五育融合課程雙創(chuàng)

教學大綱

（人工智能專業(yè)）

目錄

《Python程序設計》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱................................1

《操作系統(tǒng)》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱.......................................9

《機器學習與模式識別》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱............................16

《數(shù)據(jù)結構與算法》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱................................23

《數(shù)據(jù)庫原理與應用》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱..............................31

《數(shù)據(jù)挖掘》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱......................................37

《離散數(shù)學》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱......................................42

《神經(jīng)網(wǎng)絡與深度學習》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱............................49

《Python程序設計》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱

課程代碼：281210602

課程名稱：Python程序設計

開課單位：計算機學院

課程類型：專業(yè)基礎

總學時：48理論學時：16實驗（訓）學時：32

學分：3

適用專業(yè)：人工智能

先修課程：程序設計基礎

一、課程性質與定位

Python程序設計是人工智能專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課。通過本課程的學習，使

學生能夠在已有的計算機基礎知識基礎上，對計算機程序設計有一個系統(tǒng)的、全面的了

解、為掌握計算機軟件開發(fā)打打下良好的基礎。在系統(tǒng)理解和掌握程序設計基本原理的

基礎上，了解和掌握軟件開發(fā)的基本原理和方法，具有設計和開發(fā)計算機軟件的基本能

力。

Python程序設計是一門實踐性非常強的學科,它要求學生在理解和掌握程序設計語

言語法的基礎上，充分利用實驗課程，在計算機上動手完成程序的編寫和調試C

二、課程目標及其對畢業(yè)要求的支撐

（一）課程目標

通過本課程學習，使學生達到以下目標：

素質目標1.1具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力

知識目標2.1研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對人工智能領域的相關工程

問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結論。

能力目標3.1使用現(xiàn)代工具：能夠針對人工智能領域的相關工程問題,開發(fā)、選擇

與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具,包括對相關工程問題的預測

與模擬，并能夠理解其局限性。

（二）課程目標對畢業(yè)要求的支撐

課程目標課程目標對指標點的

畢業(yè)要求具體指標點

序號支撐分析

1

在掌握Python知識的前提下，能夠

4.1能夠對人工智能領域的軟件、

4.研究2.1；針對具體問題，利用所學設計出合理

硬件模塊進行理論分析和仿真。算法，并能夠根據(jù)算法編寫應用程

序。

5.使用現(xiàn)代工具5.1掌握基本的計算機操作和應3.1掌握pylhon編程基礎，使用編程工

用，至少掌握一種軟件開發(fā)語言（如具解決工程問題

C、python語言等），并能夠運用集成

開發(fā)環(huán)境進行相關程序設計。

12.終身學習12.1了解自主學習的必要性，具有1.1了解python在自動化中的使用，并

自主學習和終身學習的意識，掌握跟運用python編程解決問題

蹤本專業(yè)學科前沿、發(fā)展趨勢的基

本方法和途徑。

三、各教學環(huán)節(jié)學時分配

學時分配支撐課程

教學單元章名理教學方法

總學時理論目標序號

（訓）

模塊一程序設計基本方法422講授法1.1

模塊二Python程序實例解析404案例式2.1

模塊三基本數(shù)據(jù)類型422討論式2.1

翻轉課堂

模塊四程序的控制結構6062.1

式

模塊五函數(shù)和代碼復用624探究法2.1

模塊六組合數(shù)據(jù)類型624案例式2.1

模塊七文件和數(shù)據(jù)格式化624探究法2.1

模塊八程序設計方法論220討論式3.1

模塊九網(wǎng)絡爬山和自動化624討論式3.1

模塊十科學計算和可視化422探究法3.1

合計481632

四、實驗（訓）項目設置

序號實驗項目實驗性質學時

1第一個Python程序設計性2

2溫度轉換實例設計性2

3turtle庫使用實例設計性2

4程序控制結構實例設計性6

5函數(shù)實例設計性4

6組合數(shù)據(jù)應用實例設計性4

2

7文本及數(shù)據(jù)格式化實例設計性4

8科學計算和可視化應用實例設計性4

9網(wǎng)絡爬蟲實例設計性4

合計32

五、教學內(nèi)容及要求

本課程的理論學習主要是以程序設計基本方法為主，通過學習Python基本語法，

同時學習運用Python語言解決現(xiàn)實問題、進行科學計算和可視化分析、網(wǎng)絡爬蟲等。

培養(yǎng)學生掌握基本的創(chuàng)新方法、具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識，能夠獨立思考，分析問題,

以及利用計算機編程解決實際問題的能力，為從事本專業(yè)的工程工作打下良好的計算機

基礎。

本課程的實驗教學主要是讓學生充分使用在計算機上練習理論課程中學到的基本

編程技巧和方法。

模塊一程序設計基本方法

【教學目標】

素質：培養(yǎng)學生計算思維能力，提升解決問題的能力。激發(fā)學生科技報國的家國情

懷和使命擔當，幫助學生樹立正確的程序設計理念。

知識：了解Python的發(fā)展歷史，掌握Pycharm開發(fā)環(huán)境的配置過程

能力：能夠在Pycham開發(fā)環(huán)境下編寫簡單的Python程序，并運行

【重點與難點】

重點：Python語言的特點區(qū)分

難點：Pycharm開發(fā)環(huán)境的配置

【教學內(nèi)容】

1.Python的發(fā)展歷史。

2.Python的開發(fā)環(huán)境配置。

3.簡單程序編寫。

模塊二Python程序實例解析

【教學目標】

素質：理解并掌握解決問題的一般方法。提升學生專業(yè)技能，增強學生審美能力，

培養(yǎng)學生良好的誠信品質C

知識：理解Python語言的基本語法，包括縮進、變量、命名等；掌握Python語言

3

繪制圖形的一般方法

能力：培養(yǎng)獨立解決計算問題的能力

【重點與難點】

重點：Python語言的基本語法使用

難點：Python語言繪制圖形原理

【教學內(nèi)容】

1.Python語言的基本語法及靈活運用

2.Pycharm開發(fā)環(huán)境下，不同方式的溫度轉換程序的編寫

3.turtle庫函數(shù)使用

4.Python標準庫導入及使用

5.函數(shù)封裝

模塊三基本數(shù)據(jù)類型

【教學目標】

素質：提升計算思維能力及邏輯思維能力。培養(yǎng)學生以堅持不懈的精神和頑強的意

志，提高學生運用專業(yè)知識和技能開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力，激發(fā)學生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中的合作

意識。

知識：了解三種數(shù)字類型在計算機中的表示方法；掌握三種數(shù)字類型的概念和使用；

能力：運用Python標準數(shù)學庫進行數(shù)值計算

【重點與難點】

重點：三種數(shù)字類型的運用。

難點：Pylhon標準數(shù)學庫使用

【教學內(nèi)容】

1.整數(shù)、浮點數(shù)、復數(shù)的概念、使用

2.math庫靈活使用

3.字符串類型的概念及使用

4.字符串類型的格式化操作方法及應用

模塊四程序的控制結構

【教學目標】

素質：學會將程序結構分析運用到生活實際場景，提升思辨能力。培養(yǎng)學生攻堅克

難、不屈不撓的意志力，引導學生樹立正確的勞動價值觀，培養(yǎng)學生秉承以人為本的理

4

念。

知識：了解程序的基本結構并繪制流程圖；掌握程序的分支結構、循環(huán)結構；了解

程序的異常處理方式

能力：提升使用計算思維解決現(xiàn)實生活問題的能力。

【重點與難點】

重點：程序的基本結構、分支結構及if語句使用

難點：程序的異常處理及方法

【教學內(nèi)容】

1.程序的基本結構、分支結構及if語句使用

2.循環(huán)結構，for和while語句

3.隨機庫random

4.程序的異常處理及方法

模塊五函數(shù)和代碼復用

【教學目標】

素質：提升計算思維能力。提升學生工程實踐能力和雙創(chuàng)能力，培養(yǎng)學生精益求精

的工匠精神，增強學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。

知識：理解函數(shù)的參數(shù)傳遞過程；掌握函數(shù)的定義和調用方法。

能力：運用遞歸函數(shù)解決實際問題。

【重點與難點】

重點：函數(shù)的定義和調用方法

難點：遞歸函數(shù)解決實際問題

【教學內(nèi)容】

1.函數(shù)的定義和調用方法、函數(shù)的參數(shù)傳遞過程

2.datetime庫的使用

3.遞歸函數(shù)使用及科赫曲線繪制

模塊六組合數(shù)據(jù)類型

【教學目標】

素質：認識到現(xiàn)實問題中存在的數(shù)據(jù)類型分類，學會靈活運用。引導學生利用專業(yè)

知識解決實際問題，引導學生依規(guī)競爭。

知識：了解三類組合數(shù)據(jù)類型；掌握列表應用

5

能力：運用列表構建數(shù)據(jù)結構

【重點與難點】

重點：三類組合數(shù)據(jù)類型

難點：表構建數(shù)據(jù)結構

【教學內(nèi)容】

1.列表、元組、字典組合數(shù)據(jù)類型原理介紹

2.列表、字典、元組應用

3.組合數(shù)據(jù)混合使用

模塊七文件和數(shù)據(jù)格式化

【教學目標】

素質：學會數(shù)據(jù)分析，靈活應用到日常工作及生活場景。培養(yǎng)學生的敬業(yè)精神，促

進學生專業(yè)技能的掌握運用，培養(yǎng)學生良好的大數(shù)據(jù)工程職業(yè)素養(yǎng)。

知識：了解高維數(shù)據(jù)的存儲格式和讀寫方法；掌握一二維數(shù)據(jù)的存儲格式和讀寫方

法；文件的打開關閉等基本操作。

能力：運用json庫進行數(shù)據(jù)的維度轉換；PIL廢進行圖像處理。

【重點與難點】

重點：一二維數(shù)據(jù)的存儲格式和讀寫方法

難點：json庫進行數(shù)據(jù)的維度轉換

【教學內(nèi)容】

1.文件操作

2.PTL庫圖像處理

3.一二維數(shù)據(jù)的存儲格式和讀寫方法；高維數(shù)據(jù)的存儲格式和讀寫方法

4.json庫使用

模塊八程序設計方法論

【教學目標】

素質：提升計算思維及邏輯思維能力。學會使用程序設計方法解決實際問題，激發(fā)

學生運用AI專業(yè)知識和技能，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的信心和勇氣。

知識：了解計算思維的概念；計算生態(tài)和模塊編程思想；掌握自頂向下的設計方法

及自底向上的執(zhí)行過程。

能力：熟練運用Python笫三方庫的安裝及Python源文件的打包。

6

【重點與難點】

重點：自頂向下的設計方法；自底向上的執(zhí)行過程；Pylhon第三方庫的安裝

難點：Python源文件的打包

【教學內(nèi)容】

1.自頂向下的設計方法

2.自底向上的執(zhí)行過程

3.Python第三方庫的安裝方法

4.Python源文件的打包方法

模塊九網(wǎng)絡爬蟲和自動化

【教學目標】

素質：認識到網(wǎng)絡爬蟲的好處及危害，合理使用計算機技術解決問題。教育學生正

確認識數(shù)據(jù)爬取的法律法規(guī)，提高學生運用專業(yè)知識和技能開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

知識：了解網(wǎng)絡爬蟲的基本方法；掌握request庫編寫基本的url訪問過程

能力：運用beautiful庫解析和處理html,提升數(shù)據(jù)提取效率。

【重點與難點】

重點：request庫編寫基本的url訪問過程

難點：beautiful庫解析和處理html

【教學內(nèi)容】

1.request庫編寫基本的url訪問過程

2.beautiful庫解析和處理html

3.向搜索引擎自動提交關鍵詞并獲取結果的方法

模塊十科學計算和可視化

【教學目標】

素質；提升對科學計算及可視化的概念。培養(yǎng)學生開拓創(chuàng)新、精益求精的工匠精神,

培養(yǎng)學生藝術感知能力，提升藝術素養(yǎng)。

知識：數(shù)據(jù)繪圖庫進行坐標系繪制。

能力：運用科學計算庫進行矩陣分析和數(shù)值計算。

【重點與難點】

重點：數(shù)據(jù)繪圖庫進行坐標系繪制

難點：科學計算庫進行矩陣分析和數(shù)值計算

7

【教學內(nèi)容】

1.矩陣分析和數(shù)值計算

2.坐標系繪制

3.雷達圖繪制

六、課程考核方式

本課程考核形式為標準答案考試?？傇u成績由平時成績、期中成績和期末考試成績

組成。其中，平時成績占總評成績的30%,期中成績占總評成績10%,期末成績占總評

成績60%o

七、教學資源

1.建議教材

[1]嵩天.《Python語言程序設計基礎》（第2版）[M].北京：高等教育出版社，

2017.

2.參考資料

[1]WesleyJ.Chun.《Python核心編程》.北京：清華大學出版社,2016

3.學習網(wǎng)站

[1]網(wǎng)址:

https://wv.icourse163.org/learn/BIT-268001?tid=1206628225#/learn/conte

nt

大綱制訂人：陳延華

大綱審定人：陳梅

制訂日期：2020年8月

8

《操作系統(tǒng)》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱

課程代碼：281310227

課程名稱：操作系統(tǒng)

開課單位：計算機學院

課程類型：專業(yè)教育平臺課程

總學時：48理論學時：32實驗（訓）學時：16

學分：3

適用專業(yè)：人工智能

先修課程：程序設計基礎、面向對象程序設計、數(shù)據(jù)結構與算法

一、課程性質與定位

《操作系統(tǒng)》課程是人工智能專業(yè)的專業(yè)必修、核心課，它在學生的計算機專業(yè)知

識結構中有著重要的地位和作用。

本課程的目的和任務是使學生全面地了解和掌握操作系統(tǒng)的目標、作用和模型，從

資源管理的角度領會操作系統(tǒng)的功能和實現(xiàn)過程。使學生系統(tǒng)科學地受到分析問題和解

決問題的訓練，提高運用理論知識解決實際問題的能力。木課程概述操作系統(tǒng)的形成、

類型和功能；闡述進程管理，包括進程和線程的基本概念、進程的同步和通信、調度和

死鎖；詳細介紹存儲器管理和虛擬存儲器的概念以及對虛擬存儲器性能的分析；討論設

備管理、文件系統(tǒng)以及磁盤存儲器的管理通過本課程的學習，幫助學生建立計算機操作

系統(tǒng)處理問題的思維模式，初步掌握設計系統(tǒng)的基本思想，基礎知識、基本原理和基本

方法，培養(yǎng)和提高學生操作系統(tǒng)設計和調試操作系統(tǒng)的能力，啟發(fā)學生將該課程的知識

引入到其它專業(yè)課的學習c

二、課程目標及其對畢業(yè)要求的支撐

（一）課程目標

通過本課程學習，使學生達到以下目標：

素質目標1.1養(yǎng)成認真分析問題的習慣，提高解決問題的能力，樹立IT職業(yè)人的

敬業(yè)精神，培養(yǎng)團結協(xié)作的工作作風和嚴謹求實的工作態(tài)度。

1.2培養(yǎng)符合新時代要求的世界觀、人生觀和價值觀，具有高尚的道德情

操。

知識目標2.1深入理解操作系統(tǒng)的基本原理；

9

2.2掌握并發(fā)、異步、動態(tài)、虛擬等核心概念和資源管理、進程調度等核

心管理思想；

2.3掌握操作系統(tǒng)各管理模塊（進程管理、處理機管理、存儲器管理、文

件管理、設備管理）的功能設計算法和實現(xiàn)方法。

能力目標3.1能夠建立整機概念；具有軟件系統(tǒng)的分析、設計、開發(fā)和優(yōu)化創(chuàng)新能

力。

3.2培養(yǎng)學生程序設計的方法和技巧，提高學生編制清晰、合理、可讀性

好的系統(tǒng)程序的能力，加深對操作系統(tǒng)課程的理解。

（二）課程目標對畢業(yè)要求的支撐

課程目標課程目標對指標點的

畢業(yè)要求具體指標點

序號支撐分析

3.1能夠掌握本專業(yè)涉及的能夠使用編程語言對模塊的算法

3.設計/開發(fā)工程設計概念,原則和方法，

2.2/2.3/3.1/3.2進行實現(xiàn)；能夠針對所得的數(shù)據(jù)

解決方案能夠針對相關工程問題提出

合理的解決方案。結果進行分析，得出優(yōu)化方案

能夠使用編程環(huán)境模擬操作系統(tǒng)

4.1能夠對人工智能領域的各個模塊的功能以及算法；能夠

1.1/1.2/2.1/

4.研究軟件、硬件模塊進行理論分在正確理解算法的前提下，設計

2.2/2.3/3.1/3.2

析和仿真。實現(xiàn)方案；能夠對輸入數(shù)據(jù)預測

輸出結果，并能夠驗證其正確性

三、各教學環(huán)節(jié)學時分配

學時分配

教學方支撐課程目標

教學單元章名/項目/任務

總學理實驗法序號

時論（訓）

講授法

模塊一導學2.羽

20討論式1.1/1.1

案例式

模塊二處理機管理141。4

討論式2.羽.1/12

案例式

模塊三存儲管理14104

討論式2.羽g2

案例式

模塊四設備管理1064

討論式2.羽g2

案例式.山

模塊五文件管理8441.1/1.1722

討論式2.羽.1/3.2

合計483216

10

四、實驗（訓I）項目設置

實驗項目實驗性質主要儀器設備學時

1進程同步一一生產(chǎn)者消費者問題基礎實驗電腦2

2處理機調度一一銀行家算法基礎實驗電腦2

3存儲管理一一頁面置換算法基礎實驗電腦4

4設備管理一一磁盤調度算法基礎實驗電腦4

5文件管理基礎實驗電腦4

合計16

五、教學內(nèi)容及要求

模塊一導學

【教學目標】

素質：使學生在了解國內(nèi)外操作系統(tǒng)發(fā)展歷程的同時，深刻理解中華民族的燦爛文

明、敢為人先的創(chuàng)新精神，讓同學們產(chǎn)生強烈的民族自豪感，培養(yǎng)學生的家國情懷；激

發(fā)學生對專業(yè)知識的和專業(yè)技能的興趣，提升學生為國家操作系統(tǒng)發(fā)展做出貢獻的拼搏

精神。

知識：了解操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展過程、操作系統(tǒng)的結構。熟悉多道程序設計、批

處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)等重要概念。掌握操作系統(tǒng)作用、功能與特性；操作系

統(tǒng)各模塊功能及特征。

能力：能夠建立整機思想。

【重點與難點】

重點：操作系統(tǒng)的基本特征、主要功能。

難點：操作系統(tǒng)的基本特征、主要功能。

【教學內(nèi)容】

1.操作系統(tǒng)的目標和作用。

2.操作系統(tǒng)的發(fā)展過程。

3.操作系統(tǒng)的基本特征。

4.操作系統(tǒng)的主要功能。

模塊二處理機管理

【教學目標】

素質,激發(fā)學生運用扎實的專業(yè)知識解決實際問題的創(chuàng)新意識，提升學生專業(yè)素養(yǎng)

11

和雙創(chuàng)素質；樹立IT職業(yè)人的敬業(yè)精神，培養(yǎng)團結協(xié)作的工作作風和嚴謹求實的工作

態(tài)度。

知識：了解進程與程序的區(qū)別；利用硬件方法解決進程互斥。熟悉：進程的基本概

念與特征；經(jīng)典的進程同步問題；線程的概念。掌握進程的基本狀態(tài)轉換；進程控制；

臨界區(qū)、臨界資源等概念；利用信號量機制解決進程互斥與同步；進程通信的概念，各

種不同的進程通信類型；線程的實現(xiàn)。

了解處理機調度的層次和調度算法的目標；產(chǎn)生死鎖的各種原因。熟悉衡量調度性

能優(yōu)劣的作業(yè)周轉時間、進程周轉時間等概念。掌握操作系統(tǒng)中存在的3級調度；調度

算法；各種死鎖解決措施，特別是避免死鎖的方法。

能力：養(yǎng)成認真分析問題的習慣，提高解決問題的能力，具有軟件系統(tǒng)的分析、設

計、開發(fā)和優(yōu)化創(chuàng)新能力。培養(yǎng)學生程序設計的方法和技巧，提高學生編制清晰、合理、

可讀性好的系統(tǒng)程序的能力，加深對操作系統(tǒng)課程的理解。

【重點與難點】

重點：進程的控制；進程的同步；進程通信；進程調度；實時調度；死鎖概述；避

免死鎖。

難點：進程的同步；進程通信；避免死鎖。

【教學內(nèi)容】

1.前驅圖和程序執(zhí)行V

2.進程的描述。

3.進程的控制

4.進程的同步。

5.進程通信。

6.線程的基本概念和實現(xiàn)。

7.處理機調度的層次和調度算法的目標。

8.作業(yè)與作業(yè)調度。

9.進程調度。

10.實時調度。

11.死鎖概述。

12.預防、避免死鎖。

13.死鎖的檢測和解除。

12

模塊三存儲管理

【教學目標】

素質：引導學生處理問題時要適時變換思維方式，突破陳規(guī)、大膽創(chuàng)新、敢于創(chuàng)造,

提高學生的雙創(chuàng)素質和創(chuàng)造精神；啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維，引導學生為了實現(xiàn)人生目標而

堅持不懈，提升學生的雙創(chuàng)素質和敬業(yè)精神。

知識：了解層次結構；三種程序鏈接方式；分段存儲管理方式。熟悉相關概念：邏

輯（虛擬）地址空間，存儲（物理地址）空間，靜態(tài)重定位，動態(tài)重定位。掌握三種程序裝

入方式：絕對裝入、可重定位裝入、動態(tài)運行時裝入；連續(xù)分配存儲管理的幾種方式；

分頁存儲管理方式。了解請求分段存儲管理方式。熟悉虛擬存儲器的基本概念。掌握請

求分頁存儲管理方式；請求分段存儲管理方式；頁面置換算法；抖動與工作集C

能力：培養(yǎng)學生程序設計的方法和技巧，提高學生編制清晰、合理、可讀性好的系

統(tǒng)程序的能力：具有軟件系統(tǒng)的分析、設計、開發(fā)和優(yōu)化創(chuàng)新能力，進而能夠提高解決

復雜工程問題的能力。

【重點與難點】

重點：連續(xù)分配存儲管理方式；分頁存儲管理方式；分段存儲管理方式；對換；請

求分頁存儲管理方式；頁面置換算法；抖動與工作集；請求分段存儲器管理方式。

難點：對換；頁面置換算法；抖動與工作集。

【教學內(nèi)容】

1.存儲器的層次結構C

2.程序的裝入和鏈接c

3.連續(xù)分配存儲管理方式。

4.分頁存儲管理方式,

5.分段存儲管理方式°

6.對換。

7.虛擬存儲器概述。

8.請求分頁存儲管理方式。

9.頁面置換算法。

10.抖動與工作集。

11.請求分段存儲器管理方式。

模塊四設備管理

13

【教學目標】

素質：讓學生堅定使用自己的專業(yè)技能提高中國速度和中國效率的信心，培養(yǎng)學生

的大國工匠精神；教育學生在能夠使用所學知識解決實際問題，提高學生的專業(yè)技能；

學習磁盤的堅持不懈的調度精神，培養(yǎng)學生的勞動精神。

知識：了解I/O系統(tǒng)的組成；Spooling技術；設備驅動程序。熟悉緩沖管理；中斷

機構和中斷處理程序。掌握I/O控制方式；磁盤調度算法。

能力：具有軟件系統(tǒng)的分析、設計、開發(fā)和優(yōu)化創(chuàng)新能力。培養(yǎng)學生程序設計的方

法和技巧，提高學生編制清晰、合理、可讀性好的系統(tǒng)程序的能力，加深對操作系統(tǒng)課

程的理解。

【重點與難點】

重點：I/O設備和設備控制器；中斷機構和中斷處理程序；設備驅動程序；緩沖區(qū)

管理：磁盤存儲器的性能和調度。

難點：緩沖區(qū)管理；磁盤存儲器的性能和調度。

【教學內(nèi)容】

1.1/0系統(tǒng)的功能、模型和接口。

2.I/O設備和設備控制器。

3.中斷機構和中斷處理程序。

4.設備驅動程序。

5.緩沖區(qū)管理。

6.磁盤存儲器的性能和調度。

模塊五文件管理

【教學目標】

素質：啟發(fā)學生在未來的智能互聯(lián)網(wǎng)時代，技術發(fā)展迅速，無論開發(fā)什么產(chǎn)品都要

考慮到用戶的使用舒適性，務必做到精益求精，提高學生的工匠精神。

知識：了解文件共享的含義，實現(xiàn)文件共享的方法；文件保護的相關方法。熟悉文

件的相關概念。掌握文件的邏輯結構；單級目錄結構、兩級目錄結構、樹型目錄結構以

及各自的目錄查詢技術。

能力：培養(yǎng)學生程序設計的方法和技巧，提高學生編制清晰、合理、可讀性好的系

統(tǒng)程序的能力，加深對操作系統(tǒng)課程的理解；使學生具有軟件系統(tǒng)的分析、設計、開發(fā)

和優(yōu)化創(chuàng)新能力。

14

【重點與難點】

重點：文件的邏輯結構；文件目錄；文件共享。

難點：文件共享。

【教學內(nèi)容】

1.文件和文件系統(tǒng)。

2.文件的邏輯結構。

3.文件目錄。

4.文件共享。

5.文件保護。

六、課程考核方式

本課程考核形式為試卷?？傇u成績由平時成績、期中成績和期末考試成績組成。其

中，平時成績占總評成績的30樂期中成績占10%、期末成績占總評成績70%。

七、教學資源

1.建議教材

《計算機操作系統(tǒng)》（慕課版），湯小丹，人民郵電出版社，2020年.

2.參考資料

《計算機操作系統(tǒng)》，郁紅英王磊，清華大學出版社，2018年第三版

3.學習網(wǎng)站

https://moocl-l.chaoxing.com/m）?course/teachercourse?moocld=203637989

大綱制訂人：陳梅

大綱審定人：陳梅

制訂日期：2020年8月

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《機器學習與模式識別》五育融合課程雙創(chuàng)教學大綱

課程代碼：28110251

課程名稱：機器學習與模式識別

開課單位：計算機學院

課程類型：專業(yè)教育平臺課程

總學時：48理論學時：32實驗（訓）學時：16

學分：3

適用專業(yè)：人工智能專業(yè)。

先修課程：高等數(shù)學（數(shù)學分析）、線性代數(shù)（高等代數(shù)）、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、

程序設計基礎

一、課程性質與定位

《機器學習與模式識別》課程是人工智能專業(yè)的專業(yè)必修課程，是研究機器學習、

模式識別基本理論和技術的學科。通過本課程的學習，使學生理解機器學習的基本問題

和基本算法，掌握它們的實踐方法，為學生今后從事相關領域的研究工作或項目開發(fā)工

作奠定堅實的基礎。

具體來講，要使學生理解聚類、回歸、分類、標注相關算法并掌握它們的應用方法;

理解概率類模型并掌握它們的應用方法；理解神經(jīng)跳絡類模型并掌握它們的應用方法；

理解深度學習模型并掌握它們的應用方法；理解距離度量、模型評價、過擬合、最優(yōu)化

等機器學習基礎知識；掌握特征工程、降維與超參數(shù)調優(yōu)等機器學習工程應用方法。

（一）課程目標

通過本課程學習，使學生達到以下目標：

素質目標1.1、通過對該課程的學習，培養(yǎng)學生的科學精神和態(tài)度。

1.2.通過實驗模塊的學習，培養(yǎng)學生運用創(chuàng)新思維解決問題，動手實踐

的能力，為學生的終身可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。

知識目標2.1、通過對機器學習與模式識別的基本概念、原理和基本方法的講解，

讓學生理解并掌握機器學習和模式識別的基本技術。

2.2、培養(yǎng)學生利用機器學習和模式識別方法，運用技能解決本專業(yè)和相

關領域的實際問題的能力°

16

能力目標3.1、鼓勵學生運用知識解決各自學科的實際問題。培養(yǎng)他們的獨立科研

能力和理論聯(lián)系實際的能力。

（二）課程目標對畢業(yè)要求的支撐

課程目標課程目標對指標點的

畢業(yè)要求具體指標點

序號支撐分析

1.2學生應理解與掌握人工智能的1.1通過對該課程的學習，培養(yǎng)學生

基礎理論和基本方法，理解人工智2.1的科學精神和態(tài)度。

能系統(tǒng)中的基本工程知識，并具有通過對機器學習與模式識別的

1.工程知識

一定的計算思維能力?；靖拍?、原理和基本方法的講解，

讓學生理解并掌握機器學習和模式

識別的基本技術。

2.1學生應能夠通過數(shù)學、自然科1.2通過實驗模塊的學習，培養(yǎng)學生

學、人工智能的基本理論與方法，2.2運用創(chuàng)新思維解決問題，動手實踐的

對相關工程問題進行識別和有效分能力，為學生的終身可持續(xù)發(fā)展奠定

2.問題分析解?；A。

培養(yǎng)學生利用機器學習和模式

識別方法，運用技能解決本專業(yè)和相

關領域的實際問題的能力

3.1能夠掌握本專業(yè)涉及的工程設2.2培養(yǎng)學生利用機器學習和模式

計概念、原則和方法,能夠針對相關3.1識別方法，運用技能解決本專業(yè)和相

3.設計/開發(fā)解工程問題提出合理的解決方案。關領域的實際問題的能力。

決方案鼓勵學生運用知識解決各自學

科的實際問題。培養(yǎng)他們的獨立科研

能力和理論聯(lián)系實際的能力。

5.使用現(xiàn)代工具5.3具備使用實驗設備、計算機軟1.2通過實驗模塊的學習，培養(yǎng)學生

3.1運用創(chuàng)新思維解決問題,動手比踐的

件和現(xiàn)代信息工具對復雜工程問題能力，為學生的終身可持續(xù)發(fā)展奠定

基礎。

進行模擬或仿真的能力，理解其使

鼓勵學生運用知識解決各自學

用要求、運用范圍和局限性。科的實際問題。培養(yǎng)他們的獨立科研

能力和理論聯(lián)系實際的能力。

三、各教學環(huán)節(jié)學時分配

學時分配

支撐課程

教學單元章名/項目/任務翹教學方法

總學時理論目標序號

（訓）

模塊一機器學習與模式識別概述422講授法1.1

模塊二分類844學導式2.1

模塊三聚類844啟發(fā)式2.1

模塊四人工神經(jīng)網(wǎng)絡642講授法2.1

模塊五遷移學習642講授法2,1

模塊六深度學習440案例式2.1

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學時分配

支撐課程

教學單元章名/項目/任務教學方法

總學時理論現(xiàn)目標序號

（訓）

模塊七強化學習642討論式2.1

模塊八深度學習440探究式2.1

復習220講授法

合計483216

四、實驗（訓I）項目設置

序號實驗項目實驗性質學時

1環(huán)境搭建演示性2

2PCA降維基礎性2

3聚類算法應用及比較驗證性4

4房價回歸驗證性4

4電信用戶流失分類驗證性2

中文分詞驗證性2

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五、教學內(nèi)容及要求

模塊一機器學習與模式識別概述

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，使學生思想政治堅定，德技并修，全面發(fā)展。

知識：機器學習應用領域，機器學習的發(fā)展歷程。

能力：掌握必要的機器學習知識，具備科學思維。

【重點與難點】

重點：機器學習的基本概念，機器學習算法分類。

難點：機器學習的基本概念，機器學習算法及其分類，課程內(nèi)容介紹，編程環(huán)境及

工具包。

【教學內(nèi)容】

1.了解機器學習與模式識別的研究范圍和內(nèi)容

2.掌握決策論與信息論基礎，模式識別的主要方法。

3.理解決策論與信息論基礎、損失函數(shù)、錯分率的最小化，期望損失的最小化；相

對煙，互信息。模式與模式識別，模式識別的主要方法，監(jiān)督式識別與非監(jiān)督式識別、

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模式識別系統(tǒng)舉例、模式識別系統(tǒng)的典型構成概念。

模塊二分類

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生建立終身學習的意識，使學生具備獨立

學習，獲取新知識、新技能的能力。

知識：支持向量機算法，支持向量機的應用，決策樹分類算法。

能力：培養(yǎng)學生獲取新知識、新技能的能力，掌握信息收集和處理方法。

【重點與難點】

重點：距離度量，聚類算法評價指標，K均值算法，DBSCAN算法。

難點：聚類算法評價指標，DBSCAN算法。

【教學內(nèi)容】

1.了解樣本點常用距離度量，聚類算法評價指標。

2.掌握聚類算法分類，K均值聚類及其改進算法，聚類的任務。

3.理解DBSCAN算法及其派生算法，AGNES算法。

模塊三聚類

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生建立終身學習的意識，使學生具備獨立

學習，獲取新知識、新技能的能力。

知識：K均值聚類算法、DB-SCAN算法。

能力：培養(yǎng)學生終身學習意識和競爭意識，在此過程中擴大知識面，具備獨立學習、

獲取新知識新技能的能力，掌握信息收集和處理方法。

【重點與難點】

重點：線性回歸模型，梯度下降法，多項式回歸，過擬合與泛化，向量相關性與嶺

回歸。

難點：最小二乘法求解線性回歸模型，嶺回歸算法。

【教學內(nèi)容】

1、回歸任務與評價方法，

2、線性回歸模型，全局最優(yōu)、凸優(yōu)化等機器學習中的最優(yōu)化理論，

3、迭代法、梯度下降法、牛頓法等最優(yōu)化方法，多項式回歸，過擬合與泛化，向

量相關性與嶺回歸，局部回歸。

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模塊四人工神經(jīng)網(wǎng)絡

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生正確的人生觀，世界觀和價值觀，使學

生具有責任感和社會意識C

知識：人工神經(jīng)網(wǎng)絡C

能力：培養(yǎng)學生獲取新知識、新技能的能力，掌握信息收集和處理方法，提高學生

的審美素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。

【重點與難點】

重點：決策樹，Softmax回歸，集成學習。

難點：決策樹的樣本集分裂方法，AUC評價指標。

【教學內(nèi)容】

決策樹、隨機森林算法，分類任務與分類模型評價指標，邏輯回歸，Softmax回歸，

集成學習，類別不平衡問題。

模塊五遷移學習

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生建立終身學習的意識，使學生具備獨立

學習，獲取新知識、新技能的能力。

知識：遷移學習。

能力：掌握信息收集和處理方法，會制定學習、工作計劃，能進行自我管理和評價。

【重點與難點】

重點：數(shù)據(jù)預處理方法，主成分分析降維方法，網(wǎng)格搜索超參數(shù)調優(yōu)方法。

難點：數(shù)據(jù)預處理方法，主成分分析降維方法。

【教學內(nèi)容】

1.了解特征工程，數(shù)據(jù)總體分析，數(shù)據(jù)可視化，奇異值分解降維方法。

2.掌握數(shù)據(jù)預處理、主成分分析降維方法，網(wǎng)格搜索超參數(shù)調優(yōu)方法。

3.理解隨機搜索超參數(shù)調優(yōu)方法。

模塊六深度學習

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生建立終身學習的意識，使學生具備獨立

學習，獲取新知識、新技能的能力。

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知識：循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡。

能力：培養(yǎng)學生獲取新知識、新技能的能力，掌握信息收集和處理方法，培養(yǎng)學生

的審美素養(yǎng)和藝術素養(yǎng)，激發(fā)學生的文化創(chuàng)意激情。

【重點與難點】

重點：樸素貝葉斯分類，EM算法，隱馬爾可夫模型。

難點：EM算法，隱馬爾可夫模型。

【教學內(nèi)容】

1.了解分類、聚類和標注任務的概率模型，生成模型和判別模型，概率模型的簡化

假定。

2.掌握樸素貝葉斯分類，EM算法、隱馬爾可夫模型。

3.理解條件隨機場模型。

模塊七強化學習

【教學目標】

素質：通過本章相關內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生建立終身學習的意識，使學生具備獨立

學習，獲取新知識、新技能的能力。

知識：強化學習。

能力：培養(yǎng)學生獲取新知識、新技能的能力，掌握信息收集和處理方法，激發(fā)學生

勇于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的拼搏精神,

【重點與難點】

重點：神經(jīng)元模型，神經(jīng)網(wǎng)絡的結構，誤差反向傳播學習算法，多層神經(jīng)網(wǎng)絡常用

損失函數(shù)，多層神經(jīng)網(wǎng)絡常用優(yōu)化算法，多層神經(jīng)畫絡中過擬合的抑制。

難點：誤差反向傳播學習算法，結合動量優(yōu)化和步長優(yōu)化的算法。

【教學內(nèi)容】

1.了解多層神經(jīng)網(wǎng)絡常用優(yōu)化算法，多層神經(jīng)匣絡中過擬合的抑制

2.掌握神經(jīng)元模型，神經(jīng)網(wǎng)絡的結構，誤差反向傳播學習算法，多層神經(jīng)網(wǎng)絡常用

損失函數(shù)。

3.理解競爭學習，自組織特征映射網(wǎng)絡的結構與學習。

第八章