《數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用》課程標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用學(xué)分：4計劃學(xué)時：72適用專業(yè)：大數(shù)據(jù)技術(shù)1.前言1.1課程性質(zhì)《數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用》課程是大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課，在整個專業(yè)課程體系中占有極為重要的地位。其前導(dǎo)課程為其前導(dǎo)課程為《程序設(shè)計基礎(chǔ)》、《大數(shù)據(jù)編程技術(shù)提高》、《數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理》及《大數(shù)據(jù)分析技術(shù)應(yīng)用》。本課程的定位是使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘及機器學(xué)習(xí)相關(guān)方法，培養(yǎng)學(xué)生使用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)智能應(yīng)用的能力。通過上機實踐掌握對不同領(lǐng)域、不同來源、不同類型數(shù)據(jù)的分析、挖掘與應(yīng)用的能力，為今后數(shù)據(jù)分析與挖掘工作打下堅實的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計思路傳統(tǒng)的方法類課程的教學(xué)只是針對數(shù)據(jù)分析工具的操作方法進(jìn)行講授，理論知識點講完后，學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與挖掘工具的操作實驗以及完成課后練習(xí)，知識點多而散，到最后一學(xué)期下來，學(xué)生只會編寫簡單的分析語言以及機器學(xué)習(xí)算法的基本使用，不會靈活的綜合各知識點進(jìn)行數(shù)據(jù)開發(fā)實踐，無法真正將所學(xué)的知識應(yīng)用到實際的分析過程中。在信息時代，提倡把“知識”放在問題中，放到現(xiàn)實中，讓學(xué)生通過收集信息、分析信息、處理信息和運用信息，主動地探索、發(fā)現(xiàn)、體驗和解決問題，從而培養(yǎng)獲取新知識和利用知識進(jìn)行創(chuàng)新的能力。為了提高學(xué)生的技能和改變以前的教學(xué)情況，大數(shù)據(jù)技術(shù)教研室經(jīng)過多年的教學(xué)模式研究以及培養(yǎng)方案探索，根據(jù)“以實踐為導(dǎo)向，以能力為本位”和“項目教學(xué)法”的教學(xué)思想，制定相應(yīng)的項目教學(xué)方案，養(yǎng)學(xué)生成為面向社會的實踐型人才。主要設(shè)計思路如下：（1）理解和記憶算法基本結(jié)構(gòu)：在整個課程所涉及的教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中都按照“算法基本結(jié)構(gòu)的理解和記憶-簡單Python程序算法設(shè)計-上機調(diào)試程序技能訓(xùn)練-實際應(yīng)用”這條主線來進(jìn)行。也就是說對數(shù)據(jù)挖掘的各種算法主要內(nèi)容的學(xué)習(xí)，以理解加記憶為主，通過上機調(diào)試程序加深理解和記憶；要求學(xué)生熟記常用的典型算法。（2）熟練上機調(diào)試技能，靈活掌握編程技巧：本課程安排有多媒體理論課和上機實踐課，理論課力求讓學(xué)生掌握編程基本思想；上機課通過編輯程序、運行程序、查看程序結(jié)果，改正程序錯誤再運行、觀察結(jié)果等方法掌握編程技能。本課程是一個實踐操作很強的課程，要求學(xué)生熟練根據(jù)各種錯誤信息提示迅速解決程序中出現(xiàn)的各種錯誤。加強編程邏輯思維能力的鍛煉，力求讓學(xué)生能夠掌握靈活的編程技巧。（3）以賽促學(xué)：建議學(xué)生在學(xué)習(xí)完本課程后參加各類大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)的技能大賽，通過這種方式起到“以賽促學(xué)”的目的。（4）“活動導(dǎo)向設(shè)計”的教學(xué)方法：在課程教學(xué)中融入案例教學(xué)法、啟發(fā)教學(xué)法、互動式教學(xué)法等多種教學(xué)方法的組合。適時選用提問、討論等生動花樣的形式，營造師生互動、生生互動的學(xué)習(xí)氛圍。（5）注重過程考核?？己朔绞酵怀觥八膫€注重”?？己藘?nèi)容“注重”能力，考核形式“注重”多樣化，考核評價“注重”過程，考核機制“注重”多種獎勵。注重過程考核，堅持全面評價，強調(diào)知行統(tǒng)一，對學(xué)生掌握知識起到積極作用。2.課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的基本原理；了解機器學(xué)習(xí)和知識發(fā)現(xiàn)等目前人工智能的主要研究領(lǐng)域的原理、方法和技術(shù)；增強學(xué)生的邏輯思維與實驗?zāi)芰?，為今后在各自領(lǐng)域開拓高水平的數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。2.1總體目標(biāo)通過任務(wù)引領(lǐng)型的項目活動，旨在使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)挖掘的基本知識和綜合實踐技能，包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)智能應(yīng)用等內(nèi)容；還包括第三方工具包的使用，主要有數(shù)據(jù)分析包(NumPy、Pandas)、繪圖包(Matplotlib)、機器學(xué)習(xí)包(Sklearn、Keras包)，以及Tensorflow框架。最終通過一個個簡化的仿真項目，使學(xué)生在認(rèn)知和實際操作上，對數(shù)據(jù)挖掘核心技術(shù)有一個整體的認(rèn)識和理解，并掌握使用Python語言技能。倡導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)”，為提高學(xué)生的職業(yè)能力奠定良好的基礎(chǔ)。2.2具體目標(biāo)通過理論和實踐教學(xué)，使學(xué)生掌握Python在數(shù)據(jù)分析與挖掘中的常用工具和方法，并培養(yǎng)良好的人工智能技術(shù)應(yīng)用能力。2.2.1知識目標(biāo)（1）數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析模塊掌握特征工程、數(shù)據(jù)分析描述性統(tǒng)計方法；熟悉數(shù)據(jù)分組分析方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析及組成分析方法、數(shù)據(jù)相關(guān)分析方法。（2）數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)測應(yīng)用模塊了解連續(xù)數(shù)據(jù)推斷分析方法，包括回歸分析基本概念及方法應(yīng)用；掌握離散數(shù)據(jù)分類分析，包括分類分析基本概念及方法應(yīng)用；了解關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘分析，涉及關(guān)聯(lián)規(guī)則基本概念及方法應(yīng)用；掌握離散數(shù)據(jù)聚類分析，包括聚類分析基本概念及方法應(yīng)用。（3）綜合應(yīng)用拓展模塊了解模式識別應(yīng)用與發(fā)展趨勢、自然語言處理應(yīng)用與發(fā)展趨勢分析、語音識別基本概念及其應(yīng)用；掌握機器學(xué)習(xí)在智能生產(chǎn)線上的應(yīng)用。2.2.2能力目標(biāo)能從實際需要出發(fā)，能從不同的途徑獲取大數(shù)據(jù)，并掌握對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、篩選、分析、挖掘與預(yù)測應(yīng)用，能對大數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行分析與評估，最終學(xué)會使用相關(guān)方法在大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。2.2.3素質(zhì)目標(biāo)具備刻苦鉆研精神、創(chuàng)新能力、舉一反三與學(xué)以治用的能力。具備集體協(xié)作能力，實事求是的學(xué)風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。具備對數(shù)據(jù)挖掘核心工作崗位的嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)和職業(yè)素養(yǎng)。3.課程內(nèi)容與要求序號教學(xué)模塊教學(xué)任務(wù)課程內(nèi)容及教學(xué)要求教學(xué)設(shè)計參考學(xué)時1數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析模塊數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析方法1、了解數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)科學(xué)、特征工程的基本概念與特點理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高62、掌握數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析基本流程3、掌握數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析方法4、熟練掌握常用的數(shù)據(jù)可視化工具2數(shù)據(jù)分析基本方法1、了解數(shù)據(jù)相關(guān)性及規(guī)律發(fā)現(xiàn)的基本方法理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高42、了解異常數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)及處理方法3、掌握常用的數(shù)據(jù)分析方法4、學(xué)會應(yīng)用分組分析、結(jié)構(gòu)分析、相關(guān)分析等方法3數(shù)據(jù)挖掘與預(yù)測應(yīng)用模塊回歸分析1、了解機器學(xué)習(xí)方法的基本概念，掌握線性回歸方法的原理及其應(yīng)用理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高92、理解多項式回歸方法的原理及其應(yīng)用3、掌握sklearn中線性回歸方法的實現(xiàn)與應(yīng)用4、掌握sklearn中多項式特征PolynomialFeatures的構(gòu)建與使用4分類分析1、掌握分類分析的基本概念及主要方法理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高102、掌握邏輯回歸分類方法及其在sklearn中的實現(xiàn)3、學(xué)會使用支持向量機分類方法及其在sklearn中的實現(xiàn)4、掌握決策樹及隨機森林分類方法及其在sklearn中的實現(xiàn)5、掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類方法及其在sklearn中的實現(xiàn)5關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘1、掌握關(guān)聯(lián)規(guī)則、關(guān)聯(lián)模式、購物籃模型的基本概念理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高62、理解頻繁模式和關(guān)聯(lián)規(guī)則的基本概念、定義及應(yīng)用；3、掌握關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)的基本方法及其應(yīng)用；4、會使用Python編程工具實現(xiàn)常用關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)算法，并會應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則。6聚類分析1、掌握主要的聚類分析方法及其應(yīng)用理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高62、學(xué)會使用K-均值聚類方法解決問題3、了解衡量距離的方法4、掌握使用sklearn包解決聚類問題7人工智能技術(shù)拓展應(yīng)用模塊模式識別與應(yīng)用1、掌握人工智能技術(shù)相關(guān)基本概念與核心理論體系理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高32、了解人工智能技術(shù)的應(yīng)用，特別是模式識別的應(yīng)用3、掌握機器學(xué)習(xí)方法在模式識別領(lǐng)域的應(yīng)用8自然語言處理與應(yīng)用1、了解自然語言、文本數(shù)據(jù)的基本特征理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高32、掌握文本操作函數(shù)的基本使用3、了解文本數(shù)據(jù)的標(biāo)記與處理4、了解機器學(xué)習(xí)方法在自然語言處理中的應(yīng)用9語音識別與應(yīng)用1、了解語音、音頻的基本概念理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高32、掌握音頻操作函數(shù)的基本使用3、了解對音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與應(yīng)用4、了解機器學(xué)習(xí)方法在語音識別領(lǐng)域的應(yīng)用10智能生產(chǎn)線應(yīng)用1、了解人工智能技術(shù)在智能制造行業(yè)的應(yīng)用理論講授、上機實訓(xùn)、應(yīng)用鞏固、總結(jié)提高62、掌握圖像數(shù)據(jù)增強方法與應(yīng)用3、了解視覺檢測分類及圖像識別的應(yīng)用4、了解人工智能技術(shù)在智能生產(chǎn)線的應(yīng)用，如誤差補償?shù)?1綜合實訓(xùn)綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)知識與技能上機實訓(xùn)16合計72=SUM(ABOVE)注：“課程內(nèi)容及要求”中，要分別體現(xiàn)技能內(nèi)容及要求、知識內(nèi)容及要求。4．實施建議4.1教材選用和編寫建議教材選用。應(yīng)依據(jù)高職學(xué)生特點與本著實用性、應(yīng)用性原則考慮教材的選用。本課程采用自編教材《Python與機器學(xué)習(xí)（第2版）（微課版）》，電子工業(yè)出版社，陳清華主編。該教材采用項目化設(shè)計與任務(wù)驅(qū)動，讓學(xué)生能夠深刻體會到機器學(xué)習(xí)應(yīng)用的效果，同時該書還通過大量的實訓(xùn)操作來幫助讀者鞏固相關(guān)的知識點。編寫建議。必須依據(jù)本課程標(biāo)準(zhǔn)編寫教材。教材應(yīng)充分體現(xiàn)任務(wù)引領(lǐng)、能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的課程設(shè)計思想。教材以完成項目驅(qū)動，通過課內(nèi)項目和課后拓展作業(yè)等多種手段，采用遞進(jìn)和并列相結(jié)合的方式來組織編寫，使學(xué)生實施任務(wù)的過程掌握技能，并進(jìn)行知識的歸納與拓展。教材應(yīng)突出實際性，應(yīng)避免把職業(yè)能力簡單理解為純粹的技能操作，同時要具有前瞻性。應(yīng)將本課程中所用到的項目管理的其他知識納入其中，并要有思想方法的傳授。教材應(yīng)以學(xué)生為本，文字表述要簡明扼要，內(nèi)容展現(xiàn)應(yīng)圖文并茂、突出重點，重在提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。教材中的任務(wù)具有可閱讀、可擴(kuò)展性。4.2教學(xué)建議（1）課程教學(xué)模式：以學(xué)生為主體，以能力為本位，以項目為驅(qū)動。學(xué)生為主體是前提，能力為本位是目標(biāo)，項目為驅(qū)動是手段。（2）教學(xué)方法教師講授：教師講授以本課程標(biāo)準(zhǔn)為指南，結(jié)合教材和電子教案，通過講解、答疑等方式培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、解決問題的能力。學(xué)生自學(xué)：自學(xué)內(nèi)容包括閱讀教材，查找資料，以及獨立完成作業(yè)、小論文；除此之外，還有自我練習(xí)（含答案）題庫和推薦學(xué)習(xí)參考書目，供學(xué)生自我提高。習(xí)題教學(xué)：習(xí)題教學(xué)是檢驗、鞏固、應(yīng)用所學(xué)知識的重要手段。在教學(xué)過程中，教師結(jié)合教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)重點和難點，安排適當(dāng)?shù)牧?xí)題訓(xùn)練，并對習(xí)題中的問題進(jìn)行指導(dǎo)。實踐教學(xué)：通過課堂討論、案例分析、課程論文設(shè)計、社會調(diào)研等方式進(jìn)行。在每章教學(xué)過程中都給學(xué)生進(jìn)行案例分析和現(xiàn)實問題課堂討論，學(xué)習(xí)可事先上網(wǎng)查尋有關(guān)題目和參考資料。4.3教學(xué)考核評價建議本課程期末考試形式為上機開卷考查。期末課程結(jié)束，統(tǒng)一出題，統(tǒng)一考查。評分標(biāo)準(zhǔn)：滿分100分，其中平時成績占60%。平時成績的記載內(nèi)容包括出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、在線學(xué)習(xí)表現(xiàn)等；實訓(xùn)成績：成績評定自評與他評相結(jié)合、過程與結(jié)果相結(jié)合。期末考查：采用課內(nèi)考查的形式，統(tǒng)一出題，學(xué)生上機完成設(shè)計內(nèi)容，根據(jù)成果評分。此外，依據(jù)人工智能學(xué)院《三課堂融通項目實施管理辦法》，學(xué)生的技能競賽、職業(yè)資格認(rèn)證、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、社會服務(wù)、企業(yè)頂崗實踐、專業(yè)志愿者服務(wù)等六類項目均可進(jìn)行第一課堂成績轉(zhuǎn)換，認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)及實施過程以文件為準(zhǔn)。4.4課程資源的開發(fā)與利用隨著新課改的逐步深入，只有充分重視開發(fā)課程資源，豐富課程內(nèi)容，有效地發(fā)揮教師的潛能，有利于教師的不斷成長，課改才有實質(zhì)性意義。教師應(yīng)創(chuàng)造性地利用一切可用的資源，為學(xué)生的學(xué)習(xí)、實踐服務(wù)。也就是說課程資源的開發(fā)和利用會加強課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會和科技發(fā)展的聯(lián)系，而且學(xué)生的經(jīng)驗、疑問、情感、態(tài)度等也是課程資源的有機組成，關(guān)注了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和經(jīng)驗，有利于學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，有利于學(xué)生的發(fā)展。課程資源的開發(fā)和利用可促進(jìn)教師專業(yè)成長，課程資源開發(fā)也促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展，這也是課程資源開發(fā)的價值體現(xiàn)之一。課程資源的開發(fā)對教師提出了新的專業(yè)能力要求，即課程開發(fā)的專業(yè)素養(yǎng)和能力。教師應(yīng)該成為學(xué)生利用課程資源的引導(dǎo)者、開發(fā)者。教師必須具備根據(jù)具體的教學(xué)目的和內(nèi)容開發(fā)與選擇課程資源的能力，充分挖掘各種資源的潛力和深層次價值。4.5教學(xué)條件配備建議本課程的實施必須依賴于一定的教學(xué)條件配備，如計算機機房，OFFICEWord2010軟件、Python、PyCharm等必備的軟件平臺。實踐教學(xué)環(huán)境：利用現(xiàn)有學(xué)校教學(xué)設(shè)備，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識，構(gòu)建系統(tǒng)性的教學(xué)內(nèi)容體系。學(xué)校擁有實驗教學(xué)計算機房，可進(jìn)行開放性實驗。教學(xué)實