1、統(tǒng)計計算與應用軟件課程教學大綱（Statistical Calculation and Software）一、課程概況課程代碼：0806018學 分： 3學 時：48（其中：講授學時32，實驗學時16）先修課程：概率論、數(shù)理統(tǒng)計適用專業(yè)：應用統(tǒng)計學 建議教材：統(tǒng)計計算與軟件應用，肖華勇， 西北工業(yè)大學出版社，2009.5課程歸口：理學院課程的性質(zhì)與任務：統(tǒng)計計算與軟件是應用統(tǒng)計學專業(yè)的一門應用型的選修課程。內(nèi)容包括各種常用概率分布的分布函數(shù)、分位數(shù)的算法及程序?qū)崿F(xiàn)，各種常用隨機變量產(chǎn)生的算法與程序?qū)崿F(xiàn)，概率中典型問題的計算機模擬實驗，統(tǒng)計中假設檢驗、回歸分析、方差分析、聚類分析、判別分析、主成

2、分分析、因子分析、時間序列分析的基本方法和軟件實現(xiàn)。統(tǒng)計計算與軟件通過實際案例引導學生利用統(tǒng)計軟件來解決實際問題，使學生加深對概率的理解，提高對統(tǒng)計的應用能力，達到利用統(tǒng)計知識，結(jié)合統(tǒng)計軟件，解決實際問題的目的。二、課程目標目標1. 能解釋相關(guān)的專業(yè)術(shù)語，能用常用分布函數(shù)、分位數(shù)算法與程序處理數(shù)據(jù)。目標2. 能根據(jù)常用隨機變量產(chǎn)生算法與程序。目標3. 能根據(jù)概率理論與計算原理，實現(xiàn)實際問題中的概率計算及程序?qū)崿F(xiàn)。目標4. 能根據(jù)正態(tài)總體均值和方差的假設檢驗、兩組獨立樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗的原理及方法做出正確的假設檢驗并能運用軟件實現(xiàn)。目標5. 根據(jù)數(shù)據(jù)的分布特征，選用合適的回歸模型和方法

3、，進行回歸分析并使用軟件實行。目標6. 根據(jù)數(shù)據(jù)的分布特征，選用合適聚類分析、判別分析模型和方法，進行聚類分析、判別分析并使用軟件實行。目標7. 根據(jù)數(shù)據(jù)的分布特征，選用合適的主成分分析和因子分析模型和方法，進行主成分分析和因子分析并使用軟件實行。目標8. 根據(jù)數(shù)據(jù)的分布特征，選用合適的時間序列模型和方法，進行時間序列分析并使用軟件實行。本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求4-2（占該指標點達成度的10%）、畢業(yè)要求4-3（占該指標點達成度的10%）、畢業(yè)要求6-3（占該指標點達成度的7%）、畢業(yè)要求7-1（占該指標點達成度的10%）、畢業(yè)要求7-2（占該指標點達成度的10%）、畢業(yè)要求7-3（占

4、該指標點達成度的8%）、畢業(yè)要求9-1（占該指標點達成度的14%）、畢業(yè)要求9-2（占該指標點達成度的13%）、畢業(yè)要求10-1（占該指標點達成度的13%）和畢業(yè)要求10-2（占該指標點達成度的10%），對應關(guān)系如表所示。畢業(yè)要求指標點課程目標目標1目標2目標3目標4目標5目標6目標7目標8畢業(yè)要求7-1畢業(yè)要求7-2畢業(yè)要求7-3三、課程內(nèi)容及要求（一）常用分布函數(shù)、分位數(shù)算法與程序1.教學內(nèi)容（1）標準正態(tài)分布的分布函數(shù)和分位數(shù)的計算。（2）Beta分布、T分布、F分布、二項分布的分布函數(shù)。（3）分布、Poisson分布的分布函數(shù)和分位數(shù)的計算。2.基本要求（1）熟悉常用概率分布函數(shù)的基本

5、概念。（2）會常用概率分布函數(shù)的分位數(shù)的計算。3.思政元素 在大數(shù)據(jù)的背景下，組織學生討論基于自身的專業(yè)特點，思考自己能為國家綜合國力的提升做什么？引導學生努力學習專業(yè)知識，用現(xiàn)代統(tǒng)計理論知識及實用技能武裝自己，不斷提高自身素質(zhì)，樹立正確的人生觀和價值觀。（二）常用隨機變量產(chǎn)生算法與程序1.教學內(nèi)容（1）a，b上均勻分布。（2）正態(tài)分布。（3）指數(shù)分布。（4）分布、F（m，n）分布與T（n）分布。（5）Weibull分布的直接抽樣法。（6）對數(shù)正態(tài)分布的變換抽樣法。（7）Cauchy分布。（8）二項分布B（n，p）。（9）Poisson分布。（10）幾何分布。（11）負二項分布。2.基本要求（

6、1）熟悉常用隨機變量的分類及產(chǎn)生的算法原理。（2）熟悉常用隨機變量的性質(zhì)及其使用條件。（3）會常用隨機變量的算法程序及實現(xiàn)。3.思政元素（1）培養(yǎng)學生空間思維和空間想象能力（統(tǒng)計圖表）（2）強調(diào)物質(zhì)世界的多樣性和客觀性，體現(xiàn)分類的思想，尊重客觀規(guī)律、提升唯物思想（統(tǒng)計分布）（3）生活中處處滲透著數(shù)學美的思想。（統(tǒng)計分布的應用）（三）概率中的隨機模擬實驗1.教學內(nèi)容（1）電梯問題理論計算與模擬實驗。（2）信與信封匹配問題理論計算與模擬實驗。（3）投骰子問題理論計算與模擬實驗。（4）電力供應問題理論計算與模擬實驗。（5）報童問題理論計算與模擬實驗。（6）輪船相遇問題理論計算與模擬實驗。（7）蒲豐投

7、針問題理論計算與模擬實驗。（8）摸球問題理論計算與模擬實驗。（9）參數(shù)矩估計的理論計算與模擬實驗。（10）中心極限定理實驗2.基本要求（1）熟悉實際問題中的概率理論與計算原理。（2）會實際問題中的概率計算及程序?qū)崿F(xiàn)。3.思政元素（1）超市產(chǎn)品不合格追源問題、組裝型不合格商品問責各部件外包商問題、保險賠償問題，都會由參數(shù)檢驗和非參數(shù)檢驗的方法獲得，計算的結(jié)果影響到人們對源頭商家的誠信認同度，進而因為誠信問題減少或者停止合作。在授課時可以將諸如此類案例的計算結(jié)果與社會主義誠信觀穿插結(jié)合起來，引導學生樹立正確的意識:誠實守信是中華兒女的傳統(tǒng)美德，也是一個人的立身之本、立身之基，要做一個誠實誠懇、信守

8、承諾的人，傳承這種美德血脈。（2）數(shù)學期望又稱“均值”，也可以說是對未來的預期?？梢詮亩x出發(fā)，以案例為切入點，讓學生明白對未來要有切合實際的期望，并且要腳踏實地去實現(xiàn)。例如:有些學生平時不勤奮刻苦，寄希望于考試超常發(fā)揮;看到電視里有人中彩票大獎，便寄希望于“一夜暴富”或者賭博。可以通過對事件期望的計算分析出這類事件的成功概率極低，使學生明白未來事件的“均值”是基于之前事件的分布，不切實際的期望是難以實現(xiàn)的，唯有樹立合理的目標，注重平時的積累，踏實勤懇才能有所成。個人是這樣，實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化也是這樣，唯有從本國國情出發(fā)，走中國特色社會主義道路，才能實現(xiàn)中華民族的偉大復興。（四）假設檢驗1.教

9、學內(nèi)容（1）正態(tài)總體均值和方差的假設檢驗。（2）兩組獨立樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗。（3）分布的假設檢驗。2.基本要求（1）熟悉正態(tài)總體均值和方差的假設檢驗的原理及方法。（2）熟悉兩組獨立樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗的原理及方法。（3）會正態(tài)總體均值和方差的假設檢驗、兩組獨立樣本W(wǎng)ilcoxon秩和檢驗的軟件實現(xiàn)。3.思政元素（1）體現(xiàn)構(gòu)造的思想、定性分析的思想、數(shù)學建模的思想、數(shù)形結(jié)合的思想等（總體分布）（2）強調(diào)慎思和明辨的態(tài)度、善于分類的方法、相互聯(lián)系的方法和“歸納猜測驗證”（分布的假設檢驗）（五）回歸分析1.教學內(nèi)容（1）回歸分析的基本概念：函數(shù)與相關(guān)、回歸分析的主要內(nèi)容、回歸分析與

10、最小二乘的關(guān)系。（2）一元線性回歸：一元線性回歸方程、回歸方程的方差分析及顯著性檢驗、重復試驗情況、回歸直線的簡便求法，線性回歸的軟件實現(xiàn)。（3）非線性回歸的原理、方法及軟件實現(xiàn)。2.基本要求（1）熟悉回歸分析的基本概念。（2）會一元線性回歸和非線性回歸的方法。（3）會多元線性回歸的方法。（4）會非線性回歸的方法（5）能利用回歸分析的原理求解兩個或多個變量之間的內(nèi)在關(guān)系。（6）能進行回歸分析的軟件實現(xiàn)并進行正確解讀。3.思政元素在關(guān)于環(huán)境污染方面的具體教學案例中，先共同探討環(huán)境污染對人類造成的傷害，再運用課程中的相關(guān)分析和回歸分析等統(tǒng)計模型分析數(shù)據(jù)，不僅能根據(jù)得到的分析結(jié)果給環(huán)境保護等相關(guān)部門

11、起到一定的借鑒作用提供可行性建議，還因為前期開展的討論，使同學們在思想層面達成共識，培養(yǎng)對其他生命的同情和關(guān)心，提高對社會的客觀認知、責任意識和主人翁意識，把自己與世界的聯(lián)系變得更加緊密相連。（六）聚類分析與判別分析1.教學內(nèi)容（1）聚類分析的原理及方法。（2）層次聚類分析中的Q型聚類。（3）層次聚類分析中的R型聚類。（4）快速聚類分析。（5）聚類分析的軟件實現(xiàn)。（6）判別分析的原理及方法。（7）判別分析的軟件實現(xiàn)。2.基本要求（1）熟悉聚類分析的基本概念、數(shù)學模型。（2）會聚類分析的方法。（3）熟悉判別分析的基本概念、數(shù)學模型。（4）會判別分析的方法（5）能進行聚類分析與判別分析的軟件實現(xiàn)。

12、3.思政元素我國第一個基于 5G 技術(shù)的國家級新媒體平臺的開建，虹云工程技術(shù)驗證衛(wèi)星發(fā)射成功等有關(guān)聚類分析與判別分析的案例，使學生們通過對國情等知識全面的深入了解，認識中華民族的偉大和民族精神的崇高，增強民族自尊心、自信心和自豪感；進行歷史比較、發(fā)展比較和中西比較的過程中，認識中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導和中國特色社會主義道路是我們的必然選擇，樹立和堅定建設現(xiàn)代化強國、實現(xiàn)民族振興的理想信念。從而激發(fā)同學們的民族自豪感及愛國意識。（七）主成分分析與因子分析1.教學內(nèi)容（1）主成分分析的原理及方法。（2）主成分分析的軟件實現(xiàn)。（3）因子分析的原理及方法。（4）因子分析的軟件實現(xiàn)。2.基本要求（1）熟悉主成分分

13、析的基本概念、數(shù)學模型。（2）會主成分分析的方法。（3）熟悉因子分析的基本概念、數(shù)學模型。（4）會因子分析的方法（5）能進行主成分分析與因子分析的軟件實現(xiàn)。（6）能對軟件處理結(jié)果進行正確的解讀。3.思政元素描述厲害了我的國的內(nèi)容，使用主成分分析和因子分析方法，揭示我國十八大以來改革開放和社會主義現(xiàn)代化的歷史成就，懷揣著對我國綜合國力不斷提高的自豪心情，通過理性地分析，我國綜合國力的不斷提升受到哪些因素的影響，從而引入核心價值觀中德育因素的內(nèi)容，組織同學們討論綜合國力提高的重要性，以及國家發(fā)展中受到各因素的影響程度，讓學生在無察覺中學習、了解、掌握十九大報告內(nèi)容。（八）時間序列分析1.教學內(nèi)容（

14、1）時間序列的定義。（2）時間序列模型及方法。（3）時間序列的軟件實現(xiàn)。（4）時間序列分析軟件處理結(jié)果的解讀。2.基本要求（1）熟悉時間序列分析的基本概念、數(shù)學模型。（2）會時間序列分析的方法。（3）能進行聚時間序列分析的軟件實現(xiàn)并正確解讀結(jié)果。3.思政元素（1）強調(diào)質(zhì)變和量變轉(zhuǎn)換規(guī)律（時間序列的定義）（2）強調(diào)有限和無限思想的轉(zhuǎn)換（時間序列的性質(zhì)）（3）強調(diào)認識物質(zhì)世界的規(guī)律性、尊重客觀規(guī)律（時間序列的應用）教學內(nèi)容與課程目標的對應關(guān)系及學時分配如表所示。序號教學內(nèi)容支撐的課程目標支撐的畢業(yè)要求指標點講授學時實驗學時1常用分布函數(shù)、分位數(shù)算法與程序目標17-142常用隨機變量產(chǎn)生算法與程序目

15、標27-1423概率中的隨機模擬實驗目標37-2424假設檢驗目標47-245回歸分析目標57-2426聚類分析與判別分析目標67-2427主成分分析與因子分析目標77-3428時間序列分析目標87-342合 計3212四、課內(nèi)實驗（實踐）序號實驗項目名稱實驗內(nèi)容及要求學時對畢業(yè)要求的支撐類型備注1常用分布函數(shù)、分位數(shù)的軟件實現(xiàn)正態(tài)分布的分布函數(shù)及分位數(shù)的計算。27-1綜合性必做2基本統(tǒng)計分析功能常用統(tǒng)計分析功能計算及程序?qū)崿F(xiàn)。27-2綜合性必做3高級統(tǒng)計分析功能使用統(tǒng)計軟件進行回歸分析聚類分析，判別分析，因子分析與主成分分析。87=3綜合性必做五、課程實施（一）把握主線，引導學生掌握常用統(tǒng)計

16、分析方法的相關(guān)概念、方法的實際意義，利用統(tǒng)計分析中的實際案例，幫助學生理解數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和處理的方法和過程，使學生能用統(tǒng)計分析的原理處理和分析數(shù)據(jù)，并最終能探求出數(shù)據(jù)的分布特征和規(guī)律，從而作出正確的預測和決策。（二）采用多媒體教學手段，配合例題的講解及適當?shù)乃伎碱}，保證講課進度的同時，注意學生的掌握程度和課堂的氣氛。（三）采用案例式教學，引進數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析過程中的實際案例，讓學生真正了解并掌握統(tǒng)計分析及軟件的實施過程和結(jié)果的解讀方法，從而具備相關(guān)知識和方法的實際應用能力。（四）主要教學環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求如表所示。主要教學環(huán)節(jié)質(zhì)量要求1備課（1）掌握本課程教學大綱內(nèi)容，嚴格按照教學大綱要求進行課程教學內(nèi)

17、容的組織。（2）熟悉教材各章節(jié)，借助專業(yè)書籍資料，并依據(jù)教學大綱編寫授課計劃，編寫每次授課的教案。教案內(nèi)容包括章節(jié)標題、教學目的、教法設計、課堂類型、時間分配、授課內(nèi)容、課后作業(yè)、教學效果分析等方面。（3）根據(jù)各部分教學內(nèi)容，構(gòu)思授課思路、技巧，選擇合適的教學方法。2講授（1）要點準確、推理正確、條理清晰、重點突出，能夠理論聯(lián)系實際，熟練地解答和講解例題。（2）采用多種教學方式（如啟發(fā)式教學、案例分析教學、討論式教學、多媒體示范教學等），注重培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。（3）能夠采用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教學。（4）表達方式應能便于學生理解、接受，力求形象生動，使學生在掌握知識的過程中，保持

18、較為濃厚的學習興趣。3作業(yè)布置與批改學生必須完成規(guī)定數(shù)量的作業(yè)，作業(yè)必須達到以下基本要求：（1）按時按量完成作業(yè)，不缺交，不抄襲。（2）書寫規(guī)范、清晰。（3）解題方法和步驟正確。教師批改和講評作業(yè)要求如下：（1）學生的作業(yè)要按時全部批改，并及時進行講評。（2）教師批改和講評作業(yè)要認真、細致，按百分制評定成績并寫明日期。（3）學生作業(yè)的平均成績應作為本課程總評成績中平時成績的重要組成部分。4課外答疑為了解學生的學習情況，幫助學生更好地理解和消化所學知識、改進學習方法和思維方式，培養(yǎng)其獨立思考問題的能力，任課教師需每周安排一定時間進行課外答疑與輔導。5成績考核本課程考核的方式為閉卷筆試。考試采取教考分離，監(jiān)考由學院統(tǒng)一安排。有下列情況之一者，總評成績?yōu)椴患案瘢海?）缺交作業(yè)次數(shù)達1/3以上者。（2）缺課次數(shù)達本學期總授課學時的1/3以上者。（3）課程總評成績小于60分。六、考核方式（一）課程考核包括期末考試、平時及作業(yè)情況考核和實驗考核，期末考試采用閉卷筆試。（二）課程成績=平時成績20%+實驗成績20%+期末考試成績60%。具體內(nèi)容和比例如表所示。成績組成考核/評價環(huán)節(jié)權(quán)重考核/評價細則對應的畢業(yè)要求指標點平時成績平時作業(yè)20%課后完成20-30個習題，主要考核學生對每節(jié)課知識點的復習、理解和掌握程度，計算全部作業(yè)的平均成