《應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析》課程教學(xué)大綱

《應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析》教學(xué)大綱課程名稱(chēng)：應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析課程編號(hào)：F094092621英文名稱(chēng)：Appliedmultivariatestatisticalanalysis學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí) 學(xué)分：3學(xué)分開(kāi)課學(xué)期：第5學(xué)期適用專(zhuān)業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)課程類(lèi)別：理論課課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)核心課先修課程：高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)導(dǎo)論、數(shù)據(jù)采集與清洗、Python程序設(shè)計(jì)、概率論基礎(chǔ)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)一、課程的性質(zhì)及任務(wù)《應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析》課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課，是培養(yǎng)大數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)人才整體知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解多元統(tǒng)計(jì)分析在數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)中的地位與作用；了解常見(jiàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型；了解常見(jiàn)的數(shù)據(jù)分布與統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法；能夠理解多元正態(tài)分布中均值向量、協(xié)方差矩陣的意義，并掌握參數(shù)估計(jì)的計(jì)算方法；能夠理解有監(jiān)督學(xué)習(xí)與無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別；能夠應(yīng)用線(xiàn)性降維方法對(duì)多指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，并進(jìn)行后續(xù)的分類(lèi)、評(píng)價(jià)等分析；能夠應(yīng)用對(duì)應(yīng)分析方法對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)中的產(chǎn)品作定位分析、客戶(hù)畫(huà)像分析等；能夠應(yīng)用回歸分析對(duì)影響因素重要性作分析，對(duì)研究問(wèn)題的未來(lái)趨勢(shì)作預(yù)測(cè)并為決策提供理論依據(jù)；具備綜合應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析中的分類(lèi)方法、降維方法、相關(guān)方法等分析、解決各種多指標(biāo)數(shù)據(jù)問(wèn)題的能力。依據(jù)河北工程大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，本課程需要培養(yǎng)學(xué)生的能力是：能夠基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)原理，通過(guò)文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案（畢業(yè)要求指標(biāo)4-1）能夠主動(dòng)與其他學(xué)科背景的成員合作開(kāi)展工作（畢業(yè)要求指標(biāo)9-2）能及時(shí)跟蹤大數(shù)據(jù)及相關(guān)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，并就當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題發(fā)表自己的見(jiàn)解（畢業(yè)要求指標(biāo)10-1）具有良好的表達(dá)能力和專(zhuān)業(yè)的描述方式，能夠與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的溝通和交流（畢業(yè)要求指標(biāo)10-2）能夠在大數(shù)據(jù)工程實(shí)踐和研究活動(dòng)中根據(jù)需要撰寫(xiě)工作報(bào)告、設(shè)計(jì)文檔，以及口頭匯報(bào)、演講、談判等（畢業(yè)要求指標(biāo)10-4）二、課程目標(biāo)與要求2.1課程目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀，厚置學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷。能理解數(shù)據(jù)類(lèi)型，理解數(shù)據(jù)分布形態(tài)。能理解多元正態(tài)分布中總體參數(shù)的定義、幾何意義、計(jì)算方法。能理解統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的思想，掌握統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法。掌握常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法，能夠利用所學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析方法分析實(shí)際經(jīng)濟(jì)社會(huì)、工程管理等領(lǐng)域案例，為其就業(yè)與繼續(xù)深造打下必要而有用的基礎(chǔ)。突出專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)要求，使學(xué)生熟練掌握多元統(tǒng)計(jì)分析的常用方法，使學(xué)生具備一定的分析數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)和分析寫(xiě)作能力，為今后從事數(shù)據(jù)分析相關(guān)的工作打下良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。提升學(xué)生的數(shù)據(jù)分析的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、科學(xué)創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作及吃苦耐勞的精神，奠定學(xué)生從事統(tǒng)計(jì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。提升學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，算法設(shè)計(jì)，科學(xué)創(chuàng)新精神，適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代和數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代對(duì)人才的需求。

應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析課程教學(xué)大綱PAGE16PAGE1942.2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求二級(jí)指標(biāo)畢業(yè)要求12345678●●●●4-2能夠針對(duì)智能信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用等大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和測(cè)試平臺(tái)、獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.工程技術(shù)研究能力：能夠基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)原理并采用科學(xué)方法對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論?！瘛?-2能夠主動(dòng)與其他學(xué)科背景的成員合作開(kāi)展工作9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：具有健康的體魄和良好的綜合素質(zhì)，能夠正確理解多學(xué)科背景下團(tuán)隊(duì)中個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色，并承擔(dān)其責(zé)任與義務(wù)●10-1能及時(shí)跟蹤大數(shù)據(jù)及相關(guān)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，并就當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題發(fā)表自己的見(jiàn)解10.溝通與交流：具有溝通的能力、方法和技巧，能夠就大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫(xiě)報(bào)告及設(shè)計(jì)文稿，清晰表達(dá)和答辯；并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流?！瘛瘛?0-2具有良好的表達(dá)能力和專(zhuān)業(yè)的描述方式，能夠與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的溝通和交流●10-4能夠在大數(shù)據(jù)工程實(shí)踐和研究活動(dòng)中根據(jù)需要撰寫(xiě)工作報(bào)告、設(shè)計(jì)文檔，以及口頭匯報(bào)、演講、談判等2.3課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)矩陣序號(hào)課程目標(biāo)理論教學(xué)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課后作業(yè)1培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、價(jià)值觀，厚置學(xué)生愛(ài)國(guó)情懷。H2能理解數(shù)據(jù)類(lèi)型，理解數(shù)據(jù)分布形態(tài)。HL3能理解多元正態(tài)分布中總體參數(shù)的定義、幾何意義、計(jì)算方法。HL4能理解統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的思想，掌握統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的方法。HL5掌握常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法，能夠利用所學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析方法分析實(shí)際經(jīng)濟(jì)社會(huì)、工程管理等領(lǐng)域案例，為其就業(yè)與繼續(xù)深造打下必要而有用的基礎(chǔ)。HML6突出專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)要求，使學(xué)生熟練掌握多元統(tǒng)計(jì)分析的常用方法，使學(xué)生具備一定的分析數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)和分析寫(xiě)作能力，為今后從事數(shù)據(jù)分析相關(guān)的工作打下良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。HMM7提升學(xué)生的數(shù)據(jù)分析科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、科學(xué)創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作及吃苦耐勞的精神，奠定學(xué)生從事統(tǒng)計(jì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。HMM8提升學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，算法設(shè)計(jì)，科學(xué)創(chuàng)新精神，適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代和數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代對(duì)人才的需求。HHL注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)；M表示該能力在此環(huán)節(jié)有應(yīng)用要求；L表示該能力在此環(huán)節(jié)有所涉及。分布式存儲(chǔ)與計(jì)算課程教學(xué)大綱PAGE2PAGE2072.4目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)課程目標(biāo)1主要通過(guò)教師的言傳身教，在學(xué)生日常行為中有所涉及。主要通過(guò)課堂討論、課后交流、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的進(jìn)行考核。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程目標(biāo)2、3、4、5主要通過(guò)理論教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)，在課后作業(yè)中有所涉及。主要通過(guò)課堂測(cè)試、課后作業(yè)和期末考試中概念性、原理性題目進(jìn)行考核。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程目標(biāo)6主要通過(guò)理論教學(xué)環(huán)節(jié)、課后作業(yè)進(jìn)行培養(yǎng)，在課后作業(yè)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中有應(yīng)用要求。主要通過(guò)課堂測(cè)試，課后作業(yè)和期末考試中對(duì)多元數(shù)據(jù)分析原理、思想、數(shù)學(xué)模型、算法設(shè)計(jì)等進(jìn)行考核，在實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)為能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程目標(biāo)7主要通過(guò)理論教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)，在課后作業(yè)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中有應(yīng)用要求。主要通過(guò)課堂測(cè)試、課后作業(yè)中參數(shù)計(jì)算、性質(zhì)分析等題目進(jìn)行考核，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中體現(xiàn)為能給出符合要求的數(shù)值化結(jié)果、圖形化表示等。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程目標(biāo)8主要通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)，在課后作業(yè)中有所涉及。在課后作業(yè)中體現(xiàn)為能夠按照要求完成算法設(shè)計(jì)；在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行描述、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與解釋、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)結(jié)論。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。三、教學(xué)方法及手段理論教學(xué)以課堂講授為主，面向基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)確、扎實(shí)掌握，突出對(duì)原理的分析、對(duì)方法的總結(jié)以及理論體系的完整建立；理論教學(xué)強(qiáng)調(diào)將各種數(shù)據(jù)分析方法與工程管理中的實(shí)際情況緊密聯(lián)系，面向知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用；理論教學(xué)注重本課程與線(xiàn)性代數(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)導(dǎo)論、數(shù)據(jù)采集與清洗、Python程序設(shè)計(jì)、概率論基礎(chǔ)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等先修課程的聯(lián)系，以工程管理中的數(shù)據(jù)問(wèn)題作為本課程知識(shí)的應(yīng)用背景，結(jié)合多元數(shù)據(jù)分析原理的相關(guān)理論解釋本課程的有關(guān)概念和原理，基于數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)知識(shí)掌握多元數(shù)據(jù)分析、算法設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。理論教學(xué)與課內(nèi)練習(xí)相結(jié)合，進(jìn)行多元數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用與訓(xùn)練。課程強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)通過(guò)自學(xué)的方式消化、吸收課程的龐大知識(shí)量，并在此基礎(chǔ)上舉一反三。四、課程的基本內(nèi)容與教學(xué)要求第1章緒論[教學(xué)目的與要求]：了解多元統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀，了解多元統(tǒng)計(jì)分析的學(xué)習(xí)內(nèi)容及應(yīng)用背景，掌握常見(jiàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型及其分類(lèi)依據(jù)，掌握常見(jiàn)的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，掌握矩陣特征值、特征向量的計(jì)算方法及其幾何意義。[本章主要內(nèi)容]：1.1多元統(tǒng)計(jì)學(xué)（支撐課程目標(biāo)1）1.2數(shù)據(jù)預(yù)處理（支撐課程目標(biāo)2）1.3矩陣譜理論（支撐課程目標(biāo)1）[本章重點(diǎn)]：數(shù)據(jù)類(lèi)型及分類(lèi)依據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。矩陣特征值、特征向量。[本章難點(diǎn)]：數(shù)據(jù)類(lèi)型的分類(lèi)及轉(zhuǎn)化。第2章多元正態(tài)分布[教學(xué)目的與要求]：了解數(shù)據(jù)分布類(lèi)型及其意義，掌握多元正態(tài)分布的概念、參數(shù)性質(zhì)、參數(shù)幾何意義、參數(shù)的估計(jì)方法。[本章主要內(nèi)容]：2.1正態(tài)分布（支撐課程目標(biāo)3）2.2總體參數(shù)性質(zhì)（支撐課程目標(biāo)3）2.3參數(shù)估計(jì)（支撐課程目標(biāo)3）[本章重點(diǎn)]：多指標(biāo)問(wèn)題、統(tǒng)計(jì)向量。多元數(shù)據(jù)分布類(lèi)型。多元正態(tài)分布定義。均值向量、協(xié)方差、協(xié)方差矩陣、相關(guān)系數(shù)。獨(dú)立性與相關(guān)性?？傮w均值、總體方差、相關(guān)矩陣的性質(zhì)及計(jì)算?？傮w參數(shù)估計(jì)。協(xié)方差、相關(guān)系數(shù)的幾何意義與應(yīng)用。多元數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。[本章難點(diǎn)]：協(xié)方差的計(jì)算與幾何意義。相關(guān)系數(shù)的計(jì)算與幾何意義。相關(guān)與獨(dú)立的關(guān)系。第3章分布與檢驗(yàn)[教學(xué)目的與要求]：了解常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)量分布類(lèi)型，掌握假設(shè)檢驗(yàn)的思想和方法，掌握均值向量的假設(shè)檢驗(yàn)思想和方法，掌握協(xié)方差矩陣的假設(shè)檢驗(yàn)思想和方法，掌握常見(jiàn)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型選擇檢驗(yàn)方法。[本章主要內(nèi)容]：3.1抽樣分布（支撐課程目標(biāo)4）3.2均值向量的檢驗(yàn)（支撐課程目標(biāo)4）3.3協(xié)方差矩陣的檢驗(yàn)（支撐課程目標(biāo)4）3.4統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)（支撐課程目標(biāo)4）[本章重點(diǎn)]：統(tǒng)計(jì)量的分布。假設(shè)檢驗(yàn)的思想。假設(shè)檢驗(yàn)的步驟。假設(shè)檢驗(yàn)的解讀。均值向量檢驗(yàn)。協(xié)方差矩陣檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。[本章難點(diǎn)]：統(tǒng)計(jì)分布。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。第4章聚類(lèi)分析[教學(xué)目的與要求]：了解聚類(lèi)分析的思想、原理、背景及應(yīng)用領(lǐng)域，了解聚類(lèi)分析的研究目的和分析方法，掌握樣品距離和指標(biāo)距離的判定方法及異同點(diǎn)，掌握歐式距離與馬氏距離的異同，掌握5種類(lèi)間距的定義，掌握樹(shù)狀圖與冰柱圖的含義，掌握系統(tǒng)聚類(lèi)法、K-均值聚類(lèi)法的原理與方法。[本章主要內(nèi)容]：4.1聚類(lèi)分析（支撐課程目標(biāo)1、5）4.2距離和相似性度量（支撐課程目標(biāo)5、6、7）4.3系統(tǒng)聚類(lèi)法（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）4.4K-均值聚類(lèi)法（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）[本章重點(diǎn)]：距離和相似度。歐氏距離與馬氏距離。Pearson相關(guān)、Spearman相關(guān)、Kendall相關(guān)。樹(shù)狀圖和冰柱圖。五種類(lèi)間距。六種聚類(lèi)法。系統(tǒng)聚類(lèi)法。K-均值聚類(lèi)法。[本章難點(diǎn)]：樣品距離和類(lèi)間距離。距離和相似性。系統(tǒng)聚類(lèi)。第5章判別分析[教學(xué)目的與要求]：了解有監(jiān)督學(xué)習(xí)與無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)，了解有監(jiān)督判別與無(wú)監(jiān)督判別，了解常用的判別分析方法，了解常見(jiàn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，掌握距離判別法、貝葉斯判別法、Fisher判別法、線(xiàn)性判別法。[本章主要內(nèi)容]：5.1距離判別（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）5.2貝葉斯判別（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）5.3Fisher判別（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）5.4線(xiàn)性判別（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）[本章重點(diǎn)]：監(jiān)督判別與無(wú)監(jiān)督判別。距離判別。Bayes最大后驗(yàn)準(zhǔn)則。Bayes最小誤判準(zhǔn)則。Fisher判別。線(xiàn)性判別。[本章難點(diǎn)]：Bayes最大后驗(yàn)準(zhǔn)則。Bayes最小誤判準(zhǔn)則。Fisher判別。第6章主成份分析[教學(xué)目的與要求]：了解主成份分析的思想、數(shù)學(xué)原理，掌握由協(xié)方差矩陣、相關(guān)矩陣求主成份的數(shù)學(xué)模型，掌握主成份分析的性質(zhì)，掌握主成份評(píng)價(jià)的方法。[本章主要內(nèi)容]：6.1主成份模型（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）6.2主成份性質(zhì)（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）6.3主成份評(píng)價(jià)（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）[本章重點(diǎn)]：主成份分析思想。主成份分析數(shù)學(xué)原理。主成份分析數(shù)學(xué)模型。主成份分析性質(zhì)。主成份評(píng)價(jià)。[本章難點(diǎn)]：數(shù)學(xué)原理。數(shù)學(xué)模型。性質(zhì)及應(yīng)用。第7章因子分析[教學(xué)目的與要求]：了解因子分析的思想、數(shù)學(xué)原理，掌握因子分析的數(shù)學(xué)模型，掌握因子分析的性質(zhì)，掌握因子評(píng)價(jià)的方法。[本章主要內(nèi)容]：6.1因子分析模型（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）6.2因子分析步驟（支撐課程目標(biāo)5、6、7、8）[本章重點(diǎn)]：1.因子分析與主成份分析異同。2.因子分析數(shù)學(xué)原理。3.因子分析數(shù)學(xué)模型。4.影響分析性質(zhì)。5.因子評(píng)價(jià)。[本章難點(diǎn)]：1.數(shù)學(xué)原理。2.數(shù)學(xué)模型。3.性質(zhì)及應(yīng)用。五、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)5.1本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位和作用多元統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)是鞏固和擴(kuò)展課程理論知識(shí)的必要環(huán)節(jié)。理解統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指標(biāo)類(lèi)型。掌握統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。能夠應(yīng)用Python函數(shù)庫(kù)或者編程分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作聚類(lèi)分析、判別分析、主成份分析、因子分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析方法解決統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析問(wèn)題的能力，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)以及撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。5.2教學(xué)基本要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及設(shè)計(jì)，理解多元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的基本原理和一般實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，能夠熟練應(yīng)用Python軟件，為實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。根據(jù)聚類(lèi)分析、判別分析、主成份分析、因子分析的原理和數(shù)學(xué)模型，調(diào)用Python函數(shù)或編程處理多元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分類(lèi)、降維、評(píng)價(jià)等問(wèn)題，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求大綱基本內(nèi)容包括四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在16個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成。實(shí)驗(yàn)一聚類(lèi)分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握系統(tǒng)聚類(lèi)、K-均值聚類(lèi)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆治?，?shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、解讀數(shù)據(jù)的能力。要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的數(shù)據(jù)背景知識(shí)并參考課程所用教材完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)理論知識(shí)的理解。指導(dǎo)教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：課前預(yù)習(xí)內(nèi)容：系統(tǒng)聚類(lèi)的原理與步驟。樹(shù)狀圖與冰柱圖的意義。K-均值聚類(lèi)的步驟。類(lèi)的判別方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Python軟件，通過(guò)調(diào)用函數(shù)或編程應(yīng)用系統(tǒng)聚類(lèi)和K-均值聚類(lèi)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品數(shù)據(jù)的分類(lèi)，通過(guò)冰柱圖、樹(shù)狀圖解讀分類(lèi)過(guò)程，根據(jù)研究目的選擇分類(lèi)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)要求：能夠熟練使用Python軟件，能夠理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、讀懂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果可視化，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品數(shù)據(jù)的分類(lèi)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)要求撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二判別分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握距離判別、貝葉斯判別、Fisher判別、線(xiàn)性判別的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆治?，?shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、解讀數(shù)據(jù)的能力。要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的數(shù)據(jù)背景知識(shí)并參考課程所用教材完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)理論知識(shí)的理解。指導(dǎo)教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：課前預(yù)習(xí)內(nèi)容：判別分析的思想。距離判別的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。貝葉斯最大后驗(yàn)準(zhǔn)則和最小誤判準(zhǔn)則。Fisher判別準(zhǔn)則線(xiàn)性判別準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Python軟件，通過(guò)調(diào)用函數(shù)或編程應(yīng)用距離判別、貝葉斯判別、Fisher判別、線(xiàn)性判別方法實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品數(shù)據(jù)的分類(lèi)，根據(jù)研究目的實(shí)驗(yàn)對(duì)樣品數(shù)據(jù)的分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)要求：能夠熟練使用Python軟件，能夠理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒆x懂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果可視化，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品數(shù)據(jù)的分類(lèi)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)三主成份分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握主成份降維、主成份評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆治?，?shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、解讀數(shù)據(jù)的能力。要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的數(shù)據(jù)背景知識(shí)并參考課程所用教材完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)理論知識(shí)的理解。指導(dǎo)教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：課前預(yù)習(xí)內(nèi)容：主成份分析的原理與步驟。碎石圖意義。方差表的意義。成分矩陣。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Python軟件，通過(guò)調(diào)用函數(shù)或編程應(yīng)用主成份降維、主成份評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的降維，對(duì)樣品數(shù)據(jù)的排序，通過(guò)碎石圖、方差表、成分矩陣解讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)降維與評(píng)價(jià)的目的。實(shí)驗(yàn)要求：能夠熟練使用Python軟件，能夠理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、讀懂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果可視化，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維與評(píng)價(jià)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)四因子分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握因子分析、因子評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆治觯瑢?shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)。培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、解讀數(shù)據(jù)的能力。要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的數(shù)據(jù)背景知識(shí)并參考課程所用教材完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)理論知識(shí)的理解。指導(dǎo)教師為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果分析、處理由學(xué)生獨(dú)立完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求如下：課前預(yù)習(xí)內(nèi)容：因子分析的原理與步驟。因子載荷意義。成分矩陣。旋轉(zhuǎn)成分矩陣。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用Python軟件，通過(guò)調(diào)用函數(shù)或編程應(yīng)用因子降維、因子評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的降維，對(duì)樣品數(shù)據(jù)的排序，通過(guò)碎石圖、方差表、成分矩陣、旋轉(zhuǎn)成分矩陣解讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)降維與評(píng)價(jià)的目的。實(shí)驗(yàn)要求：能夠熟練使用Python軟件，能夠理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒆x懂實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果可視化，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維與評(píng)價(jià)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)要求撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5.4教學(xué)文件及教學(xué)形式教學(xué)文件：自編《多元統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》。教學(xué)形式主要包括：預(yù)習(xí)、課堂指導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)操作、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生自擬。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?、?shí)驗(yàn)描述及實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及解釋、總結(jié)及評(píng)價(jià)，要有完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、算法程序，用圖表表示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以理論聯(lián)系實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)，解讀實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法。5.5實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類(lèi)型實(shí)驗(yàn)類(lèi)別實(shí)驗(yàn)性質(zhì)1系統(tǒng)聚類(lèi)2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修2K-均值聚類(lèi)2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修3距離判別、2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修4Fisher判別2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修5貝葉斯判別2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修6主成份分析2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修7因子分析2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修8綜合評(píng)價(jià)2驗(yàn)證專(zhuān)業(yè)必修5.6本課程實(shí)驗(yàn)用到的儀器設(shè)備及儀表電腦、Python軟件。六、課程學(xué)時(shí)分配教學(xué)課次教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)與計(jì)劃時(shí)數(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)計(jì)劃時(shí)數(shù)1緒論理論課22正態(tài)分布理論課23總體參數(shù)理論課2４參數(shù)估計(jì)理論課25抽樣分布理論課26均值向量檢驗(yàn)、協(xié)方差檢驗(yàn)理論課27統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)理論課28聚類(lèi)分析、距離和相似性度量理論課29系統(tǒng)聚類(lèi)理論課210K-均值聚類(lèi)理論課211距離判別、貝葉斯判別理論課212Fisher判別、線(xiàn)性判別理論課213主成份模型理論課214主成份性質(zhì)與評(píng)價(jià)理論課215因子分析模型理論課216因子分析步驟理論課217實(shí)驗(yàn)一聚類(lèi)分析實(shí)驗(yàn)課418實(shí)驗(yàn)二判別分析實(shí)驗(yàn)課419實(shí)驗(yàn)三主成份分析實(shí)驗(yàn)課420實(shí)驗(yàn)四因子分析實(shí)驗(yàn)課4七、課程考核與成績(jī)?cè)u(píng)定7.1考核方式考核環(huán)節(jié)包括課程學(xué)習(xí)過(guò)程考核和期末考試，其中課程過(guò)程考核占總成績(jī)的40%，分別由課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行評(píng)定；期末考試成績(jī)占總成績(jī)的60%。各環(huán)節(jié)的比重如下?？己谁h(huán)節(jié)比重合計(jì)過(guò)程考核（平時(shí)成績(jī)）課堂表現(xiàn)10%50%作業(yè)10%實(shí)驗(yàn)30%期末成績(jī)期末測(cè)試50%50%總計(jì)100%100%7.2考核內(nèi)容及要求本課程為考試課?？己藘?nèi)容及分值分配如下。考核方式考核內(nèi)容分值課程目標(biāo)總分值期末考試50%數(shù)據(jù)類(lèi)型與數(shù)據(jù)預(yù)處理2～4目標(biāo)2100分聚類(lèi)分析的思想2～5目標(biāo)1判別分析的思想5～15目標(biāo)1主成份分析的思想5～15目標(biāo)1因子分析的思想5～10目標(biāo)1信均值向量、協(xié)方差矩陣的計(jì)算10～20目標(biāo)2、3、4、5聚類(lèi)、判別的性質(zhì)5～15目標(biāo)5、6、7、8主成份與因子的性質(zhì)15～30目標(biāo)5、6、7、8過(guò)程考核50%課堂表現(xiàn)課堂測(cè)試、出勤情況10目標(biāo)1、2、3、4、5、6、7、810分課后作業(yè)作業(yè)完成情況10目標(biāo)2、3、4、6、7、810分實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)出勤、算法設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告30目標(biāo)5、6、7、8100分7.3成績(jī)?cè)u(píng)定1.課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)總分10分，由課堂測(cè)試與課堂出勤情況評(píng)定。其中，課堂測(cè)試滿(mǎn)分5分，以客觀題（填空、選擇、判斷）為主，每學(xué)期隨堂測(cè)試10~20次，每次測(cè)試1~2道題目，每答錯(cuò)一道題目扣0.5分（直到扣滿(mǎn)5分為止）；課堂出勤滿(mǎn)分5分，缺勤一次扣1分，遲到或請(qǐng)假扣0.5分。2.課后作業(yè)課后作業(yè)總分10分，由作業(yè)完成情況評(píng)定。每學(xué)期布置作業(yè)5次，每次作業(yè)占2分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值標(biāo)準(zhǔn)描述課后作業(yè)2能夠按時(shí)認(rèn)真完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度認(rèn)真、書(shū)寫(xiě)清楚、分析計(jì)算正確。1.5能夠按時(shí)完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度較好、書(shū)寫(xiě)清楚、分析計(jì)算基本正確1能夠按時(shí)完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度一般、書(shū)寫(xiě)清楚、分析計(jì)算錯(cuò)誤較多0.5能夠按時(shí)完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度一般、書(shū)寫(xiě)不清楚、分析計(jì)算錯(cuò)誤較多0不交作業(yè)或作業(yè)態(tài)度不認(rèn)真、抄襲他人作業(yè)3.實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占所學(xué)課程的30%，即30分。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果，進(jìn)行綜合評(píng)定。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值標(biāo)準(zhǔn)描述實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)（10）10無(wú)遲到、早退現(xiàn)象，態(tài)度端正，積極回答問(wèn)題。8無(wú)遲到、早退現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程相對(duì)認(rèn)真，但不積極回答問(wèn)題。6無(wú)遲到、早退現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程不認(rèn)真。4有遲到、早退現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程不認(rèn)真。2有遲到、早退現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程不動(dòng)手，渾水摸魚(yú)0曠課實(shí)驗(yàn)報(bào)告（20）10有完整正確的實(shí)驗(yàn)原理圖，實(shí)驗(yàn)過(guò)程敘述