《大数据分析处理》 教案全套-单元设计 郭永洪 单元1-9-大数据分析概述-使用统计图表展示数据

《大数据分析处理》课程教学单元设计单元1大数据分析概述授课教师：授课班级:学时：4教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：大数据分析的概念；大数据分析流程；大数据分析常用技术Python第三方库的配置方法；数据分析相关的库能力目标：了解大数据分析的基本概念了解大数据分析的流程掌握Python第三方库的配置方法思政育人目标通过了解大数据分析的概念和流程，加深了学生对本课程、本专业的认识，使学生对本专业有正确的认识和坚定的信念；培养学生知识产权及软件版权意识，遵守网络安全法等相关软件类法律法规，运用法治思维和法治方式维护自身权利;培养学生的职业道德，不得在程序中嵌入非法或不安全代码，不使用非法或非合理渠道获得程序代码，绝不利用自己的技能去从事危害公众利益的活动。教学内容大数据分析的概念；大数据分析流程；大数据分析常用技术；python如何处理大数据。重点大数据分析流程难点Python第三方库的配置方法教学过程设计教学单元1-1（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入大数据分析能做什么？引例演示启发引入多媒体软件演示教师：课件演示学生：观察思考知识讲解（1）大数据分析的概念；（2）大数据分析流程；（3）大数据分析常用技术启发讲解操作演示多媒体软件演示教师：启发讲授操作演示学生：交流互动分组讨论示范操作Python第三方库的配置方法；数据分析相关的库的安装问题引导操作演示分析归纳多媒体软件演示教师：现场演示学生：观看演示实战训练使用pip命令使用Pycharm，Anaconda3两个平台使用第三方库动手实践系统环境学生：动手实践教师：巡视指导课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。汇报展示师生点评归纳总结多媒体学生：汇报展示集体点评教师：组织总结引导创新课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元2numpy科学计算基础授课教师：授课班级:学时：8教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：创建数组；ndarray对象的数据类型；数组运算；NumPy通用函数；利用NumPy数组进行数据处理；NumPy的线性代数模块。能力目标：使用NumPy的array函数创建数组；了解ndarray对象的数据类型；实现数组和数组之间的加减乘除；掌握NumPy通用函数的使用方法；利用NumPy数组进行数据处理；利用线性代数模块完成矩阵乘法。思政育人目标培养学生遵守软件开发的专业标准和规范的意识，严格遵循规定的程序编写流程，养成良好的程序注释习惯；培养学生诚实、守信，提高学生在沟通表达、自我学习和团队协作方面的能力；教学内容NumPy数据分析基础：使用Numpy创建ndarray数组；使用NumPy的通用函数进行数据处理；重点使用NumPy的array函数创建数组掌握NumPy通用函数的使用方法；难点利用线性代数模块完成矩阵乘法。教学过程设计教学单元2-1（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入NumPy能做什么？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解创建数组；ndarray对象的数据类型；数组运算教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作使用NumPy的array函数创建数组；实现数组和数组之间的加减乘除；问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练使用array()函数来创建一维数组和二维数组对ndarray对象进行加减乘除实现数组和标量之间的加减乘除；动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成教学单元2-2（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入NumPy作为一个第三方库，都有哪些函数，能够帮我们做什么？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解（1）NumPy通用函数；（2）利用NumPy数组进行数据处理；（3）NumPy的线性代数模块。教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作NumPy中的一元和二元通用函数如何使用；利用NumPy实现数组元素统计与排序；利用线性代数模块完成矩阵乘法。问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练利用NumPy通用函数完成简单计算利用ndarray对象的方法进行简单统计使用两种方法实现两个数组的乘法动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结(1) 评估讨论实训任务完成的速度；(2) 评估讨论实训任务完成的规范性；(3) 展示学生的完成效果；(4) 考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元3pandas统计分析基础授课教师：授课班级:学时：8教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：数据类型和数据结构；创建Series；创建DataFrameDataFrame索引与切片；数据排序方法；数据统计方法。能力目标：了解Pandas的数据类型和数据结构；能够创建Series；能够创建DataFrame掌握DataFrame索引与切片；掌握数据排序方法；掌握数据统计方法。思政育人目标培养学生的计算思维、辩证思维、实验思维，帮助学生能够独立并辩证地看待问题、理性地思考问题、高效地解决问题，从而建立正确的价值观。教学内容Series和DataFrame排序与统计重点Pandas中的排序与统计难点教学过程设计教学单元3-1（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入Pandas能做什么？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解数据类型和数据结构创建Series创建DataFrame教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作创建Series创建DataFrame问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练从ndarray创建一个系列从字典创建一个系列csv文件构建DataFrame动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成教学单元3-2（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入NumPy作为一个第三方库，都有哪些函数，能够帮我们做什么？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解DataFrame索引与切片数据排序方法数据统计方法教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作实现切片；实现数据排序实现数据的多种统计方式问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练实现切片；实现数据排序实现数据的多种统计方式动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结(1) 评估讨论实训任务完成的速度；(2) 评估讨论实训任务完成的规范性；(3) 展示学生的完成效果；(4) 考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元4数据读取与写入授课教师：授课班级:学时：4教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：Pandas文件读取Pandas文件写入Pandas数据库操作能力目标：（1） 实现Pandas文件读取（2） 实现Pandas文件写入（3） 实现Pandas数据库操作思政育人目标加深学生对专业知识技能学习的认可度与专注度，引导学生增强技术自信，建立崇高的职业理想。教学内容使用Pandas读文件和写文件连接Mysql数据库从MySQL数据库读取数据存储数据到MySQL数据库重点使用Pandas读文件和写文件难点（1） 与MySQL的连接与交互教学过程设计教学单元4-1（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入如何将文件中的数据读入DataFrame？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解Pandas文件读取Pandas文件写入教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作读取txt、csv、excel文件将数据写入txt、csv、excel文件问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练实现txt、csv、excel文件的读入写数据到txt、csv、excel文件动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成教学单元4-2（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入如何连接数据库呢？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解如何实现pandas与数据库的连接？教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作连接Mysql数据库从MySQL数据库读取数据存储数据到MySQL数据库问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练实现连接Mysql数据库实现从MySQL数据库读取数据实现存储数据到MySQL数据库动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结(1) 评估讨论实训任务完成的速度；(2) 评估讨论实训任务完成的规范性；(3) 展示学生的完成效果；(4) 考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元5数据质量与数据清洗授课教师：授课班级:学时：4教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：数据质量管理的概念缺失值处理重复值处理异常值处理能力目标：理解数据质量管理的概念能够使用Pandas处理缺失值、重复值、异常值思政育人目标引导学生理解敬业、精益、专注、创新等工匠精神的基本内涵，养成追求卓越的创造精神、精益求精的品质精神。教学内容数据质量管理数据清洗重点去空值、去重复值难点（1） 异常值处理教学过程设计教学单元5-1（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入什么是数据质量？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解数据质量的定义数据质量问题的来源数据质量管理的必要性教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作实现缺失值处理问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练将数据中的空值去掉动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成教学单元5-2（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入数据清洗都包括什么？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解缺失值处理重复值处理异常值处理教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作使用Pandas处理缺失值、重复值问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练使用Pandas实现去空、去重动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结(1) 评估讨论实训任务完成的速度；(2) 评估讨论实训任务完成的规范性；(3) 展示学生的完成效果；(4) 考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元6数据合并与数据转换授课教师：授课班级:学时：4教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：Pandas数据堆叠Pandas数据连接数据映射转换数据离散化哑变量数据随机抽样能力目标：使用Pandas实现堆叠与连接使用Pandas实现转换、离散化、随机抽样思政育人目标培养学生的计算思维、辩证思维、实验思维，帮助学生能够独立并辩证地看待问题、理性地思考问题、高效地解决问题。教学内容堆叠与连接映射转换与离散化重点堆叠与连接难点数据离散化教学过程设计教学单元6-1（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入什么是堆叠？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解（1） Pandas数据堆叠（2） Pandas数据连接教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作使用Pandas实现堆叠与连接问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练数据表横向堆叠数据表纵向堆叠使用merge函数连接数据使用join函数连接数据动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成教学单元6-2（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入为什么要离散化？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解数据映射转换数据离散化哑变量数据随机抽样教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作使用Pandas实现转换、离散化、随机抽样问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练实现数据映射转换实现数据离散化实现哑变量实现数据随机抽样动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结(1) 评估讨论实训任务完成的速度；(2) 评估讨论实训任务完成的规范性；(3) 展示学生的完成效果；(4) 考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元7数据分组与数据聚合授课教师：授课班级:学时：4教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：groupby()Series分组DataFrame分组agg聚合transform聚合apply聚合能力目标：使用Pandas实现数据分组掌握agg聚合掌握transform聚合掌握apply聚合思政育人目标培养学生工匠精神培养学生的计算思维、辩证思维、实验思维，帮助学生能够独立并辩证地看待问题、理性地思考问题、高效地解决问题。教学内容数据分组数据聚合重点Series分组DataFrame分组难点agg聚合transform聚合apply聚合教学过程设计教学单元7-1（4课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入为什么要分组？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解数据分组的原则和依据数据分组方法与体系Pandas数据分组agg聚合transform聚合apply聚合教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作使用Pandas实现数据分组使用Pandas实现多种聚合问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练实现groupby()分组实现agg()聚合实现transform()聚合实现apply()聚合动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元8scikit-learn机器学习授课教师：授课班级:学时：4教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：机器学习的概念使用sklearn处理数据数据预处理和降维构建聚类模型构建分类模型构建回归模型能力目标：理解机器学习的概念能够使用sklearn实现简单的机器学习能够实现简单的建模案例思政育人目标引导学生正确认识和理解学习的价值，培养浓厚的学习兴趣，养成自主学习的习惯，掌握适合自身的学习方法，培养终身学习的意识。遵守网络安全法等相关软件类法律法规教学内容使用sklearn处理数据数据预处理和降维数据挖掘与建模重点机器学习的概念难点构建聚类模型构建分类模型构建回归模型教学过程设计教学单元8-1（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入什么是机器学习？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解机器学习的概念Sklearn基本操作教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作使用Sklearn实现数据划分使用sklearn数据集预处理使用sklearn实现降维问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练（1） 实现Sklearn数据划分（2） 实现sklearn数据集预处理（3） 实现sklearn降维动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结评估讨论实训任务完成的速度；评估讨论实训任务完成的规范性；展示学生的完成效果；考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成教学单元8-2（2课时）主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动问题引入为什么建模？课件演示启发引入多媒体教师：课件演示学生：观察思考知识讲解构建回归模型构建分类模型构建聚类模型教师讲解课件演示多媒体教师：课件演示学生：观察思考示范操作实现回归模型的方法实现分类模型的方法实现聚类模型的方法问题引导操作演示分析归纳多媒体开发平台教师：现场演示学生：观看演示实战训练实现回归模型实现分类模型实现聚类模型动手实践多媒体开发平台学生：动手实践课堂总结(1) 评估讨论实训任务完成的速度；(2) 评估讨论实训任务完成的规范性；(3) 展示学生的完成效果；(4) 考核学生结果。教师讲解多媒体课件演示教师：组织总结引导创新学生：听讲思考整理笔记课后作业完成网上教学平台线上习题教师讲解多媒体教师：布置作业提出要求学生：拓展完成《大数据分析处理》课程教学单元设计单元9使用统计图表展示数据授课教师：授课班级:学时：8教学条件Windows7，Pycharm，Anaconda3；局域网环境；多媒体教学系统教学素材参考教材、教学课件、题库、在线开放教学平台教学目标设计知识目标：数据可视化概述基本图表类型matplotl