《數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)課程設(shè)計》課程教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)課程設(shè)計》教學(xué)大綱課程名稱：數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)課程設(shè)計課程編號：4411英文名稱：CurriculumDesignofDataMiningandMachineLearning學(xué)時：2周 學(xué)分：2學(xué)分開課學(xué)期：第5學(xué)期適用專業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程類別：集中實踐教學(xué)課程性質(zhì)：專業(yè)方向與拓展先修課程：Python程序設(shè)計，概率論基礎(chǔ)、數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法設(shè)計與分析，數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)一、課程的性質(zhì)及任務(wù)《數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)課程設(shè)計》課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)方向與拓展課，通過本課程設(shè)計加深對數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的掌握，鍛煉和提高分析大數(shù)據(jù)復(fù)雜問題、解決問題的能力。通過對具體案例項目的任務(wù)分析、技術(shù)調(diào)研、數(shù)據(jù)準備、算法設(shè)計和編碼實現(xiàn)以及系統(tǒng)調(diào)試等幾個環(huán)節(jié)的練習(xí)，加深對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與機器學(xué)習(xí)算法熟練應(yīng)用的過程。依據(jù)河北工程大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)計劃，本課程需要培養(yǎng)學(xué)生的能力是：能夠針對大數(shù)據(jù)特定的任務(wù)需求，完成大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、模塊的設(shè)計與開發(fā)；（畢業(yè)要求指標3-2）能夠?qū)Σ杉降膶嶒灁?shù)據(jù)進行整理、分析和解釋，并能通過信息綜合、算法設(shè)計得出有效結(jié)論（畢業(yè)要求指標4-3）能夠認識堅持探索和不斷學(xué)習(xí)的必要性，具有理論聯(lián)系實際、自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識和能力（畢業(yè)要求指12-1）二、課程目標與要求2.1課程目標能夠綜合運用所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和機器學(xué)習(xí)算法進行數(shù)據(jù)分析、模型選擇與優(yōu)化處理，并給出具體方案解決實際問題，以及相關(guān)的模塊設(shè)計與開發(fā)，并對方案進行測試評估。掌握數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)常用的相關(guān)理論方法和編程技術(shù)，包括決策樹分析、貝葉斯分類器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等分類算法，Kmeans聚類、層次聚類、關(guān)聯(lián)分析等方法，最后通過信息綜合，得出有效結(jié)論。逐步培養(yǎng)學(xué)生主動探索、勇于發(fā)現(xiàn)的科學(xué)精神，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神，以及踏實細致、嚴謹科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生終身學(xué)習(xí)，科技報國和對國家、社會發(fā)展的責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識。

數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)課程設(shè)計教學(xué)大綱PAGE16PAGE4412.2課程目標與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系課程目標畢業(yè)要求二級指標畢業(yè)要求123●能夠針對大數(shù)據(jù)特定的任務(wù)需求，完成大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、模塊的設(shè)計與開發(fā)；（畢業(yè)要求指標3-2）3.能夠設(shè)計出大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的解決方案，具有數(shù)據(jù)采集、處理、分析、挖掘的能力，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等多維度協(xié)同發(fā)展因素?！衲軌?qū)Σ杉降膶嶒灁?shù)據(jù)進行整理、分析和解釋，并能通過信息綜合、算法設(shè)計得出有效結(jié)論（畢業(yè)要求指標4-3）4.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)方法對大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論?！衲軌蛘J識堅持探索和不斷學(xué)習(xí)的必要性，具有理論聯(lián)系實際、自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識和能力（畢業(yè)要求指12-1）12.在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)理論和技術(shù)不斷更新的背景下具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，具有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。2.3課程目標與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對應(yīng)矩陣序號課程目標理論教學(xué)課內(nèi)實驗課后作業(yè)1能夠綜合運用所學(xué)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和機器學(xué)習(xí)算法進行數(shù)據(jù)分析、模型選擇與優(yōu)化處理，并給出具體方案解決實際問題，以及相關(guān)的模塊設(shè)計與開發(fā)，并對方案進行測試評估。HML2掌握數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)常用的相關(guān)理論方法和編程技術(shù)，包括決策樹分析、貝葉斯分類器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等分類算法，Kmeans聚類、層次聚類、關(guān)聯(lián)分析等方法，最后通過信息綜合，得出有效結(jié)論。HML3逐步培養(yǎng)學(xué)生主動探索、勇于發(fā)現(xiàn)的科學(xué)精神，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神，以及踏實細致、嚴謹科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生終身學(xué)習(xí)，科技報國和對國家、社會發(fā)展的責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識。ML注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點培養(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。數(shù)據(jù)可視化課程教學(xué)大綱PAGE2PAGE4442.4目標達成度的評價課程目標1、2、主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)進行培養(yǎng)，課內(nèi)實驗中有應(yīng)用要求，在課后作業(yè)中有所涉及。主要通過設(shè)計過程表現(xiàn)、算法設(shè)計調(diào)試與測試結(jié)果和分析及課程設(shè)計報告進行考核。目標達成綜合以上內(nèi)容進行評價。課程目標3主要通過課內(nèi)實驗有應(yīng)用要求，課后作業(yè)有所涉及。主要通過設(shè)計過程表現(xiàn)、程序調(diào)試和編程及課程設(shè)計報告進行考核。目標達成綜合以上內(nèi)容進行評價。三、課程設(shè)計基本要求任選一個有關(guān)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的實際應(yīng)用問題，合理地選擇數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和機器學(xué)習(xí)算法，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析算法，并對結(jié)果進行必要的分析；結(jié)合先修課程合理選擇Python語言工具，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、可視化過程。完成一份技術(shù)報告，報告內(nèi)容包括：項目目標、國內(nèi)外相關(guān)工作、自己在本項目中承擔(dān)工作的不同點、實現(xiàn)系統(tǒng)（或模塊）的核心思想和算法描述、系統(tǒng)主要模塊流程、實驗結(jié)果及分析；提交系統(tǒng)源代碼和可執(zhí)行程序，以保證實驗系統(tǒng)可以正常編譯和運行。如果是多人合作完成的，應(yīng)提交最終集成的系統(tǒng)。鼓勵充分使用網(wǎng)絡(luò)資源和其它一切可以利用的資源（包括數(shù)據(jù)、語料、軟件工具和論文資料等），但嚴禁侵害他人知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)報告中必須明確說明所用資源的真實來源。鼓勵相互交流、相互合作，但嚴禁抄襲他人工作，嚴禁偽造結(jié)果。四、課程設(shè)計內(nèi)容及安排（一）主要內(nèi)容課程設(shè)計題目可根據(jù)一個具體的數(shù)據(jù)分析問題進行選題，也可根據(jù)自身興趣愛好自定題目。每組同學(xué)應(yīng)設(shè)計完成一個數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng)，完成問題分析、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)挖掘算法分析和結(jié)果驗證等環(huán)節(jié)。（二）課程設(shè)計安排1.選題和查閱資料；2.分析問題；3.算法或模型選擇；3.問題實現(xiàn)和系統(tǒng)構(gòu)建；4.系統(tǒng)測試和結(jié)果分析；5.撰寫分析與設(shè)計報告。五．指導(dǎo)方式集體輔導(dǎo)與個體輔導(dǎo)相結(jié)合，平時輔導(dǎo)與上機輔導(dǎo)相結(jié)合。課程設(shè)計考核方法及成績評定考核方式：考察成績評定：總分100分。其中，設(shè)計過程表現(xiàn)：20%；系統(tǒng)設(shè)計、程序調(diào)試與結(jié)果測試：30%；分析及課程設(shè)計報告：50%。課程設(shè)計校測及主要參考資料[教材]數(shù)據(jù)挖導(dǎo)論.Pang-NingTan,MichaelSteinbach著，范明，范宏建譯.北京：人民郵電出版社，2