《數(shù)據(jù)挖掘》課程教學(xué)大綱

應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)專業(yè)《數(shù)據(jù)挖掘》課程教學(xué)大綱（課程代碼：06122096）本課程教學(xué)大綱由數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院統(tǒng)計系討論制訂，數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院教學(xué)工作委員會審定，教務(wù)處審核批準(zhǔn)。一、課程基本信息課程名稱：數(shù)據(jù)挖掘課程代碼：06122096課程類別：專業(yè)拓展課程適用專業(yè)：應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)課程修讀性質(zhì)：選修先修課程：概率論、數(shù)理統(tǒng)計學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時二、課程目標(biāo)本課程支撐專業(yè)畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求3、畢業(yè)要求4、畢業(yè)要求5、畢業(yè)要求6，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：目標(biāo)1：理解數(shù)據(jù)挖掘的有關(guān)理論，包括對數(shù)據(jù)挖掘算法、計算機(jī)編程等基本理論的理解與應(yīng)用、對數(shù)據(jù)處理的理解及計算機(jī)軟件的應(yīng)用。目標(biāo)2：掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本思維方法和研究方法，了解數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用前景、以及數(shù)據(jù)挖掘行業(yè)最新進(jìn)展與發(fā)展動態(tài)，認(rèn)識數(shù)據(jù)挖掘行業(yè)中的崗位要求。目標(biāo)3：掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本理論、基本方法，具有文本挖掘、數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計軟件應(yīng)用等能力；熟悉數(shù)據(jù)挖掘的調(diào)研報告、研究方案設(shè)計及論文撰寫規(guī)范。目標(biāo)4：具有一定的創(chuàng)新意識和從事數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域科學(xué)研究的初步能力，有獲取數(shù)據(jù)挖掘最新技術(shù)知識和信息的基本能力。目標(biāo)5：能應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘的基本理論和方法，并對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，具備常用統(tǒng)計軟件（如SPSS、R等）的操作能力、數(shù)據(jù)挖掘計算能力和定量分析能力。課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求的關(guān)系：課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)12.基礎(chǔ)能力(H)2.1接受系統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維訓(xùn)練，具有良好的抽象思維、空間想象、數(shù)學(xué)演算和數(shù)學(xué)建模能力，具有扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；2.2具有良好的演繹推理能力，準(zhǔn)確計算能力，分析歸納能力及一定的科學(xué)研究能力。2.3能夠嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)復(fù)雜統(tǒng)計模型問題，驗證統(tǒng)計模型的合理性，并能正確分析、求解模型。課程目標(biāo)23.知識能力(H)3.1具有一定的統(tǒng)計思維能力，善于從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題；3.2具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，了解數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用前景；3.3了解統(tǒng)計學(xué)理論與方法的發(fā)展動態(tài)及其應(yīng)用前景。課程目標(biāo)34.專業(yè)能力(H)4.1能夠運用統(tǒng)計學(xué)知識的基本原理對復(fù)雜數(shù)據(jù)問題進(jìn)行建模。4.2能夠運用模型、圖表和文字等準(zhǔn)確有效地處理社會問題中復(fù)雜數(shù)據(jù)的預(yù)處理、建模、分析和展示等。4.3能夠通過撰寫報告、陳述發(fā)言、撰寫文稿、答辯等方式準(zhǔn)確而有效地表達(dá)專業(yè)見解，具有良好的文字與口頭表達(dá)能力。課程目標(biāo)45.創(chuàng)新意識(M)5.1具有一定的創(chuàng)新意識和批判意識，善于發(fā)現(xiàn)、提出問題；5.2具有初步的統(tǒng)計研究能力，具有一定的科學(xué)研究和實際工作能力；5.3具備發(fā)現(xiàn)問題和系統(tǒng)表述問題、分析問題的能力。課程目標(biāo)56.實踐能力(H)6.1掌握統(tǒng)計學(xué)的基本理論、基本知識、基本方法；具有采集、處理、分析數(shù)據(jù)的基本能力；6.2具有統(tǒng)計調(diào)查、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析與寫作、統(tǒng)計軟件應(yīng)用等能力；6.3掌握分析復(fù)雜統(tǒng)計模型問題的原理和算法，具備應(yīng)用統(tǒng)計軟件計算模型解，并進(jìn)行數(shù)值分析的能力；6.4能夠利用常用統(tǒng)計軟件MATLAB、SPSS、Excel、R等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求序號課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點難點教學(xué)方法學(xué)時1統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法概論1.統(tǒng)計學(xué)習(xí)的基本概念和學(xué)習(xí)要素課程目標(biāo)1重點：1.模型評估和模型選擇2.正則化和交叉驗證難點：3.正則化和交叉驗證4.泛化能力及問題講授法22.模型評估和模型選擇課程目標(biāo)23.正則化和交叉驗證課程目標(biāo)54.泛化能力及問題課程目標(biāo)32感知機(jī)1.感知機(jī)模型課程目標(biāo)3重點：1.感知機(jī)模型2.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法難點：3.感知機(jī)模型原理4.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法講授法、專題研討42.感知機(jī)學(xué)習(xí)策略課程目標(biāo)23.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法課程目標(biāo)53k近鄰法1.k近鄰算法課程目標(biāo)2重點：1.k近鄰算法2.k近鄰法的實現(xiàn)：kd樹難點：3.k近鄰模型4.k近鄰法的實現(xiàn)講授法、案例教學(xué)、專題研討62.k近鄰模型課程目標(biāo)33.k近鄰法的實現(xiàn)：kd樹課程目標(biāo)44樸素貝葉斯法1.樸素貝葉斯法的學(xué)習(xí)與分類課程目標(biāo)1重點：1.樸素貝葉斯法的基本原理2.樸素貝葉斯法的參數(shù)估計難點：3.樸素貝葉斯法的參數(shù)估計講授法、案例教學(xué)、專題研討42.樸素貝葉斯法的參數(shù)估計課程目標(biāo)35決策樹1.決策樹模型與學(xué)習(xí)課程目標(biāo)1重點：1.決策樹的生成與剪枝2.CART算法難點：3.特征選擇4.CART算法講授法、案例教學(xué)、專題研討42.特征選擇課程目標(biāo)23.決策樹的生成與剪枝課程目標(biāo)34.CART算法課程目標(biāo)56邏輯斯諦回歸與最大熵模型1.邏輯斯諦回歸模型課程目標(biāo)1重點：1.邏輯斯諦回歸模型2.最大熵模型難點：3.模型學(xué)習(xí)的最優(yōu)化算法講授法、案例教學(xué)、專題研討62.最大熵模型課程目標(biāo)33.模型學(xué)習(xí)的最優(yōu)化算法課程目標(biāo)47支持向量機(jī)1.線性可分支持向量機(jī)與硬間隔最大化課程目標(biāo)2重點：1.線性可分支持向量機(jī)與硬間隔最大化2.線性支持向量機(jī)與軟間隔最大化難點：3.非線性支持向量機(jī)與核函數(shù)講授法、案例教學(xué)、專題研討62.線性支持向量機(jī)與軟間隔最大化課程目標(biāo)33.非線性支持向量機(jī)與核函數(shù)課程目標(biāo)5根據(jù)課程目標(biāo)以及課程教學(xué)內(nèi)容理論性、抽象性強(qiáng)等特點，本課程教學(xué)以采用講授法為主，綜合運用案例教學(xué)、討論教學(xué)、專題研討等方法。各種教學(xué)方法要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和特點而定，不能千篇一律更不能附會使用。（一）講授法是教師通過口頭語言向?qū)W生描繪情境、敘述事實、解釋概念、論證原理和闡明規(guī)律的教學(xué)方法。其優(yōu)點在于信息量大，能使學(xué)生通過教師的說明、分析、論證、描述、設(shè)疑、解疑等教學(xué)語言，短時間內(nèi)獲得大量的系統(tǒng)的學(xué)科知識。運用時應(yīng)注意充分貫徹啟發(fā)式教學(xué)原則，講中有導(dǎo)，突出重點，留有余地，給學(xué)生思考、消化、融會貫通的時間，避免成為注入式、填鴨式教學(xué)。（二）討論教學(xué)法是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下圍繞某個主題而進(jìn)行探討、辨明是非真?zhèn)我垣@取知識的方法。其優(yōu)點在于能更好的發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思維能力、口頭表達(dá)能力，促進(jìn)學(xué)生靈活地運用知識。運用時應(yīng)注意討論的主題要有吸引力、要善于啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生、討論結(jié)束時要進(jìn)行小結(jié)。（三）案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法，其關(guān)鍵是提出一種課題情境，而教師在教學(xué)中扮演著設(shè)計者和激勵者的角色，鼓勵學(xué)生積極參與討論。其優(yōu)點在于能夠充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，發(fā)展其分析判斷能力，有利于實現(xiàn)教學(xué)相長。運用時應(yīng)注意案例的真實性、典型性以及與教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)性，注意教學(xué)過程的方向掌控與引導(dǎo)。（四）問題引導(dǎo)教學(xué)法是將課程的知識點以問題的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生在探索解決問題的思維活動中掌握知識、訓(xùn)練思維、發(fā)展智力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力的方法。其優(yōu)點在于使學(xué)生在問題及其解決中感受理論的價值和魅力，并在以“問題”為主線的教學(xué)活動中，學(xué)會思考、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會創(chuàng)造，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。在實施過程中，教師應(yīng)注意根據(jù)教學(xué)目的和內(nèi)容精心設(shè)計并提出難易適度、邏輯合理的問題。四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.統(tǒng)計學(xué)習(xí)的基本概念統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法概論5%課堂表現(xiàn)、課程論文2.樸素貝葉斯法的學(xué)習(xí)與分類樸素貝葉斯法3.決策樹模型與學(xué)習(xí)決策樹4.邏輯斯諦回歸模型邏輯斯諦回歸與最大熵模型課程目標(biāo)21.感知機(jī)學(xué)習(xí)策略感知機(jī)20%課程論文2.k近鄰算法k近鄰法3.特征選擇決策樹4.線性可分支持向量機(jī)與硬間隔最大化支持向量機(jī)課程目標(biāo)31.感知機(jī)模型感知機(jī)30%課程論文2.k近鄰模型k近鄰法3.樸素貝葉斯法的參數(shù)估計樸素貝葉斯法4.決策樹的生成與剪枝決策樹5.線性支持向量機(jī)與軟間隔最大化支持向量機(jī)課程目標(biāo)41.k近鄰法的實現(xiàn)：kd樹k近鄰法20%課程論文2.模型學(xué)習(xí)的最優(yōu)化算法邏輯斯諦回歸與最大熵模型課程目標(biāo)51.正則化和交叉驗證統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法概論25%課程論文2.感知機(jī)學(xué)習(xí)算法感知機(jī)3.CART算法決策樹4.非線性支持向量機(jī)與核函數(shù)支持向量機(jī)評分依據(jù)：考核方式為課程論文，課程論文的內(nèi)容與課程目標(biāo)的達(dá)成度須達(dá)到70%.課程論文評定標(biāo)準(zhǔn)：1．不及格（60分以下）：（1）文章的內(nèi)容與題目完全偏離；離題或大段抄襲別人的文章，并弄虛作假；（2）態(tài)度非常不認(rèn)真，內(nèi)容空洞，邏輯混亂，表達(dá)不清，語句不通。2．及格（60分）：（1）文章基本上按要求書寫，方法基本符合要求，基本獨立完成，但內(nèi)容不充實；（2）文章基本有條理，但結(jié)構(gòu)有缺陷；方法能基本說明問題，能對數(shù)據(jù)作出一般分析，但較單薄，對材料的挖掘缺乏應(yīng)有的深度，不夠全面；（3）文字表達(dá)基本清楚，文字基本通順；3．中等（70分）：（1）文章能夠聯(lián)系數(shù)據(jù)實際情況，內(nèi)容較充實，具有一定的科學(xué)性；（2）獨立完成，論點正確，但論據(jù)不充足或說理不透徹，對數(shù)據(jù)的本質(zhì)挖掘不夠深入；（3）材料較具體，文章結(jié)構(gòu)合理，層次比較清晰，有邏輯性，表達(dá)能力也較好；（4）基本符合正規(guī)學(xué)術(shù)論文格式要求，排版基本整齊、準(zhǔn)確。4．良好（80分）：（1）文章能運用所學(xué)方法的理論知識聯(lián)系實際，并能提出問題，分析問題。對所論述的問題有較強(qiáng)的代表性，有一定的個人見解，并有一定的理論深度；（2）數(shù)據(jù)來源具體。對數(shù)據(jù)的分析較充分，有說服力，聯(lián)系數(shù)據(jù)背景實際情況，但不夠透徹；（3）文章結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，層次清晰，行文規(guī)范，條理清楚，文字通順，書寫工整，圖表正確、清楚，數(shù)字準(zhǔn)確；（4）合正規(guī)學(xué)術(shù)論文格式要求，排版整齊、準(zhǔn)確。5.優(yōu)秀（90分）：（1）文章能運用所學(xué)的理論知識聯(lián)系實際，并能提出問題，分析問題。對所論述的問題有很強(qiáng)的代表性，有深刻的挖掘成果和理論深度；（2）數(shù)據(jù)來源真實具體，有社會意義。對數(shù)據(jù)的分析充分，有說服力，聯(lián)系實際情況，論述透徹；（3）文章結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，層次清晰，行文規(guī)范，條理清楚，文字通順，書寫工整，圖表正確、清楚，數(shù)字準(zhǔn)確。（二）成績評定1.平時成績評定：（1）課堂表現(xiàn)（5分）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（10分）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計。如讓學(xué)生簡述對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解。（3）實驗報告（15分）：如通過課堂實驗設(shè)計、操作技能展示與匯報，訓(xùn)練學(xué)生的軟件實踐能力，使學(xué)生真正明確軟件操作技能在實際數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用，形成自己實際數(shù)據(jù)分析能力。（4）課堂考勤（10分）2.期末成績評定期末成績以課程論文的方式進(jìn)行考核。課終考核主要考察學(xué)生對基本概念、操作程序和具體方法的理解與運用等。方式為課程論文。要求學(xué)生掌握基本概念、操作程序，運用數(shù)據(jù)挖掘的具體方法解決實際問題。3.總成績評定總成績應(yīng)由平時考核成績和期末考核成績構(gòu)成，其構(gòu)成比例應(yīng)科學(xué)合理。總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）。五、其它說明（一）教材選用統(tǒng)計學(xué)習(xí)方法.李航主編.清華大學(xué)出版社,2012年.（二）主要參考書[1]機(jī)器學(xué)習(xí)實戰(zhàn)，HYPERLINK"/w