(nèi)容1愛國情懷第一章培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷，同時(shí)樹立專業(yè)自信心。通過介紹工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺等優(yōu)秀案例，展示中國目前蓬勃發(fā)展的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。2工匠精神第四章培養(yǎng)學(xué)生耐久性，強(qiáng)調(diào)工匠精神的重要性。通過講解Apriori算法，計(jì)算頻繁項(xiàng)集需要多次重復(fù)掃描數(shù)據(jù)庫，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識“成功不是一蹴而就的，需要多維度培養(yǎng)和鍛煉自己的耐心”。3大局意識第五章培養(yǎng)學(xué)生大局意識，少數(shù)服從多數(shù)，以國家利益為重。通過講授K近鄰算法，未標(biāo)記樣本的類別由距離其最近的K個(gè)鄰居投票決定，體現(xiàn)少數(shù)服從多數(shù)的民主集中制。4探索創(chuàng)新第六章培養(yǎng)學(xué)生探究意識和創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)用科學(xué)知識解決實(shí)際問題。通過對民航數(shù)據(jù)分析，分析飛行數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)和飛行行為效能評估，樹立用科技解決實(shí)際問題的意識。七、考核方式與成績評定標(biāo)準(zhǔn)（a）綜合計(jì)分方法項(xiàng)目比例平時(shí)成績雨課堂隨堂測試課后作業(yè)50%20%30%期末成績期終考試50%總計(jì)100%（b）評分標(biāo)準(zhǔn)（b.1）平時(shí)成績情況（b.1.1）雨課堂隨堂測試隨堂測試表現(xiàn)情況得分能積極進(jìn)行隨堂測試，并能主動參加討論，發(fā)表比較新穎的觀點(diǎn)。90-100分按要求進(jìn)行隨堂測試，在老師的指導(dǎo)下能參加討論，發(fā)表觀點(diǎn)75-89分測試不積極，討論不積極，不發(fā)言。0-74分（b.1.2）課后作業(yè)平時(shí)作業(yè)表現(xiàn)情況得分作業(yè)嚴(yán)格按要求并及時(shí)完成；書寫清晰，表達(dá)正確，分析合理。正確率95%以上，沒有抄襲情況。90-100分作業(yè)按要求并及時(shí)完成；書寫清晰，表達(dá)較正確，分析較合理。正確率80%至95%，沒有抄襲情況。80-89分作業(yè)按要求不能及時(shí)完成，書寫基本清晰，分析基本正確、合理，正確率65%至80%，但改正及時(shí)，態(tài)度端正，作業(yè)能補(bǔ)充完成。70-79分作業(yè)不能及時(shí)完成，書寫潦草，正確率低于65%，老師指出后改正態(tài)度端正并能大部分補(bǔ)充完成。60-69分不能按照作業(yè)要求及時(shí)完成，書寫潦草不規(guī)范，老師指出后改正態(tài)度不端正不能及時(shí)補(bǔ)充完成。0-59分（b.2）期終考試期末考試成績：占總成績的50%。主要考核學(xué)生對本門課程基礎(chǔ)知識的掌握以及對所學(xué)知識的理解和運(yùn)用能力?？己嗽u定辦法：考試形式為閉卷考試，考試時(shí)間120分鐘，卷面成績總分為100分，考查2個(gè)課程目標(biāo)，按課程目標(biāo)對應(yīng)的課程內(nèi)容出題。（c）具體課程目標(biāo)考核評價(jià)方式及成績分配比例如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核與評價(jià)方式及成績比例（%）平時(shí)成績期末成績（權(quán)重0.5）目標(biāo)分值加權(quán)值（%）隨堂測試（權(quán)重0.2）課后作業(yè)（權(quán)重0.3）百分值加權(quán)值百分值加權(quán)值百分值加權(quán)值12-340830940203725-260127021603063合計(jì)100201003010050100備注：各考核環(huán)節(jié)所占比例可以根據(jù)教學(xué)安排進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。八、形成性評價(jià)評價(jià)名稱評價(jià)方式評價(jià)要求與內(nèi)容早期評教問卷調(diào)查，學(xué)生座談于課程開課后，根據(jù)課時(shí)長度，在開課后第2—4周內(nèi)進(jìn)行，以O(shè)BE理念為指導(dǎo)，關(guān)注學(xué)生對課程教學(xué)的評價(jià)、建議和需求，實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師的及時(shí)交流溝通，通過評課反饋使教師及時(shí)改進(jìn)教學(xué)工作。課程目標(biāo)達(dá)成期末評價(jià)問卷調(diào)查在課程結(jié)束后進(jìn)行，以O(shè)BE理念為指導(dǎo)，關(guān)注學(xué)生對課程目標(biāo)的達(dá)成情況及教師教學(xué)方式的建議，實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師的及時(shí)交流溝通與反饋促進(jìn)教師及時(shí)改進(jìn)教學(xué)工作。九、課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方法課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方法如下表：課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值學(xué)生平均得分各課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方法課程目標(biāo)1雨課堂隨堂測試40A10.2課后作業(yè)30B1期末考試40C1課程目標(biāo)2雨課堂隨堂測試60A20.2課后作業(yè)70B2期末考試60C2說明：A、B、C分別表示學(xué)生雨課堂隨堂測試、課后作業(yè)和期末考試的實(shí)際平均得分。十、參考資料1．張存吉，何佳龍，高興宇等著，工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2024年．2．張潔，呂佑龍，張朋等著，數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，2023年．執(zhí)筆人：張存吉審核人：

課程教學(xué)大綱審核表專業(yè)智能制造工程年級2021級課程代碼BT0100264X0課程名稱工業(yè)大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用序號指標(biāo)指標(biāo)內(nèi)涵是否滿足指標(biāo)要求及說明1課程基本信息課程代碼、課程名稱、課程性質(zhì)、學(xué)時(shí)、先修課等基本信息與培養(yǎng)方案相符滿足2課程簡介課程簡介能說明課程主要內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)后學(xué)生可掌握的知識、具備的能力和素質(zhì)滿足3課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系課程支撐的畢業(yè)要求（指標(biāo)點(diǎn)）與課程支撐矩陣相符滿足4課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的支撐關(guān)系明確、合理滿足5課程目標(biāo)能有效支撐畢業(yè)要求達(dá)成滿足6課程目標(biāo)課程目標(biāo)能體現(xiàn)立德樹人要求滿足7課程目標(biāo)規(guī)定了通過課程學(xué)習(xí)可取得的學(xué)習(xí)成效，內(nèi)涵表達(dá)清晰、可衡量滿足8課程內(nèi)容課程內(nèi)容能體現(xiàn)立德樹人根本要求滿足10能