《時(shí)間序列分析》課程教學(xué)大綱

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)《時(shí)間序列分析》課程教學(xué)大綱（課程代碼：06112170）本課程教學(xué)大綱由數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院統(tǒng)計(jì)學(xué)系討論制訂，數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院教學(xué)工作委員會(huì)審定，教務(wù)處審核批準(zhǔn)。一、課程基本信息課程名稱：時(shí)間序列分析課程代碼：061112170課程類別：專業(yè)核心課程適用專業(yè)：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)課程修讀性質(zhì)：必修先修課程：概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)二、課程目標(biāo)本課程支撐專業(yè)畢業(yè)要求2、畢業(yè)要求3、畢業(yè)要求4、畢業(yè)要求6，具體目標(biāo)如下：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：目標(biāo)1：理解時(shí)間序列分析的基本理論，具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力；具備運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、分析、整理歸納的能力。目標(biāo)2：掌握時(shí)間序列分析的基本思維方法和研究方法，了解數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用前景、以及相關(guān)行業(yè)最新進(jìn)展與發(fā)展動(dòng)態(tài)目標(biāo)3：掌握時(shí)間序列分析的基本理論、基本方法；具有數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析與寫作、統(tǒng)計(jì)軟件應(yīng)用等能力；熟悉可行性分析、及論文撰寫規(guī)范等。目標(biāo)4：能應(yīng)用時(shí)間序列分析基本理論和方法，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析；具備常用統(tǒng)計(jì)軟件（如Excel、Eviews、R、等）的操作能力、統(tǒng)計(jì)計(jì)算能力和定量分析能力。課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求的關(guān)系：課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)12基礎(chǔ)能力(M)2.1接受系統(tǒng)的數(shù)學(xué)思維訓(xùn)練，具有良好的抽象思維、空間想象、數(shù)學(xué)演算和數(shù)學(xué)建模能力，具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；2.2具有良好的演繹推理能力，準(zhǔn)確計(jì)算能力，分析歸納能力及一定的科學(xué)研究能力。2.3能夠嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)復(fù)雜統(tǒng)計(jì)模型問題，驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)模型的合理性，并能正確分析、求解模型。課程目標(biāo)23.知識(shí)能力(H)3.1具有一定的統(tǒng)計(jì)思維能力，善于從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題；3.2具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，了解數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用前景；3.3了解統(tǒng)計(jì)學(xué)理論與方法的發(fā)展動(dòng)態(tài)及其應(yīng)用前景。課程目標(biāo)34.專業(yè)能力(M)4.1能夠運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)的基本原理對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)問題進(jìn)行建模。4.2能夠運(yùn)用模型、圖表和文字等準(zhǔn)確有效地處理社會(huì)問題中復(fù)雜數(shù)據(jù)的預(yù)處理、建模、分析和展示等。4.3能夠通過撰寫報(bào)告、陳述發(fā)言、撰寫文稿、答辯等方式準(zhǔn)確而有效地表達(dá)專業(yè)見解，具有良好的文字與口頭表達(dá)能力。課程目標(biāo)46.實(shí)踐能力(M)6.1掌握統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本理論、基本知識(shí)、基本方法；具有采集、處理、分析數(shù)據(jù)的基本能力；6.2具有統(tǒng)計(jì)調(diào)查、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析與寫作、統(tǒng)計(jì)軟件應(yīng)用等能力；6.3掌握分析復(fù)雜統(tǒng)計(jì)模型問題的原理和算法，具備應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算模型解，并進(jìn)行數(shù)值分析的能力；6.4能夠利用常用統(tǒng)計(jì)軟件MATLAB、SPSS、Excel、R等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1時(shí)間序列的預(yù)處理1.時(shí)間序列的意義；課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.什么是平穩(wěn)序列，平穩(wěn)序列的意義；2.檢驗(yàn)平穩(wěn)性；3.檢驗(yàn)純隨機(jī)性.難點(diǎn)：1.什么是平穩(wěn)序列2.檢驗(yàn)平穩(wěn)性.講授法、案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)62.均值，方差，自協(xié)方差函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)的定義；課程目標(biāo)13.嚴(yán)平穩(wěn)和寬平穩(wěn)的定義、性質(zhì)；課程目標(biāo)24.時(shí)序圖和自相關(guān)圖對(duì)序列平穩(wěn)性的檢驗(yàn)；課程目標(biāo)2、45.純隨機(jī)序列的定義，白噪聲序列的性質(zhì)，純隨機(jī)性檢驗(yàn)的判定.課程目標(biāo)2、42平穩(wěn)時(shí)間序列分析1.差分方程的形式，對(duì)差分方程求解；課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.差分方程求解；2.三類模型參數(shù)的估計(jì)；3.三類模型自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)的特點(diǎn)；4.ARMA模型的建模步驟.難點(diǎn)：1.三類模型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系及自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)的特點(diǎn).講授法、案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)122.延遲算子表示差分方程；課程目標(biāo)13.AR模型、MA模型、ARMA模型的表達(dá)、平穩(wěn)性或可逆性的判別及其各種模型自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)由什么特點(diǎn)；課程目標(biāo)24.平穩(wěn)時(shí)間序列建模（建模步驟，自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，參數(shù)估計(jì)，模型檢驗(yàn)及優(yōu)化）；課程目標(biāo)35.AR、MA、ARMA模型的預(yù)測(cè).課程目標(biāo)43非平穩(wěn)時(shí)間序列的隨機(jī)分析1.差分運(yùn)算的實(shí)質(zhì)，差分運(yùn)算的選擇，過差分運(yùn)算；課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.選擇差分方式將非平穩(wěn)序列平穩(wěn)化；2.簡(jiǎn)單季節(jié)模型、乘積季節(jié)模型的選取及表示；3.自相關(guān)、異方差的檢驗(yàn)；4.建立條件異方差模型.難點(diǎn)：1.簡(jiǎn)單季節(jié)模型、乘積季節(jié)模型的選取及表示；2.自相關(guān)、異方差的檢驗(yàn)；3.建立條件異方差模型.講授法、案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)142.ARIMA模型的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，建模過程及預(yù)測(cè)；課程目標(biāo)23.疏系數(shù)模型，季節(jié)模型的特點(diǎn)；課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44.Auto-Regressive模型結(jié)構(gòu)，殘差自相關(guān)檢驗(yàn)，模型擬合；課程目標(biāo)3課程目標(biāo)45.異方差的影響，異方差的直觀診斷；方差齊性變換適用場(chǎng)合，轉(zhuǎn)換函數(shù)的確定；條件異方差模型結(jié)構(gòu)，模型擬合.課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44非平穩(wěn)時(shí)間序列的確定性分析1.Wold分解定理，Cramer分解定理；課程目標(biāo)2重點(diǎn)：1.移動(dòng)平均法；2.X-11季節(jié)調(diào)整模型的思想方法及步驟；3.簡(jiǎn)單指數(shù)平滑模型，兩參數(shù)指數(shù)平滑模型.難點(diǎn)：1.X-11季節(jié)調(diào)整模型的思想方法及步驟.講授法、案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)102.趨勢(shì)分析（趨勢(shì)擬合，平滑法）；課程目標(biāo)33.移動(dòng)平均法；課程目標(biāo)3課程目標(biāo)44.X-11過程；課程目標(biāo)35.X-12-ARIMA模型；課程目標(biāo)36.簡(jiǎn)單指數(shù)平滑模型，兩參數(shù)指數(shù)平滑模型。課程目標(biāo)35多元時(shí)間序列分析1.平穩(wěn)多元時(shí)間序列建模；課程目標(biāo)1重點(diǎn)：1.單位根檢驗(yàn)序列平穩(wěn)性；2.協(xié)整檢驗(yàn)；3.誤差修正模型.難點(diǎn)：1.單位根檢驗(yàn)序列平穩(wěn)性；2.協(xié)整檢驗(yàn).講授法、案例教學(xué)、實(shí)驗(yàn)62.虛假回歸；課程目標(biāo)13.單位根檢驗(yàn)（DF、ADF、PP檢驗(yàn)）；課程目標(biāo)24.協(xié)整(單整、協(xié)整檢驗(yàn))；課程目標(biāo)25.誤差修正模型.課程目標(biāo)3（根據(jù)教學(xué)需要選擇合適的教學(xué)方法，如講授法、專題研討、案例）具體示例如下：通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明課程與教學(xué)基本原理，豐富學(xué)生課程與教學(xué)的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)規(guī)范；通過案例分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.4.5.通過組織學(xué)生觀察課堂實(shí)錄，從中培養(yǎng)師范生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力和探究意識(shí)。（二）實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求序號(hào)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)性質(zhì)學(xué)習(xí)內(nèi)容（明確重點(diǎn)難點(diǎn)）課程目標(biāo)學(xué)時(shí)1時(shí)間序列平穩(wěn)性、隨機(jī)性檢驗(yàn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.Eviews軟件的啟動(dòng)，數(shù)據(jù)的輸入、編輯及序列生成；課程目標(biāo)122.圖形分析；課程目標(biāo)33.通過時(shí)序圖及自相關(guān)圖觀察時(shí)間序列的平穩(wěn)性；（難點(diǎn)）課程目標(biāo)3、44.隨機(jī)性的檢驗(yàn)方法。（重點(diǎn)）課程目標(biāo)3、4實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。2AR、MA、ARMA模型建模與預(yù)測(cè)指導(dǎo)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.判斷該序列的平穩(wěn)性與純隨機(jī)性；課程目標(biāo)242.如果序列平穩(wěn)且非白噪聲，根據(jù)自相關(guān)系數(shù)和偏自相關(guān)系數(shù)選擇適當(dāng)模型擬合該序列的發(fā)展；（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）課程目標(biāo)2、33.利用擬合模型，預(yù)測(cè)該城市未來5年的降雪量。課程目標(biāo)3、4實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。3ARIMA模型的建立驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.平穩(wěn)化非平穩(wěn)的時(shí)間序列；（重點(diǎn)）課程目標(biāo)222.對(duì)經(jīng)過平穩(wěn)化后的序列建立合適的ARIMA（）模型，并能夠利用此模型進(jìn)行短期預(yù)測(cè)。（難點(diǎn)）課程目標(biāo)3、4實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。4簡(jiǎn)單和季節(jié)ARIMA模型建模與預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.根據(jù)時(shí)序圖的形狀，采用相應(yīng)的方法把周期性的非平穩(wěn)序列平穩(wěn)化；（重點(diǎn)）課程目標(biāo)222.選擇適當(dāng)模型擬合該序列的發(fā)展；（簡(jiǎn)單季節(jié)模型、乘積季節(jié)模型）。（難點(diǎn)）課程目標(biāo)43.利用擬合模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。課程目標(biāo)3實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。5條件異方差模型的建立驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.檢驗(yàn)序列平穩(wěn)性；課程目標(biāo)222.檢驗(yàn)序列的方差齊性；（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）課程目標(biāo)23.選擇合適模型擬合該序列的發(fā)展，并作短期預(yù)測(cè)。（難點(diǎn)）課程目標(biāo)4實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。6基于X-11季節(jié)調(diào)整模型，對(duì)序列，進(jìn)行確定性因素分解驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.對(duì)序列提取趨勢(shì)信息；課程目標(biāo)422.對(duì)序列提取周期信息。課程目標(biāo)4實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。7利用單位根（ADF）的方法檢驗(yàn)序列的平穩(wěn)性驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必做1.使用單位根檢驗(yàn)，考察模型平穩(wěn)性；（重點(diǎn)）課程目標(biāo)2、322.檢驗(yàn)兩個(gè)序列之間的協(xié)整關(guān)系。（難點(diǎn)）課程目標(biāo)3實(shí)驗(yàn)要求：1.1人1組；2.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（包括①計(jì)算機(jī)、Eviews或R軟件、數(shù)據(jù)等，②預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.平穩(wěn)時(shí)間序列的定義；時(shí)間序列預(yù)處理10%閉卷2.平穩(wěn)時(shí)間序列的意義；時(shí)間序列預(yù)處理3.自相關(guān)系數(shù)，自協(xié)方差的計(jì)算時(shí)間序列預(yù)處理4.差分運(yùn)算；平穩(wěn)時(shí)間序列分析5.延遲算子平穩(wěn)時(shí)間序列分析6.虛假回歸。多元時(shí)間序列分析課程目標(biāo)21.寬平穩(wěn)的定義、性質(zhì)時(shí)間序列預(yù)處理20%閉卷2..AR模型、MA模型、ARMA模型的表達(dá)、平穩(wěn)性或可逆性的判別及其各種模型自相關(guān)系數(shù)、偏自相關(guān)系數(shù)由什么特點(diǎn)；平穩(wěn)時(shí)間序列分析3..ARIMA模型的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析4.單位根檢驗(yàn)（DF、ADF、PP檢驗(yàn)）；多元時(shí)間序列分析5.協(xié)整(單整、協(xié)整檢驗(yàn))。多元時(shí)間序列分析課程目標(biāo)31.AR、MA、ARMA模型性質(zhì)及建模步驟；平穩(wěn)時(shí)間序列分析40%閉卷2.ARIMA模型性質(zhì)及建模步驟；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析3.疏系數(shù)模型、乘積季節(jié)模型建模步驟非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析4.殘差自回歸模型；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析5.異方差模型；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析6.確定模型的因素分解。非平穩(wěn)時(shí)間序列確定確定性分析課程目標(biāo)41.序列平穩(wěn)性、純隨機(jī)性的檢驗(yàn)時(shí)間序列預(yù)處理30%上機(jī)2.AR、MA、ARMA模型上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋；平穩(wěn)時(shí)間序列分析3.ARIMA模型上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析4.疏系數(shù)模型、乘積季節(jié)模型上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析5.殘差自回歸模型上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析6.異方差模型上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時(shí)間序列隨機(jī)分析7.確定模型因素分解上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋；非平穩(wěn)時(shí)間序列確定確定性分析8..單位根檢驗(yàn)（DF、ADF、PP檢驗(yàn)）上機(jī)實(shí)現(xiàn)及結(jié)果解釋。多元時(shí)間序列分析（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（1）課堂表現(xiàn)（10分）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評(píng)價(jià)學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（30分）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)的設(shè)計(jì)。如讓學(xué)生簡(jiǎn)述對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，考核學(xué)生對(duì)于概念的理解情況，幫助學(xué)生將定義轉(zhuǎn)化為自己的理解。（3）階段性測(cè)驗(yàn)（10分）：學(xué)生在平時(shí)測(cè)試、測(cè)驗(yàn)中掌握課程的情況；（4）課程論文（20分）：學(xué)生收集資料能力，研究設(shè)計(jì)能力，解決實(shí)際問題能力和合作研究能力；（5）實(shí)踐教學(xué)（20分）：如通過課堂教案設(shè)計(jì)、課堂片段展示與匯報(bào)，訓(xùn)練學(xué)生的課堂實(shí)踐能力，使學(xué)生真正明確教學(xué)技能在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用，形成自己適合的教學(xué)風(fēng)格；（6）課堂考勤（10分）。2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定課終考核主要考察學(xué)生對(duì)基本方法、操作程序和具體方法的理解與運(yùn)用等。方式為閉卷考試。要求學(xué)生掌握基本方法理論、操作程序，運(yùn)用具體方法解決相關(guān)問題。3.總成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)應(yīng)由平時(shí)考核成績(jī)和期末考核成績(jī)構(gòu)成，總成績(jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（40%）+期末成績(jī)（60%）五、其它說明（一）教材選用《應(yīng)用時(shí)間序列分析》（第四版）,王燕編著,中國(guó)人民大學(xué)出版社,2013.7（二）主要參考書[1]時(shí)