《大数据分析技术应用》课程标准

《大数据分析技术应用》课程标准课程名称：大数据分析技术应用学分：4计划学时：72适用专业：大数据技术1.前言1.1课程性质《大数据分析技术应用》课程是大数据技术专业的专业核心课，在大数据技术与应用专业课程体系中占有重要位置。其前导课程为《程序设计基础》、《大数据统计分析基础》、《数据采集与预处理》。本课程的定位是使学生掌握大数据分析过程和基础方法，培养学生使用Python进行数据获取、数据处理和数据可视化展现，通过上机实践掌握对不同领域、不同来源、不同类型数据的分析与预测能力。通过本课程的学习，学生不仅可以更好地理解Python数据分析中的基本概念，还可以运用所学的数据分析技术，完成相关的数据分析项目的实践。1.2设计思路传统课程的教学只是针对软件工具的操作方法进行讲授，理论知识点讲完后，学生进行软件工具的操作实验以及完成课后练习，知识点多而散，到最后一学期下来，学生只会编写简单的程序和工具的使用，不会灵活的综合各知识点进行软件开发实践，无法真正将所学的知识应用到实际的开发过程中。在信息时代，提倡把“知识”放在问题中，放到现实中，让学生通过收集信息、分析信息、处理信息和运用信息，主动地探索、发现、体验和解决问题，从而培养获取新知识和利用知识进行创新的能力。为了提高学生的技能和改变以前的教学情况，信息技术系大数据教研室经过多年的教学模式研究以及培养方案探索，认为项目式、模块化教法更加契合高职需求。本课程要求体现一周项目、学期工程等模块化教法改革，建立可视化的里程碑，激发学习兴趣、提升教学效果。因此，课程整体设计以项目应用为导向，把机器学习相关的知识点嵌入相应的项目实训中，让学生明确如何利于所学的知识来解决问题，通过项目实训和课堂实训巩固所学知识，符合高职学生的认知规律。倡导实施“教、学、做、训”的一体化教学，掌握好知识的同时，能很好的应用所学知识和所学技能，最终使学生切实掌握大数据分析技术，培养学生成为面向社会的实践型人才。本课程总课时为72学时。通过融入经典的数据分析案例和详尽的实践指导步骤，有利于学生的理解与学习。该课程理念要求充分的调动学生思考和动手能力，先做后教，精讲多练，实验课时约占到了总课时的2/3以上，使学生在“做中学、学中探”，课程均在计算机房完成。2．课程目标2.1总体目标通过任务引领型的项目活动，旨在使学生掌握大数据技术的基本知识和综合实践技能，包括数据准备、数据清洗、数据筛选、数据处理与分析、数据可视化展现、机器学习等内容；还包括第三方工具包的使用，主要有数据分析包(NumPy、Pandas)、绘图包(matplotlib)、机器学习包(sklearn)。最终通过一个个简化的仿真项目，使学生在认知和实际操作上，对大数据关键技术有一个整体的认识和理解，并掌握使用Python语言技能。倡导学生在“做中学”，为提高学生的职业能力奠定良好的基础。2.2具体目标通过理论和实践教学，使学生掌握Python在大数据分析技术中的常用工具和方法，并培养良好的大数据关键技术应用能力。2.2.1知识目标熟悉数据统计与分析基本流程；熟悉Python语言在数据分析上的应用；了解从不同的途径获取数据的方法，包括数据库、文本文件、图片文件等；了解NumPy中对矩阵运算、数组处理、简单计算的函数应用；掌握Pandas中标准数据模型的高效操作，包括数据预处理、数据分析；掌握Matplotlib中拆线图、柱状图、饼图、散点图以及其他专业图形的画法和各项属性设置，实现可视化展现；了解机器学习方法的分类及应用场景；掌握回归的基本概念及线性回归、多项式回归方法的应用。2.2.2能力目标能从实际需要出发，完成大数据技术综合应用开发环境部署，能从不同的途径获取大数据，并掌握对大数据进行清洗、筛选、分析与预测、以及大数据可视化展现的能力，最终能对大数据的结果进行分析与评估。2.2.3素质目标具备刻苦钻研的中国工匠精神、举一反三及创新思维；具备综合实践能力和良好的实际动手能力；具备集体协作能力、沟通能力和演讲能力，实事求是的学风、严谨的学习态度；具备严谨的工作作风和劳动精神。3.课程内容与要求序号教学任务课程内容及教学要求教学设计参考学时1Python与数据分析基础1、了解数据、数据分析的基本概念理论讲授、上机实训、应用巩固、总结提高62、掌握数据分析的基本过程、作用及常用工具3、掌握Python语言的基本语法4、掌握Python流程控制语句的使用方法5、掌握Python函数与类的使用方法6、掌握数据结构、流程控制语句和函数的综合运用2Python数据采集1、掌握从文件中读取数据理论讲授、上机实训、应用巩固、总结提高92、了解从Excel中读取数据3、了解从图片中读取数据4、掌握从数据库中读取数据5、掌握从网页中读取数据6、了解从API中读取数据3Numpy数组与矢量计算1、了解NumPy和SciPy作用与安装理论讲授、上机实训、应用巩固、总结提高92、掌握创建数组对象方法3、掌握数组的索引、切片和其他操作4、掌握数组的运算和通用函数使用5、掌握NumPy矩阵创建、计算和操作6、掌握随机数生成的方法7、了解NumPy中常用的统计函数8、掌握运用NumPy函数进行统计分析4Pandas数据预处理与分析1、了解pandas作用理论讲授、上机实训、应用巩固、总结提高152、掌握pandas安装与导入方法3、熟悉pandas数据结构4、掌握重复值、缺失值和异常值的处理5、掌握数据填充、数据合并和数据抽取6、掌握重塑层次化索引、映射与数据转换7、掌握排列与随机抽样8、掌握数据离散化与规范化处理9、掌握日期和字符串处理10、掌握pandas数据结构之间的相互运算11、掌握数据分析的方法5Matplotlib数据可视化1、了解Matplotlib作用理论讲授、上机实训、应用巩固、总结提高92、掌握Matplotlib安装和导入方法3、掌握运用pyploy创建图形的方法4、掌握Matplotlib参数配置5、掌握绘制分析变量间关系图的方法6、掌握绘制分析变量数据分布和分散状况图的方法7、了解其他绘图包的使用，比如seaborn6Sklearn机器学习方法1、了解什么是机器学习及回归理论讲授、上机实训、应用巩固、总结提高82、掌握一元线性回归方法3、掌握多线式回归方法4、应用案例解析：掌握回归分析在电影票房预测上的应用7综合应用实训项目数据分析综合实训项目上机实训、应用巩固16合计72注：“课程内容及要求”中，要分别体现技能内容及要求、知识内容及要求。4．实施建议4.1教材选用和编写建议（1）教材选用教材是反映教学内容和课程体系的主要标志。为适应新的课程体系和教学内容的改革，本课程采用自编教材《数据分析Python项目化实践》，电子工业出版社，陈清华主编。该教材以先案例后知识点讲解的方式进行设计，让学生能够深刻体会到数据分析应用的效果，同时该书还通过大量的实训题目来帮助读者巩固相关的知识点。除此之外，自行制作了能满足本课程教学需要的一整套授课教案、电子课件等教学资料，在教学过程中发挥积极的作用。总体上，应依据高职学生特点与本着实用性、应用性原则考虑教材的选用。（2）编写建议必须依据本课程标准编写教材。教材应充分体现任务引领、能力培养为导向的课程设计思想。教材以完成项目驱动，通过课内项目和课后拓展作业等多种手段，采用递进和并列相结合的方式来组织编写，使学生实施任务的过程掌握技能，并进行知识的归纳与拓展。教材应突出实际性，应避免把职业能力简单理解为纯粹的技能操作，同时要具有前瞻性。应将本课程中所用到的项目管理的其他知识纳入其中，并要有思想方法的传授。教材应以学生为本，文字表述要简明扼要，内容展现应图文并茂、突出重点，重在提高学生学习的主动性和积极性。教材中的任务具有可阅读、可扩展性。4.2教学建议本课程为“教学做”一体化课程，应该加强过程化监控，同时注重职业素养考核。以学生为主体，以能力为本位，以项目为驱动。学生为主体是前提，能力为本位是目标，项目为驱动是手段，将理论与实践的内容进行整合。在教学过程中应加强学生操作技能的培养，采用案例教学或项目教学，注重以任务引领，提高学生学习兴趣。教学最好在实训室进行，充分体现在“做中学”的理念。教师必须重视学习新技术，能紧跟技术发展潮流。授课过程中注意学生职业素质的培养，包括解决问题的综合能力，充分发展自己的个性特长，培养良好的工程规范，团队合作的精神以及自身可持续发展的研究探索能力。另外，建议课内进行分组，基于学习团队的方式，可采用课堂小组讨论互动，教师可以开展教学资讯发布、案例分析、现场，答疑、学习结果分析评价等教学活动项目。课外团队讨论，针对课外任务开展团队讨论会，以学生为主体，参与到展演式教学活动中。同时内容设计充分考虑与下一次课的课前预习活动设计的衔接性。利用学习平台、移动终端，在线观看教学视频，实施翻转课堂模式。4.3教学考核评价建议本课程期末考试形式为上机开卷考查。期末课程结束，统一出题，统一考查。评分标准：满分100分，其中过程性考核成绩占50%；期末成绩占50%。平时成绩的记载内容包括出勤、课堂表现、作业；实训成绩：成绩评定自评与他评相结合、过程与结果相结合；期末考查：采用课内考查的形式，统一出题，学生上机完成设计内容，根据成果评分。4.4课程资源的开发与利用随着新课改的逐步深入，只有充分重视开发课程资源，丰富课程内容，有效地发挥教师的潜能，有利于教师的不断成长，课改才有实质性意义。教师应创造性地利用一切可用的资源，为学生的学习、实践服务。也就是说课程资源的开发和利用会加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，而且学生的经验、疑问、情感、态度等也是课程资源的有机组成，关注了学生的学习兴趣和经验，有利于学生对课程内容的理解，有利于学生的发展。课程资源的开发和利用可促进教师专业成长，课程资源开发也促进教师专业化发展，这也是课程资源开发的价值体现之一。课程资源的开发对教师提出了新的专业能力要求，即课程开发的专业素养和能力。教师应该成为学生利用课程资源的引导者、开发者。教师必须具备根据具体的教学目的和内容开发与选择课程资源的能力，充分挖掘各种资源的潜力和深层次价值：标准与规范。注重实训指导书的开发和应用，编写时必须注意时代性、实践性和可操作性。注重教学过程中的讲练结合，增加上机操作时间。教学设施。争取能用配备背投的教室，如果能上网教学效果会更好。实训条件。人手一台电脑，根据电子实验手册进行实训。4.5教学条件配备建议本课程的实施必须依赖于一定的教学条件配备，如计算机机房，OFFICEWord2010软件、Python等必备的软件平台。实践教学环境。利用现有学校教学设备，引导学生学习专业知识，构建系统性的教学内容体系。学校拥有实验教学计算机房，可进行开放性实验。教学实验教室拥有计算机、音响等多媒体设备，可供进行计算机程序