《數(shù)據(jù)科學的統(tǒng)計基礎(chǔ)》課程教學大綱

-7-《數(shù)據(jù)科學的統(tǒng)計基礎(chǔ)》教學大綱課程編號：121424A課程類型：□通識教育必修課□通識教育選修課eq\o\ac(□,√)學科基礎(chǔ)課□專業(yè)核心課□專業(yè)提升課□專業(yè)拓展課總學時：64講課學時：48實驗（上機）學時：16學分：4考試類型：eq\o\ac(□,√)考試□考查適用對象：數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)□是eq\o\ac(□,√)否適合作為其他專業(yè)學生的個性化選修課先修課程：微積分、線性代數(shù)、概率論一、教學目標本課程是針對統(tǒng)計學院數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)本科生開放的學科基礎(chǔ)課，是一門系統(tǒng)講授數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)的研究與應(yīng)用中所必備的統(tǒng)計學知識的課程。本課程旨在使學生理解并掌握統(tǒng)計思想、基本概念、主要原理和常用方法，同時使學生對數(shù)據(jù)科學的統(tǒng)計學與傳統(tǒng)統(tǒng)計學的區(qū)別加以認識，為學習后繼數(shù)據(jù)科學課程奠定必要的統(tǒng)計學思想和方法基礎(chǔ)。目標1：學會基本的數(shù)據(jù)處理方法，能完成日常的數(shù)據(jù)處理工作。目標2：學會簡單的統(tǒng)計模型，并能將實際問題模型化。目標3：學會使用簡單的統(tǒng)計軟件，能使用軟件進行日常統(tǒng)計分析。目標4：能運用數(shù)據(jù)分析，完成簡單的總結(jié)分析報告。目標5：培育有堅定理想信念、深厚愛國主義情懷、高尚道德情操，具有扎實統(tǒng)計專業(yè)學識，堅韌奮斗進取品格的愛國青年。二、教學內(nèi)容及其與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程的主要內(nèi)容涵蓋：數(shù)據(jù)的收集、探索性分析與可視化;數(shù)據(jù)的相關(guān)性與因果性;數(shù)據(jù)的重抽樣與降維;頻率統(tǒng)計與貝葉斯統(tǒng)計;點估計、區(qū)間估計和假設(shè)檢驗中的統(tǒng)計概念、理論與方法;數(shù)據(jù)挖掘、推斷與預測中統(tǒng)計原理、評價標準和常用方法。其中，點估計、區(qū)間估計和假設(shè)檢驗，以及對數(shù)據(jù)科學中的統(tǒng)計學思想的理解和應(yīng)用是本課程的重點和難點內(nèi)容。教學中主要采用講授法為主，講練結(jié)合的方式。要求學生做到課前預習課后練習，做好每章的課后習題。作業(yè)計入平時成績。本課程考核方式以筆試、閉卷方式進行，期末卷面成績占總成績的60%，期中測驗成績占總成績的20%，平時成績占總成績的20%，平時成績主要以平時作業(yè)、課堂考勤、課堂討論發(fā)言等情況綜合評定。三、各教學環(huán)節(jié)學時分配以表格方式表現(xiàn)各章節(jié)的學時分配，表格如下：教學課時分配序號章節(jié)內(nèi)容講課實驗其他合計1數(shù)據(jù)科學引論6062數(shù)據(jù)探索性分析6283隨機性、相關(guān)性和相依性6284數(shù)據(jù)降維及數(shù)據(jù)重抽樣6285頻率估計：估計與置信區(qū)間6286假設(shè)檢驗82107貝葉斯統(tǒng)計6288實例研究448合計4816064四、教學內(nèi)容第一章數(shù)據(jù)科學引論什么是數(shù)據(jù)科學（理解）數(shù)據(jù)科學中的統(tǒng)計學（理解）R語言基礎(chǔ)（掌握）教學重點、難點：本章的重點是數(shù)據(jù)科學及數(shù)據(jù)科學中所需要的統(tǒng)計學。課程的考核要求：理解數(shù)據(jù)科學的統(tǒng)計學與傳統(tǒng)統(tǒng)計學的差別。課程思政切入點：（1）統(tǒng)計學的發(fā)展歷程與我國科技的發(fā)展；2.統(tǒng)計素養(yǎng)與職業(yè)道德。第二章數(shù)據(jù)探索性分析數(shù)據(jù)的來源（了解）描述性統(tǒng)計（掌握、應(yīng)用）數(shù)據(jù)可視化（掌握、應(yīng)用）教學重點、難點：本章的重點是數(shù)據(jù)的描述性方法，利用描述性統(tǒng)計實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。課程的考核要求：掌握描述性統(tǒng)計方法，能夠運用R語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。課程思政切入點：（1）樣本的代表性要好，考察問題要全面；2.如何正確認識數(shù)據(jù)的誤差，生活中的一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)如何正確看待。第三章隨機性、相關(guān)性和相依性數(shù)據(jù)的隨機性（理解）相關(guān)系數(shù)和相關(guān)矩陣（掌握）數(shù)據(jù)的偽相關(guān)（理解）教學重點、難點：相關(guān)系數(shù)和相關(guān)矩陣的計算。課程的考核要求：掌握數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)計算公式。第四章數(shù)據(jù)降維及數(shù)據(jù)重抽樣充分統(tǒng)計量（掌握）主成分分析（掌握、應(yīng)用）因子分析（掌握、應(yīng)用）奇異值分解（理解）數(shù)據(jù)重抽樣方法（理解）教學重點、難點：本章的重點是常見的數(shù)據(jù)降維和重抽樣方法。課程的考核要求：掌握充分統(tǒng)計量的概念，掌握主成分分析和因子分析的基本原理并能進行實際應(yīng)用，理解常見的數(shù)據(jù)重抽樣方法的做法。第五章頻率估計：估計與置信區(qū)間課程思政切入點：（1）主成分相關(guān)的，有重復，所以工作中如何不做重復工作，交叉的處理。2.因子得分作評價，要注意評價的適用性，評價一個人或事物如何設(shè)計評價的準則。點估計（掌握）區(qū)間估計（掌握）估計的評價標準（掌握）教學重點、難點：區(qū)間估計的思想和計算方法。課程的考核要求：掌握矩估計、極大似然估計和區(qū)間估計的思想和計算方法，并能夠?qū)烙嫷男ЧM行評價。課程思政切入點：（1）估計區(qū)間的寬窄受各種因素影響，不用降低置信水平，縮小區(qū)間，讓人感覺估計的更準，誠實做人。2.如何看待置信水平，無法做出置信水平100%的區(qū)間，要求我們謙虛，不能百分百保證區(qū)間有用。第六章假設(shè)檢驗假設(shè)檢驗的基本概念（理解）假設(shè)檢驗的基本思想（掌握）兩類錯誤（掌握）顯著性水平（掌握）多重假設(shè)檢驗（掌握）教學重點、難點：假設(shè)檢驗的基本思想、步驟，第一類錯誤和顯著性水平。課程的考核要求：掌握假設(shè)檢驗的基本步驟，原假設(shè)設(shè)立的方法。課程思政切入點：（1）如何看到原假設(shè)，評價別人第一印象的重要性，學會正確評價別人。2.如何看待兩類錯誤，任何事情都有兩面性。第七章貝葉斯統(tǒng)計貝葉斯基本思想（理解）先驗分布和后驗分布（掌握）MCMC算法（掌握）貝葉斯推斷（掌握）教學重點、難點：貝葉斯統(tǒng)計的思想，后驗分布的計算方法，MCMC算法進行貝葉斯估計和推斷。課程的考核要求：掌握后驗分布的計算方法，應(yīng)用MCMC算法進行貝葉斯估計和推斷。第八章實例研究（理解、應(yīng)用）教學重點、難點：通過實際數(shù)據(jù)，運用R語言編程與演示，了解、學習并運用本課程涉及到統(tǒng)計學概念、方法和理論解決數(shù)據(jù)科學中的實際問題。復習思考題：1.數(shù)據(jù)科學中所需要的統(tǒng)計學知識有哪些？2.如何進行矩估計和極大似然估計？3.如何理解區(qū)間估計的置信度和假設(shè)檢驗的置信水平？4.貝葉斯統(tǒng)計與經(jīng)典統(tǒng)計學的區(qū)別？五、考核方式、成績評定本課程考核方式以筆試、閉卷方式進行。課程成績評定采用綜合評定方式，期末卷面成績占總成績的60%，期中測驗成績占總成績的20%，平時成績占總成績的20%，平時成績主要以平時作業(yè)、課堂考勤、課堂討論發(fā)言等情況綜合評定。六、主要參考書及其他內(nèi)容[1]James,G.,Witten,D.,Hastie,T.,Tibshirani,R.AnIntroductiontoStatisticalLearningwithApplicationsinR.紐約：Springer.2013年2月[2]Wasserman,Larry.AllofStatistics:AConciseCourseinStatisticalInference.紐約：Springer.2004年9月[3]M.H.DeGroot，M.J.Schervish.ProbabilityandStatistics.英國：Pearson.2011年1月[