數(shù)據(jù)分析與建模教學大綱

《數(shù)據(jù)分析與建?！氛n程教學大綱課程代碼：030032126課程英文名稱：DataAnalysisandModeling課程總學時：32講課：32實驗：0上機：0適用專業(yè)：信息科學與工程學院各專業(yè)大綱編寫（修訂）時間：2017.5一、大綱使用說明（一）課程的地位及教學目標數(shù)據(jù)分析與建模是一門綜合運用分析、試驗、量化的手段對生產(chǎn)實踐、科學研究、軍事工程等各種實際問題建立數(shù)學模型并進行求解的應用數(shù)學。它系統(tǒng)地介紹數(shù)學模型、數(shù)學建模和建模過程中的常用方法與實例，為學生今后各專業(yè)課程的學習和工作時間打下必不可缺的專業(yè)基礎(chǔ)。通過本課程的學習，學生將達到以下要求：1．掌握數(shù)學模型的基本思想、方法與技巧。2．學會正確的分析、歸納的思維方式和思考習慣，能夠根據(jù)各種實際問題的不同情況采取不同方法建立數(shù)學模型。3．運用所學的知識和技巧進行數(shù)學模型的求解、分析、檢驗與評價。4．掌握有關(guān)計算機軟件的使用，提高解決復雜問題的能力。（二）知識、能力及技能方面的基本要求1.基本知識：學生應掌握與建模相關(guān)的數(shù)學和計算機軟件知識。2.基本理論和方法：掌握線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃、無約束最優(yōu)化、微分方程、最短路問題、數(shù)據(jù)統(tǒng)計描述與分析、回歸分析、計算機模擬以及插值與擬合等建模與求解的基本理論和方法。3.基本技能:掌握一定的解決實際建模問題的能力，能熟練運用計算機與相關(guān)軟件并具備相關(guān)的編程計算技能，掌握撰寫數(shù)據(jù)分析與建模論文或報告的能力。（三）實施說明1．教學方法：課堂講授中要重點對基本概念、基本方法和解題思路的講解；采用啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；引導和鼓勵學生通過實踐和自學獲取知識，培養(yǎng)學生的自學能力；增加討論課，調(diào)動學生學習的主觀能動性；注意培養(yǎng)學生提高利用各種媒體獲取技術(shù)資料的能力。講課要聯(lián)系實際并注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。2．教學手段：在教學中采用電子教案、CAI課件及多媒體教學系統(tǒng)等先進教學手段，以確保在有限的學時內(nèi)，全面、高質(zhì)量地完成課程教學任務。3．教學實施：教師在授課時可根據(jù)實際情況酌情安排各部分學時，后面的課時分配可供參考；可自行安排講授的章節(jié)順序，使之更符合學生的實際。（四）對先修課的要求學生應在學習《C語言程序設(shè)計》、《高等數(shù)學》、《線性代數(shù)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《數(shù)值分析》、《離散數(shù)學》等課程之后學習《數(shù)據(jù)分析與建?！?。（五）對習題課、實踐環(huán)節(jié)的要求1．對重點、難點章節(jié)應安排習題課，例題的選擇以培養(yǎng)學生消化和鞏固所學知識，用以解決實際問題為目的。對于學生完成的習題要檢查改錯。對每種建模方法，要讓學生上機實踐并給予指導，使學生確切掌握要領(lǐng)，付諸應用。學生在上機過程中可以采用MATLAB、Lingo以及Mathematics等軟件進行數(shù)學建模實驗，這些數(shù)學軟件可以提高數(shù)學建模效率。2．課后作業(yè)要少而精，內(nèi)容要多樣化，作業(yè)題內(nèi)容必須包括基本概念、基本理論及設(shè)計計算方面的內(nèi)容，作業(yè)要能起到鞏固理論，掌握計算方法和技巧，提高分析問題、解決問題能力，熟悉標準、規(guī)范等的作用，對作業(yè)中的重點、難點，課上應做必要的提示，并適當安排課內(nèi)講評作業(yè)。學生必須獨立、按時完成課外習題和作業(yè)，作業(yè)的完成情況應作為評定課程成績的一部分。（六）課程考核方式1.考核方式：考試。2.考核目標：在考核學生對數(shù)據(jù)分析與建?；局R、基本原理和方法的基礎(chǔ)上，重點考核學生的數(shù)學模型建立、數(shù)學模型求解和數(shù)學模型分析等數(shù)據(jù)分析與建模能力。3.成績構(gòu)成本課程的總成績主要由三部分組成：平時成績（包括作業(yè)情況、出勤情況、課題測驗等）占20%，期末考試成績占80%。（七）參考書目《數(shù)學建模與數(shù)學實驗（第4版）》，\o"更多同作者相關(guān)圖書"趙靜，\o"更多同作者相關(guān)圖書"但琦，\o"更多同作者相關(guān)圖書"嚴尚安

編，高等教育出版社，2014《數(shù)學模型（第四版）》，姜啟源，謝金星，葉俊編，高等教育出版社，2011《數(shù)學模型與數(shù)學建模（第3版）》，劉來福,黃海洋,曾文藝編，北京師范大學出版社，2009《數(shù)學建模算法與應用》，司守奎編，國防工業(yè)出版社，2011《大學數(shù)學（第二版）數(shù)學實驗》，蕭樹鐵編，高等教育出版社，2010二、中文摘要本課程是信息科學與工程學院全院學生公開選修的一門實踐性很強的課程。課程通過對數(shù)學建模與求解內(nèi)容的講授，使學生掌握數(shù)據(jù)分析與建模的基本知識、基本原理和基本方法，并具有針對實際問題的分析、建模、求解及檢驗的能力。本課程將為后續(xù)課程的學習以及相關(guān)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等奠定重要的基礎(chǔ)。三、課程學時分配表序號教學內(nèi)容學時講課實驗上機1緒論222數(shù)學軟件的使用223線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃與無約束最優(yōu)化444微分方程與差分方程225網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化446數(shù)據(jù)的統(tǒng)計描述227統(tǒng)計分析558計算機模擬229插值與擬合2210模糊綜合評判2211智能算法55合計3232四、教學內(nèi)容及基本要求第1部分緒論總學時(單位：學時):2講課:2具體內(nèi)容:1）數(shù)據(jù)分析與建模的基本概念2）數(shù)據(jù)分析與建模的特點和問題舉例3）數(shù)據(jù)分析與建模論文的撰寫方法重

點：1）數(shù)據(jù)分析與建模的基本概念2）數(shù)據(jù)分析與建模的重要性難

點：結(jié)合實際問題闡述數(shù)據(jù)分析與建模的特點第2部分數(shù)學軟件的使用總學時(單位：學時):2講課:2具體內(nèi)容：1）MATLAB程序設(shè)計與作圖2）LINGO程序設(shè)計3）MATHEMATICS程序設(shè)計重

點：

MATLAB程序設(shè)計難

點：數(shù)學軟件的靈活應用第3部分線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃與無約束最優(yōu)化總學時(單位：學時):4講課:4具體內(nèi)容：線性規(guī)劃模型用數(shù)學軟件求解線性規(guī)劃非線性規(guī)劃模型用數(shù)學軟件求解非線性規(guī)劃無約束最優(yōu)化問題的求解用數(shù)學軟件求解無約束最優(yōu)化重

點：用數(shù)學軟件求解線性規(guī)劃、無約束最優(yōu)化問題的求解難

點：用數(shù)學軟件求解非線性規(guī)劃第4部分微分方程與差分方程總學時(單位：學時):2講課:2具體內(nèi)容：微分方程模型微分方程的數(shù)值解法用數(shù)學軟件求解微分方程差分方程模型及解法重

點：用數(shù)學軟件求解微分方程難

點：微分方程的數(shù)值解法第5部分網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化總學時(單位：學時):4講課:4具體內(nèi)容：1）圖論的基本概念2）最短路問題及其算法3）最短路應用4）匹配與覆蓋5）最小生成樹問題重

點：最短路問題及其算法難

點：匹配與覆蓋第6部分數(shù)據(jù)的統(tǒng)計描述總學時(單位：學時):2講課:2具體內(nèi)容：1）數(shù)理統(tǒng)計的基本理論2）參數(shù)估計3）假設(shè)檢驗4）用數(shù)學軟件求解統(tǒng)計問題重

點：用數(shù)學軟件求解統(tǒng)計問題難

點：1）參數(shù)估計2）假設(shè)檢驗第7部分統(tǒng)計分析總學時(單位：學時):5講課:5具體內(nèi)容：1）回歸分析2）聚類分析3）判別分析4）主成分分析4）時間序列分析重

點：回歸分析、聚類分析難

點：

主成分分析、時間序列分析第8部分計算機模擬總學時(單位：學時):2講課:2具體內(nèi)容：模擬隨機數(shù)的產(chǎn)生蒙特卡羅法計算機模擬用數(shù)學軟件實現(xiàn)計算機模擬重

點：蒙特卡羅法計算機模擬難

點：蒙特卡羅法計算機模擬第9部分插值與擬合總學時(單位：學時):2講課:2具體內(nèi)容：插值原理用數(shù)學軟件求解插值問題擬合原理用數(shù)學軟件求解擬合問題重

點：用數(shù)學軟件求解插值、擬合問題難

點：插值原理擬合原理第10部分模糊綜合評判