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《python大數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)崙?zhàn)》課程教學(xué)大綱課程代碼:學(xué)分:4學(xué)時(shí):64(其中:講課學(xué)時(shí):50實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)學(xué)時(shí):14)先修課程:數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)適用專業(yè):信息與計(jì)算科學(xué)建議教材:黃恒秋主編.Python大數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)崙?zhàn)(微課版)[M].北京:人民郵電出版社.2020.開課系部:數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院一、課程的性質(zhì)與任務(wù)課程性質(zhì):選修(必修)。課程任務(wù):大數(shù)據(jù)時(shí)代,數(shù)據(jù)成為決策最為重要的參考之一,數(shù)據(jù)分析行業(yè)邁入了一個(gè)全新的階段。通過學(xué)習(xí)本課程,使得學(xué)生能夠掌握Python科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化、挖掘建模等基本技能,能夠針對(duì)基本的數(shù)據(jù)挖掘問題與樣例數(shù)據(jù),調(diào)用Python中的第三方擴(kuò)展包Numpy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn及關(guān)聯(lián)規(guī)則算法代碼,進(jìn)行處理、計(jì)算與分析,初步掌握深度學(xué)習(xí)框架TensorFlow2.0安裝及多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理及應(yīng)用舉例程序?qū)崿F(xiàn),學(xué)會(huì)基本的行業(yè)應(yīng)用實(shí)例。二、課程的基本內(nèi)容及要求第一章Python基礎(chǔ)(復(fù)習(xí))1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)Python及其發(fā)行版Anaconda的安裝與啟動(dòng)、Spyder開發(fā)工具的使用和Python新庫的安裝方法;(2)Python基本語法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):Python基本語法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活運(yùn)用;(2)難點(diǎn):Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活運(yùn)用。3.課程教學(xué)要求:(1)了解Python的安裝及界面基本使用技能;(2)理解Python基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及方法的使用;

(3)掌握Python基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用技能及循環(huán)、條件語句的應(yīng)用。第二章科學(xué)計(jì)算包Numpy1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)導(dǎo)入并使用Numpy創(chuàng)建數(shù)組;(2)數(shù)組的運(yùn)算、切片、連接及存取、排序與搜索;數(shù)組相關(guān)屬性與方法;2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):數(shù)組的切片、連接、改變形態(tài)。數(shù)組的相關(guān)方法;(2)難點(diǎn):數(shù)組的切片及改變形態(tài)。3.課程教學(xué)要求:(1)了解Numpy及導(dǎo)入使用;(2)理解數(shù)組的創(chuàng)建、切片、連接、存取、排序及搜索相關(guān)技能;

(3)掌握數(shù)組靈活切片的方法及數(shù)組連接、排序、搜索相關(guān)知識(shí)。第三章數(shù)據(jù)處理包Pandas1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)導(dǎo)入并使用Pandas創(chuàng)建數(shù)據(jù)框和序列;(2)數(shù)據(jù)框和序列相關(guān)屬性、方法的介紹及使用;(3)數(shù)據(jù)框和序列的訪問、切片及運(yùn)算;(4)外部數(shù)據(jù)文件的讀取及滾動(dòng)計(jì)算函數(shù)的使用。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):數(shù)據(jù)框、序列相關(guān)屬性、方法的應(yīng)用,數(shù)據(jù)框和序列數(shù)據(jù)的訪問、切片及相互之間的轉(zhuǎn)換。常用外部數(shù)據(jù)文件的讀??;(2)難點(diǎn):數(shù)據(jù)框、序列的訪問及切片。數(shù)據(jù)框、序列、數(shù)組、列表相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)換。3.課程教學(xué)要求:(1)了解Pandas導(dǎo)入及創(chuàng)建數(shù)據(jù)框和序列;(2)理解數(shù)據(jù)框和序列的訪問、切片及方法;

(3)掌握數(shù)據(jù)框和序列相關(guān)方法的靈活應(yīng)用,數(shù)據(jù)框、序列、數(shù)組、列表之間的相關(guān)轉(zhuǎn)換及運(yùn)用。第四章數(shù)據(jù)可視化包Matplotlib1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)導(dǎo)入并使用Matplotlib中的pyplot模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單繪圖;(2)Matplotlib中的pyplot模塊繪圖基本流程及原理;(3)利用Matplotlib中的yplot模塊繪制常見的圖形,包括散點(diǎn)圖、線性圖、柱狀圖、直方圖、餅圖、箱線圖和子圖。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):利用Matplotlib中的pyplot模塊進(jìn)行散點(diǎn)圖、線性圖、柱狀圖、直方圖、餅圖、箱線圖和子圖的繪制。懂得圖形中文字符的顯示及橫軸字符刻度,子圖的布局排列;(2)難點(diǎn):Matplotlib繪圖的基本流程及原理。3.課程教學(xué)要求:(1)了解Matplotlib中的pyplot模塊導(dǎo)入及簡(jiǎn)單使用方法;(2)理解利用Matplotlib中的pyplot模塊繪圖的基本流程及原理;

(3)掌握利用Matplotlib中的pyplot模塊繪制散點(diǎn)圖、線性圖、柱狀圖、直方圖、餅圖、箱線圖和子圖的方法,以及中文字符的顯示、橫軸字符刻度和子圖的布局排列。第五章機(jī)器學(xué)習(xí)與實(shí)現(xiàn)1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)導(dǎo)入Scikit-learn包及相關(guān)模塊;(2)缺失值填充、數(shù)據(jù)規(guī)范化或標(biāo)準(zhǔn)化、主成分分析降維及綜合評(píng)價(jià)、線性回歸、邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、K-均值聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則相關(guān)的模型、算法與原理;(3)利用Scikit-learn包相關(guān)模塊,完成案例教學(xué),包括均值、中位數(shù)、最頻繁值的缺失值填充策略,均值-方差、極差數(shù)據(jù)規(guī)范化或標(biāo)準(zhǔn)化,主成分分析降維及綜合評(píng)價(jià),線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性回歸預(yù)測(cè),邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),K-mean聚類;(4)布爾數(shù)據(jù)集的轉(zhuǎn)換、布爾關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘原理、一對(duì)一關(guān)聯(lián)規(guī)則與多對(duì)一關(guān)聯(lián)規(guī)則基本概念與程序?qū)崿F(xiàn)。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):均值、中位數(shù)、最頻繁值的缺失值填充策略,均值-方差、極差數(shù)據(jù)規(guī)范化或標(biāo)準(zhǔn)化,主成分分析降維及綜合評(píng)價(jià),線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性回歸預(yù)測(cè),邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),K-mean聚類,布爾數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換、一對(duì)一和多對(duì)一關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘相關(guān)原理的理解及程序?qū)崿F(xiàn);(2)難點(diǎn):主成分分析降維及綜合評(píng)價(jià),線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性回歸預(yù)測(cè),邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),K-mean聚類、布爾數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換、關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘相關(guān)原理的理解。3.課程教學(xué)要求:(1)了解Scikit-learn包及相關(guān)模塊導(dǎo)入及簡(jiǎn)單使用方法;(2)理解均值、中位數(shù)、最頻繁值的缺失值填充策略,均值-方差、極差數(shù)據(jù)規(guī)范化或標(biāo)準(zhǔn)化,主成分分析降維及綜合評(píng)價(jià),線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性回歸預(yù)測(cè),邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),K-mean聚類相關(guān)的基本原理與方法;

(3)掌握均值、中位數(shù)、最頻繁值的缺失值填充策略,均值-方差、極差數(shù)據(jù)規(guī)范化或標(biāo)準(zhǔn)化,主成分分析降維及綜合評(píng)價(jià),線性回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性回歸預(yù)測(cè),邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),K-mean聚類的程序?qū)崿F(xiàn)及案例應(yīng)用。(4)了解關(guān)聯(lián)規(guī)則的基本概念;理解布爾數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換及布爾關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的基本概念與程序?qū)崿F(xiàn)方法;掌握一對(duì)一、多對(duì)一關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的基本原理及程序?qū)崿F(xiàn)方法,并進(jìn)行案例應(yīng)用。第六章深度學(xué)習(xí)與實(shí)現(xiàn)1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)TensorFlow2.0的安裝及基本知識(shí);(2)多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理及程序?qū)崿F(xiàn);2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):TensorFlow2.0安裝及多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例程序?qū)崿F(xiàn);(2)難點(diǎn):多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理;3.課程教學(xué)要求:(1)深度學(xué)習(xí)基本概念;(2)了解多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理;(3)掌握TensorFlow2.0安裝及多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用舉例程序?qū)崿F(xiàn)。第7章基于財(cái)務(wù)與交易數(shù)據(jù)的量化投資分析1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)上市公司綜合評(píng)價(jià)、優(yōu)質(zhì)股票選擇、量化投資等基本概念;(2)基于總體規(guī)模與效率指標(biāo)的主成分分析綜合評(píng)價(jià)方法;(3)股票技術(shù)指標(biāo)分析及程序計(jì)算(4)數(shù)據(jù)預(yù)處理及訓(xùn)練、測(cè)試樣本劃分、邏輯回歸模型應(yīng)用(5)量化投資策略設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果分析。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)理解、指標(biāo)數(shù)據(jù)的選擇、預(yù)處理、程序?qū)崿F(xiàn);(2)難點(diǎn):業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)理解、模型的理解、場(chǎng)景應(yīng)用。3.課程教學(xué)要求:(1)了解上市公司綜合評(píng)價(jià)的基本概念及模型、股票技術(shù)分析指標(biāo)概念及計(jì)算方法;(2)理解業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、指標(biāo)數(shù)據(jù)選取、預(yù)處理、量化投資設(shè)計(jì)的基本原理、原則及流程;

(3)掌握指標(biāo)數(shù)據(jù)選取、預(yù)處理、程序?qū)崿F(xiàn)、量化投資策略設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的全部流程。第8章眾包任務(wù)定價(jià)優(yōu)化方案1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)可視化等基本概念及計(jì)算實(shí)現(xiàn)方法;(2)指標(biāo)的設(shè)計(jì)原理和計(jì)算公式;(3)數(shù)據(jù)獲取及指標(biāo)計(jì)算;(4)主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)模型的具體應(yīng)用場(chǎng)景及程序?qū)崿F(xiàn);(5)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):地理信息數(shù)據(jù)可視化,指標(biāo)設(shè)計(jì)原理、公式和程序?qū)崿F(xiàn),主成分分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)模型的具體應(yīng)用場(chǎng)景;(2)難點(diǎn):指標(biāo)設(shè)計(jì)原理、公式和程序?qū)崿F(xiàn)。3.課程教學(xué)要求:(1)了解地理信息數(shù)據(jù)處理的基本概念、方法和可視化;(2)根據(jù)具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景,設(shè)計(jì)指標(biāo)及程序?qū)崿F(xiàn);(3)掌握眾包任務(wù)定價(jià)特征指標(biāo)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、程序?qū)崿F(xiàn)及模型應(yīng)用。第9章地鐵站點(diǎn)日客流量預(yù)測(cè)1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)地鐵刷卡數(shù)據(jù)的理解;(2)刷卡數(shù)據(jù)日期排序及二分法數(shù)據(jù)處理思想;(3)基于二分法思想快速查找出每日的刷卡數(shù)據(jù),并匯總統(tǒng)計(jì)進(jìn)站和出站客流。(4)設(shè)計(jì)影響地鐵客流量的天氣、星期、節(jié)假日等因素指標(biāo),并進(jìn)行計(jì)算及特征分析;(5)構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地鐵日客流量預(yù)測(cè)模型。2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):二分法思想及數(shù)據(jù)快速查找,日進(jìn)站和出站客流統(tǒng)計(jì),天氣、星期、節(jié)假日影響因素指標(biāo)設(shè)計(jì)和計(jì)算,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型構(gòu)建及程序?qū)崿F(xiàn)。(2)難點(diǎn):二分法思想及數(shù)據(jù)快速查找程序代碼,日進(jìn)、出站客流計(jì)算。3.課程教學(xué)要求:(1)了解地鐵刷卡數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理、二分法快速查找數(shù)據(jù)的方法;(2)理解二分法快速查找數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的程序?qū)崿F(xiàn)思路;

(3)掌握基于二分法思想的數(shù)據(jù)處理方法、程序?qū)崿F(xiàn)及匯總統(tǒng)計(jì)進(jìn)站和出站客流,天氣、星期、節(jié)假日影響因素指標(biāo)設(shè)計(jì)和程序計(jì)算方法,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型構(gòu)建及程序?qū)崿F(xiàn)。第10章微博文本情感分析1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)文本數(shù)據(jù)的預(yù)處理,包括分詞、去掉停用詞、特征詞向量化、訓(xùn)練和測(cè)試集劃分;(2)支持向量機(jī)分類模型及實(shí)現(xiàn);(3)LSTM深度學(xué)習(xí)模型及實(shí)現(xiàn);2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):數(shù)據(jù)預(yù)處理、LSTM深度實(shí)習(xí)模型及程序?qū)崿F(xiàn);(2)難點(diǎn):LSTM深度學(xué)習(xí)模型原理及程序?qū)崿F(xiàn)。3.課程教學(xué)要求:(1)了解文本數(shù)據(jù)預(yù)處理的基本技能,包括分詞、去停用詞、特征詞向量化;(2)理解文本數(shù)據(jù)預(yù)處理的程序?qū)崿F(xiàn)思路和訓(xùn)練、測(cè)試集劃分;

(3)掌握文本數(shù)據(jù)預(yù)處理基本技能及支持向量機(jī)、LSTM深度學(xué)習(xí)模型程序?qū)崿F(xiàn)。第11章基于水色圖像的水質(zhì)評(píng)價(jià)1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)圖像的讀取、圖像數(shù)據(jù)處理,圖像顏色特征提取與計(jì)算方法;(2)基于支持向量機(jī)的圖像識(shí)別方法及程序?qū)崿F(xiàn);(3)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像識(shí)別方法和程序?qū)崿F(xiàn);2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):圖像數(shù)據(jù)處理和顏色特征提取、計(jì)算和程序?qū)崿F(xiàn),針對(duì)灰圖和彩圖的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別模型與程序?qū)崿F(xiàn);(2)難點(diǎn):卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型原理及程序?qū)崿F(xiàn)。3.課程教學(xué)要求:(1)了解圖像讀取、數(shù)據(jù)處理、顏色特征提取與計(jì)算的基本方法;(2)理解利用支持向量機(jī)模型與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行圖像識(shí)別的基本思路、流程和方法;

(3)掌握?qǐng)D像讀取、數(shù)據(jù)處理和顏色特征提取、支持向量機(jī)模型和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的程序?qū)崿F(xiàn)方法。第12章GUI可視化應(yīng)用開發(fā)1.課程教學(xué)內(nèi)容:(1)pycharm安裝及在pycharm中部署anaconda下的界面設(shè)計(jì)師(Designer)工具;(2)PyQt5基本使用方法及UI界面和PyQt5程序的轉(zhuǎn)換;(3)掌握界面設(shè)計(jì)師(Designer)工具的基本使用方法(4)水色圖像水質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及程序?qū)崿F(xiàn)(5)上市公司綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及程序?qū)崿F(xiàn)2.課程的重點(diǎn)、難點(diǎn):(1)重點(diǎn):GUI開發(fā)環(huán)境部署、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與程序交互的思想、界面設(shè)計(jì)及程序開發(fā);(2)難點(diǎn):系統(tǒng)設(shè)計(jì)與程序交互思想的理解、界面設(shè)計(jì)及程序開發(fā)具體實(shí)現(xiàn)。3.課程教學(xué)要求:(1)了解界面設(shè)計(jì)師工具的基本使用方法;(2)理解系統(tǒng)設(shè)計(jì)與程序交互實(shí)現(xiàn)思想,界面設(shè)計(jì)與程序開發(fā)的基本流程和方法。(3)掌握GUI開發(fā)環(huán)境部署,界面設(shè)計(jì)及程序開發(fā)具體實(shí)現(xiàn)方法,水色圖像水質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)和上市公司綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。三、實(shí)踐教學(xué)要求Python大數(shù)據(jù)分析與挖掘基礎(chǔ)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程,涉及數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析與探索、數(shù)據(jù)挖掘模型與算法、Python編程技能等。本課程要求學(xué)生會(huì)利用Python第三方擴(kuò)展包,進(jìn)行外部數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)處理、探索與分析、數(shù)據(jù)挖掘模型與算法應(yīng)用等,并初步掌握深度學(xué)習(xí)框架及主要模型應(yīng)用舉例程序?qū)崿F(xiàn),同時(shí)拓展應(yīng)用到主流行業(yè)領(lǐng)域中。本課程建議使用Python的集成開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行程序編寫及教學(xué),比如Anaconda、pycharm等。四、課程學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容理論教學(xué)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)內(nèi)容課外實(shí)驗(yàn)1第1章Python基礎(chǔ)10頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)2第2章科學(xué)計(jì)算包Numpy30頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)3第3章數(shù)據(jù)處理包Pandas52數(shù)據(jù)框切片、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算及連接頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)4第4章數(shù)據(jù)可視化包Matplotlib32子圖繪制及排列頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)5第5章機(jī)器學(xué)習(xí)與實(shí)現(xiàn)83分類、聚類應(yīng)用頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)6第6章深度學(xué)習(xí)與實(shí)現(xiàn)60頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)7第7章基于財(cái)務(wù)與交易數(shù)據(jù)的量化投資分析42上市公司綜合評(píng)價(jià)頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)8第8章眾包任務(wù)定價(jià)優(yōu)化方案40頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)9第9章地鐵站點(diǎn)日客流量預(yù)測(cè)40頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)10第10章微博文本情感分析42本章練習(xí)頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)11第11章基于水色圖像的水質(zhì)評(píng)價(jià)40頭歌平臺(tái)配套實(shí)驗(yàn)12第12章GUI可視化應(yīng)用開發(fā)43本章練習(xí)合計(jì)5014五、大綱說明1.教學(xué)手段:(1)理論與實(shí)

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