《數(shù)據(jù)挖掘與Python實踐》課程教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)挖掘與Python實踐》課程名稱（中文/英文）：數(shù)據(jù)挖掘與Python實踐（DataminingandPythonPractice）課程編號：04021482學(xué)分：2學(xué)時：總學(xué)時32學(xué)時分配：講授學(xué)時：16實驗學(xué)時：16適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化一、課程簡介/課程目標(biāo)本課程是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門限選課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握程序設(shè)計語言的基本要素，包括基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算、控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、Python中列表、元組、字典、字符串、類等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念和應(yīng)用、以及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基本思想和方法，培養(yǎng)良好的程序設(shè)計風(fēng)格。使學(xué)生在學(xué)完本課程后，即可利用計算機(jī)解決眾多的實際問題。課程目標(biāo)1：了解Python語言程序設(shè)計的基本知識，掌握程序設(shè)計的基本方法，掌握程序設(shè)計的基本理論、方法和應(yīng)用，掌握高級程序設(shè)計國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)基本規(guī)定，會查閱有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和手冊，養(yǎng)成嚴(yán)格遵守和執(zhí)行有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的各項規(guī)定的良好習(xí)慣。課程目標(biāo)2：通過課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備能夠較正確而熟練地使用Python進(jìn)行程序的設(shè)計；能夠識讀和編寫較復(fù)雜的程序；能夠使用Python解決實際應(yīng)用問題；具備一定的知識探究和反思能力及創(chuàng)新意識；具備自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊協(xié)作意識。課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求15.1了解專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性5.使用現(xiàn)代工具25.2能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和計算機(jī)軟件，對機(jī)械領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、計算與設(shè)計5.使用現(xiàn)代工具教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系（一）理論教學(xué)表一理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和課程目標(biāo)的關(guān)系教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)講授作業(yè)第一章Python開發(fā)環(huán)境搭建與使用Python語言的特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域；Python語言的開發(fā)環(huán)境，Python語言的擴(kuò)展庫、擴(kuò)展庫，Python語言的代碼編寫規(guī)范?！獭陶n程目標(biāo)1第二章Python常用內(nèi)置對象與運(yùn)算符常用內(nèi)置類型、常量與變量的概念、變量命名規(guī)則、常用運(yùn)算符、常用內(nèi)置函數(shù)、Python函數(shù)式編程模式、√√課程目標(biāo)1第三章列表與元組列表和元組的概念，常用內(nèi)置函數(shù)對列表和元組的操作，列表和元組支持的運(yùn)算符，列表在插入和刪除元素時對索引的影響，列表推導(dǎo)式的語法和應(yīng)用，生成器表達(dá)式的語法和應(yīng)用。√√課程目標(biāo)1第四章字典字典元素的“鍵”和“值”的對應(yīng)關(guān)系，字典get()方法的用法，字典增加元素和修改元素“值”的語法，使用字典解決實際問題?！獭陶n程目標(biāo)1第五章集合集合中元素不重復(fù)的特點(diǎn)，使用集合去除重復(fù)內(nèi)容的用法，集合的運(yùn)算，內(nèi)置函數(shù)對集合的操作，使用集合解決實際問題?！獭陶n程目標(biāo)2第六章字符串與正則表達(dá)式常用編碼格式之間的區(qū)別，字符串和字節(jié)串的概念，字符串和字節(jié)串之間的相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)義字符的概念，字符串格式化的概念，字符串支持的運(yùn)算符，字符串支持的內(nèi)置函數(shù)。√√課程目標(biāo)2第七章程序控制結(jié)構(gòu)條件表達(dá)式與True和False的等價關(guān)系，選擇結(jié)構(gòu)的用法，循環(huán)結(jié)構(gòu)的用法，異常處理結(jié)構(gòu)的用法，關(guān)鍵字else的三種用法，break和continue語句的工作原理√√課程目標(biāo)2第八章函數(shù)設(shè)計與應(yīng)用函數(shù)對代碼復(fù)用的意義，函數(shù)定義與調(diào)用的語法，遞歸函數(shù)的原理，位置參數(shù)、默認(rèn)值參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)和可變長度參數(shù)的語法和應(yīng)用，局部變量和全局變量的概念和應(yīng)用?！獭陶n程目標(biāo)2實驗教學(xué)表二實驗教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和課程目標(biāo)的關(guān)系序號實驗名稱學(xué)時實驗教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求課程目標(biāo)1Python基本操作2熟悉JuPyterNotebook主界面；熟悉均值、中位數(shù)、眾數(shù)的運(yùn)算操作。熟悉JuPyterNotebook主界面；熟悉均值、中位數(shù)、眾數(shù)的運(yùn)算操作。課程目標(biāo)12數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計描述-離散趨勢2熟悉極差、四分位數(shù)、四分位數(shù)極差、五數(shù)概況、箱型圖、方差與標(biāo)準(zhǔn)差、Dataframe的運(yùn)算操作。熟悉極差、四分位數(shù)、四分位數(shù)極差、五數(shù)概況、箱型圖、方差與標(biāo)準(zhǔn)差、Dataframe的運(yùn)算操作。及應(yīng)用。課程目標(biāo)13數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計描述-基本統(tǒng)計圖2繪制條形圖、餅狀圖、折線圖、直方圖、散點(diǎn)圖、分位數(shù)-分位數(shù)圖。熟悉條形圖、餅狀圖、折線圖、直方圖、散點(diǎn)圖、分位數(shù)-分位數(shù)圖的繪制操作。課程目標(biāo)24數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計描述-高級繪圖2繪制雷達(dá)圖。熟練掌握Python雷達(dá)圖的繪制。課程目標(biāo)25計算數(shù)值屬性的三種距離2熟悉歐式距離、曼哈頓距離、明可夫斯基距離的代碼編寫操作。熟悉歐式距離、曼哈頓距離、明可夫斯基距離的代碼編寫操作。課程目標(biāo)16字典創(chuàng)建與刪除2熟練掌握字典元素的“鍵”和“值”的對應(yīng)關(guān)系熟練掌握字典元素的“鍵”和“值”的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)17內(nèi)置函數(shù)對集合的操作2熟練掌握集合運(yùn)算熟練掌握集合運(yùn)算課程目標(biāo)18函數(shù)定義與使用2熟練掌握位置參數(shù)、默認(rèn)值參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)和可變長度參數(shù)的語法和應(yīng)用熟練掌握位置參數(shù)、默認(rèn)值參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)和可變長度參數(shù)的語法和應(yīng)用課程目標(biāo)1實驗報告要求：1、每次實驗前必須根據(jù)實驗指導(dǎo)書結(jié)合講課內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，明確實驗?zāi)康摹?、實驗報告要書寫整齊，圖表要整齊規(guī)范。實驗指導(dǎo)書名稱：大數(shù)據(jù)的Python基礎(chǔ)，董付國，機(jī)械工業(yè)出版社，2019年四、教學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容課堂教學(xué)（學(xué)時）實驗（學(xué)時）總計（學(xué)時）第一章Python開發(fā)環(huán)境搭建與使用224第二章Python使用內(nèi)置對象與運(yùn)算符224第三章列表與元組224第四章字典224第五章集合224第六章字符串與正則表達(dá)式224第七章程序控制結(jié)構(gòu)224第八章函數(shù)設(shè)計與應(yīng)用224合計161632五、課程考核（一）課程考核評價方式課程考核由平時成績與期末成績相結(jié)合的方式進(jìn)行。1、平時成績占40%，主要包括：期中平時表現(xiàn)占10%、平時作業(yè)占10%、實驗占20%。2、期末成績占60%，考試采用閉卷筆試方式。考試范圍應(yīng)涵蓋所有講授及自學(xué)的內(nèi)容，考試內(nèi)容應(yīng)能客觀反映出學(xué)生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關(guān)理論的理解、掌握及綜合運(yùn)用能力?？荚囶}型以單選題、多選題、判斷題、填空題、分析題為主。考核與評價方式課程目標(biāo)成績比例（期末成績60%+平時成績40%）合計平時成績（40%）課程考試（60%）平時表現(xiàn)（10%）作業(yè)（10%）實驗（20%）155103050255103050合計(成績構(gòu)成）10102060100成績評定辦法及依據(jù)（1）平時作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)成績課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（5%）按時交作業(yè)，概念正確，相關(guān)知識點(diǎn)論述清晰，能正確理解掌握數(shù)值計算和符號計算。按時交作業(yè)，概念較正確，相關(guān)知識點(diǎn)論述比較清晰，能理解掌握數(shù)值計算和符號計算。按時交作業(yè)，概念基本正確，相關(guān)知識點(diǎn)論述基本清晰，能基本理解掌握數(shù)值計算和符號計算。按時交作業(yè)，基本概念理解一般，相關(guān)知識點(diǎn)論述一般，能部分理解掌握數(shù)值計算和符號計算。不交或不按時交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；或者基本概念不清晰；不能理解掌握數(shù)值計算和符號計算。課程目標(biāo)2（5%）按時交作業(yè)，基本概念正確，相關(guān)知識點(diǎn)論述清晰；能正確掌握代碼編寫和圖形繪制。按時交作業(yè)，基本概念較正確，相關(guān)知識點(diǎn)論述比較清晰；能比較正確掌握代碼編寫和圖形繪制。按時交作業(yè)，基本概念基本正確，相關(guān)知識點(diǎn)論述基本清晰；能基本正確掌握代碼編寫和圖形繪制。按時交作業(yè)，基本概念理解一般，相關(guān)知識點(diǎn)論述一般；能部分掌握代碼編寫和圖形繪制。不交或不按時交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；或者基本概念不清晰；相關(guān)知識點(diǎn)論述不清晰；不能掌握代碼編寫和圖形繪制。每次作業(yè)按百分制評分，以所有作業(yè)的平均成績計入總成績。實驗環(huán)節(jié)考核與評價標(biāo)準(zhǔn)成績課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（10%）按照要求完成實驗預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理清晰、實驗數(shù)據(jù)詳實，分析正確，實驗報告撰寫規(guī)范。按照要求完成實驗預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理較清晰、實驗數(shù)據(jù)較詳實，分析較正確，實驗報告撰寫較規(guī)范。按照要求完成實驗預(yù)習(xí)，并基本按照相關(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數(shù)據(jù)一般，分析基本正確，實驗報告撰寫欠規(guī)范?；景凑障嚓P(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數(shù)據(jù)一般，實驗報告撰寫欠規(guī)范。不按要求預(yù)習(xí)，不按要求進(jìn)行實驗；實驗原理不夠清晰、數(shù)據(jù)不詳實，分析錯誤或無實驗報告。課程目標(biāo)2（10%）按照要求完成實驗預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理清晰、實驗數(shù)據(jù)詳實，分析正確，實驗報告撰寫規(guī)范。按照要求完成實驗預(yù)習(xí)，并按照相關(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理較清晰、實驗數(shù)據(jù)較詳實，分析較正確，實驗報告撰寫較規(guī)范。按照要求完成實驗預(yù)習(xí)，并基本按照相關(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數(shù)據(jù)一般，分析基本正確，實驗報告撰寫欠規(guī)范?；景凑障嚓P(guān)實驗及安全要求進(jìn)行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數(shù)據(jù)一般，實驗報告撰寫欠規(guī)范。不按要求預(yù)習(xí)，不按要求進(jìn)行實驗；實驗原理不夠清晰、數(shù)據(jù)不詳實，分析錯誤或無實驗報告。（3）平時表現(xiàn)與評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（5%）考核學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂表現(xiàn)。遵守課堂紀(jì)律，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于90%。遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于80%；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于80%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于70%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于60%。遵守課堂紀(jì)律，但不能正常參與課堂教學(xué)活動，不能回答老師提出的問題。課程目標(biāo)2（5%）考核學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂表現(xiàn)。遵守課堂紀(jì)律，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于80%；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于80%；遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于70%。遵守課堂紀(jì)律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于60%。遵守課堂紀(jì)律，但不能正常參與課堂教學(xué)活動，不能回答老師提出的問題。（4）期末考核與評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（30%）理解科學(xué)計算的概念，熟悉掌握數(shù)值計算和符號計算，熟悉掌握圖形繪制，熟悉掌握函數(shù)文件和腳本文件的編程。能夠正確理解科學(xué)計算的概念，正確熟練掌握數(shù)值計算和符號計算，正確掌握圖形繪制，正確掌握函數(shù)文件和腳本文件的編程。能夠比較正確理解科學(xué)計算的概念，比較正確熟練掌握數(shù)值計算和符號計算，比較正確掌握圖形繪制，比較正確掌握函數(shù)文件和腳本文件的編程。能夠基本正確理解科學(xué)計算的概念，基本正確熟練掌握數(shù)值計算和符號計算，基本正確掌握圖形繪制，基本正確掌握函數(shù)文件和腳本文件的編程。對科學(xué)計算的概念的理解一般，對數(shù)值計算和符號計算的掌握一般，對圖形繪制掌握一般，對函數(shù)文件和腳本文件的編程的掌握一般。對科學(xué)計算的概念的理解一般，對數(shù)值計算和符號計算的掌握較差，對圖形繪制掌握較差，對函數(shù)文件和腳本文件的編程的掌握較差。課程目標(biāo)2（30%）掌握Python語言的基本編程思想和方法，掌握Python的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用。能正確掌握Python語言的基本編程思想和方法，能正確掌握Python的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用。能比較正確掌握Python語言的基本編程思想和方法，比較正確掌握Python的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用。能基本正確掌握Python語言的基本編程思想和方法，基本正確掌握Python的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用。對Python語言的基本編程思想和方法掌握一般，對Python的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用。對Python語言的基本編程思想和方法掌握較差，對Python的數(shù)據(jù)類型、矩陣輸入和操作方法、語法結(jié)構(gòu)、函數(shù)的使用。六、教學(xué)基本要求教師在課堂上應(yīng)對基本概念、規(guī)律、原理和方法進(jìn)行必要的講授，并詳細(xì)講授每章的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容；講授中應(yīng)注意理論聯(lián)系實際，通過必要的案例展示、討論，啟迪學(xué)生的思維，加深學(xué)生對有關(guān)概念、理論等內(nèi)容的理解，并應(yīng)采用多媒體輔助教學(xué)，多舉示例，多演示，加大課堂授課的知識含量。在主要章節(jié)講授完之后，要布置一定量的案例分析討論，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解、運(yùn)用，拓寬學(xué)生的知識面。對學(xué)生的要求：預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)是常態(tài)學(xué)習(xí)過程；認(rèn)真完成教師布置的作業(yè)；上課要認(rèn)真聽講，與教師互動，積極發(fā)言；有問題要及時提問，不得隨意缺課。認(rèn)真做實驗，實驗后能分析、歸納實驗結(jié)果，撰寫出完整的實驗報告。七、教學(xué)方法本課程理論教學(xué)以課堂講授和上機(jī)實驗相結(jié)合，以啟發(fā)式、舉例性教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；教師在理論授課時注重教學(xué)互動形式，即采用啟發(fā)式提問，學(xué)生討論后回答的方式加強(qiáng)交流，重要章節(jié)結(jié)合實驗教學(xué)，使教學(xué)模式生動多樣。教學(xué)方法與手段：多媒體、黑板、案例相結(jié)合。本課程實驗教學(xué)著重講授如何用科學(xué)的手段來完成理論的驗證；如何組織實驗、處理數(shù)據(jù)和分析實驗現(xiàn)象；介紹實驗設(shè)備軟件的使用方法及綜合實驗內(nèi)容的思路和方案設(shè)計等。采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法；在實驗前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實驗有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書；在實驗中要嚴(yán)格遵守實驗紀(jì)律，按操作規(guī)程使用設(shè)備；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認(rèn)真完成一份實驗報告。八、參考教材和閱讀書目（1）《大數(shù)據(jù)的Python基礎(chǔ)》.董付國.北京：\t"/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%8C%96%E6%8E%98%E4%B8%8Epython%E5%AE%9E%E8%B7%B5/_blank"機(jī)械工業(yè)出版社，2019.（2）《數(shù)據(jù)挖掘：概念與技術(shù)》.韓家煒.（