《機器學(xué)習(xí)綜合實踐》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：XXXX課程學(xué)分：2學(xué)分課程學(xué)時：2周課程類別：集中實踐（第X學(xué)期）適用專業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)考核方式：考查（過程性考核）先修課程：Python編程基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘二、課程簡介本課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的工程基礎(chǔ)課程，屬于集中實踐環(huán)節(jié)。機器學(xué)習(xí)綜合實踐課程以具體案例分析為基礎(chǔ)，注重算法原理講解與數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，同時利用Python語言從零開始實現(xiàn)相關(guān)算法（非調(diào)用工具包）并演示算法的工作流程。本課程與其他課程的聯(lián)系：（1）《機器學(xué)習(xí)》是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)重要的核心課程。（2）本實訓(xùn)是《機器學(xué)習(xí)》課程綜合知識的運用。（3）本實訓(xùn)是一門實踐性很強的課程，不僅鞏固學(xué)生在課堂上所學(xué)的知識，加深對機器學(xué)習(xí)的理解，更重要的是通過實訓(xùn)案案例提高學(xué)生的動手能力，增強學(xué)生就業(yè)的競爭力。（4）本實驗對畢業(yè)設(shè)計等課程有一定的指導(dǎo)意義。三、課程教學(xué)目標(biāo)本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：1.教學(xué)目標(biāo)1：能夠針對具體問題采集、存儲與處理相關(guān)數(shù)據(jù)并選擇、設(shè)計恰當(dāng)?shù)乃惴?gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進行求解。（指標(biāo)點5.2）2.教學(xué)目標(biāo)2：能夠根據(jù)具體問題的規(guī)模對相關(guān)任務(wù)進行分解、協(xié)調(diào)與組織實施。（指標(biāo)點8.2）3.教學(xué)目標(biāo)3：能夠針對具體問題創(chuàng)新性地規(guī)劃相應(yīng)的實施方案并撰寫相關(guān)實驗或總結(jié)報告。（指標(biāo)點9.1）4.教學(xué)目標(biāo)4：能夠針對具體問題查閱相關(guān)文獻或?qū)W習(xí)最新技術(shù)以完善專業(yè)知識、提高專業(yè)技能。（指標(biāo)點11.1）四、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)41.開發(fā)、選擇和使用現(xiàn)代工具能力5.2能夠在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的預(yù)測、建模或解決過程中，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、軟硬件平臺及開發(fā)工具。H8.個人與團隊8.22能夠獨立或合作承擔(dān)任務(wù)，并能夠有效地進行組織、協(xié)調(diào)和指揮團隊開展工作。M9.溝通與交流能力9.1能夠針對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的設(shè)計方案、研究方法、技術(shù)路線等問題與同行及社會公眾進行有效溝通和交流，能夠通過書面報告、設(shè)計文檔或發(fā)言等方式清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)自我想法和觀點。H11.自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力11.1理解數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展對于知識和能力的影響和要求，認(rèn)識自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的必要性，能夠跟蹤數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域最新前沿技術(shù)。M五、課程綜合實踐內(nèi)容和基本要求實踐項目的選定依據(jù)教學(xué)計劃對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的要求，著重于鞏固和加深學(xué)生對機器學(xué)習(xí)的理解，提高學(xué)生編程能力及結(jié)合運用所學(xué)知識解決問題的能力。實踐項目要求學(xué)生掌握Python編程知識并運用相關(guān)知識自行設(shè)計機器學(xué)習(xí)算法與相關(guān)應(yīng)用程序。課程實踐包含兩個部分：（1）章節(jié)綜合應(yīng)用實踐。（2）綜合項目案例設(shè)計與實現(xiàn)。（一）章節(jié)綜合應(yīng)用實踐章節(jié)綜合應(yīng)用實踐包括10個左右的實踐題目，主要考查學(xué)生采用經(jīng)典機器學(xué)習(xí)算法對工程實踐問題進行分析與求解的能力，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的科學(xué)思路和方法，為培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力提供基礎(chǔ)支撐。實踐題目樣例如下表2所示。表2實踐題目樣例表序號考查內(nèi)容樣例題目名稱樣例問題描述樣例基本要求1線性回歸體重預(yù)測（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）體重預(yù)測模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）體重預(yù)測與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于線性回歸的體重預(yù)測模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。2Logistic回歸腎癌預(yù)測（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）腎癌預(yù)測模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）腎癌預(yù)測與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于Logistic回歸的腎癌預(yù)測模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。3樸素貝葉斯婚姻預(yù)測（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）婚姻預(yù)測模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）婚姻預(yù)測與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于樸素貝葉斯婚姻預(yù)測模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。4K近鄰電影分類（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）電影分類模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）電影分類與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于K近鄰的電影分類模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。5決策樹運動預(yù)測（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）運動預(yù)測模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）體重預(yù)測與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于決策樹的運動預(yù)測模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。6支持向量機糖尿病預(yù)測（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）糖尿病預(yù)測模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）體重預(yù)測與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于支持向量機的糖尿病預(yù)測模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。7K均值聚類學(xué)生分組（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）學(xué)生分組模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）學(xué)生分組與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于K均值聚類的學(xué)生分組模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。8混合高斯模型數(shù)據(jù)生成（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）數(shù)據(jù)分布模型構(gòu)建。（3）新數(shù)據(jù)生成。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于混合高斯模型的數(shù)據(jù)分布模型構(gòu)建。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。9神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)乳腺癌預(yù)測（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）乳腺癌預(yù)測模型構(gòu)建與訓(xùn)練。（3）乳腺癌預(yù)測與精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的乳腺癌預(yù)測模型的訓(xùn)練。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。10集成學(xué)習(xí)成績評價（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理（歸一化或標(biāo)準(zhǔn)化）。（2）不同集成學(xué)習(xí)框架的應(yīng)用（分類或回歸）。（3）不同集成學(xué)習(xí)框架的精度分析。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。（2）基于集成學(xué)習(xí)的成績評價模型構(gòu)建。（3）實驗結(jié)果繪圖與分析。（二）綜合項目案例設(shè)計與實現(xiàn)綜合項目案例設(shè)計與實現(xiàn)主要是通過3-5人團隊協(xié)作完成1個類似學(xué)生成績預(yù)測、課堂行為分析等綜合性工程實踐應(yīng)用項目的設(shè)計與實現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生問題建模、數(shù)據(jù)分析處理、專業(yè)編程技能、團隊溝通協(xié)作、溝通表達(dá)等能力。綜合實踐項目任務(wù)的具體要求如下：（1）項目的選擇需要和任課教師雙方協(xié)商確定。（2）項目功能要具有實用性，功能邏輯具有一定的復(fù)雜度，但是項目功能需求設(shè)定需要結(jié)合團隊成員的整體學(xué)情，最好能夠和任課老師提前溝通確定功能數(shù)量和概要邏輯，要保證能夠最終完成項目的整體設(shè)計與實現(xiàn)。（3）團隊成員任務(wù)分工要相對均勻合理。（4）針對綜合實踐項目，要提交系統(tǒng)項目源代碼、系統(tǒng)需求分析和概要設(shè)計報告，課程提供統(tǒng)一實踐報告模板。六、課程考核及成績評定（一）考核內(nèi)容課程目標(biāo)考核內(nèi)容課程目標(biāo)1：能夠針對具體問題采集、存儲與處理相關(guān)數(shù)據(jù)并選擇、設(shè)計恰當(dāng)?shù)乃惴?gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進行求解。（指標(biāo)點5.2）面向具體工程問題時的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理與建模能力。課程目標(biāo)2：能夠根據(jù)具體問題的規(guī)模對相關(guān)任務(wù)進行分解、協(xié)調(diào)與組織實施。（指標(biāo)點8.2）針對具體工程問題采用多種解決方案或解題思路進行分析；同時結(jié)合團隊成員的整體素養(yǎng)，科學(xué)進行分工，完成指定任務(wù)。課程目標(biāo)3：能夠針對具體問題創(chuàng)新性地規(guī)劃相應(yīng)的實施方案并撰寫相關(guān)實驗或總結(jié)報告。（指標(biāo)點9.1）針對工程問題每個團隊成員承擔(dān)的任務(wù)達(dá)成難度（或邏輯復(fù)雜度）、任務(wù)均衡度以及實驗或總結(jié)報告撰寫的清晰度與規(guī)范性。課程目標(biāo)4：能夠針對具體問題查閱相關(guān)文獻或?qū)W習(xí)最新技術(shù)以完善專業(yè)知識、提高專業(yè)技能。（指標(biāo)點11.1）解決具體問題的技術(shù)創(chuàng)新性，求解思路邏輯性、正確性與精準(zhǔn)性以及性能分析的科學(xué)性與合理性。（二）考核方式考查（三）考核形式過程性考核（實踐報告、研討分析、綜合項目）。（四）成績構(gòu)成采用百分制計分，各部分比例如下：課程目標(biāo)平時考核（100%）合計支撐畢業(yè)要求實踐報告研討分析綜合項目100%指標(biāo)點支撐強度30%30%40%課程目標(biāo)120%10%30%5.2H課程目標(biāo)210%20%30%8.2H課程目標(biāo)330%20%9.1H課程目標(biāo)410%20%11.1H（五）考核項目1.“實踐報告”評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容考核分值評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1針對具體工程問題采用多種解決方案或解題思路進行分析；同時結(jié)合團隊成員的整體素養(yǎng)，科學(xué)進行分工，完成指定任務(wù)。100主要考查學(xué)生撰寫實驗報告的質(zhì)量，具體包括算法步驟的科學(xué)性、解決方案的多樣性、心得體會的真實性、行文格式的規(guī)范性、同學(xué)間參考度等方面綜合考慮進行綜合評定。備注依據(jù)超星學(xué)習(xí)通平臺【實驗報告】的評閱成績?yōu)闇?zhǔn)。3.“研討分析”評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容考核分值評分標(biāo)準(zhǔn)A：90-100B：70-89C：60-79D：0-59課程目標(biāo)3針對工程問題每個團隊成員承擔(dān)的任務(wù)達(dá)成難度（或邏輯復(fù)雜度）、任務(wù)均衡度以及實驗或總結(jié)報告撰寫的清晰度與規(guī)范性。100針對針對具體問題，能夠完全準(zhǔn)確地對多種解決方案或解題思路進行辯證分析和比較選擇。針對針對具體問題，能夠較為準(zhǔn)確地對多種解決方案或解題思路進行辯證分析和比較選擇。針對針對具體問題，能夠基本正確地對多種解決方案或解題思路進行辯證分析和比較選擇。針對針對具體問題，不能夠準(zhǔn)確地對多種解決方案或解題思路進行辯證分析和比較選擇。備注以超星學(xué)習(xí)通章節(jié)【研討分析】類作業(yè)的評判結(jié)果為準(zhǔn)；以學(xué)生該類型所有作業(yè)成績的平均值作為考核結(jié)果。4.“綜合項目實踐”評價標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容考核分值評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1針對具體工程問題采用多種解決方案或解題思路進行分析；同時結(jié)合團隊成員的整體素養(yǎng)，科學(xué)進行分工，完成指定任務(wù)。25由指導(dǎo)教師依據(jù)項目功能需求描述、團隊分工、成員任務(wù)達(dá)成、報告撰寫等情況酌情評分。課程目標(biāo)2針對具體工程問題采用多種解決方案或解題思路進行分析；同時結(jié)合團隊成員的整體素養(yǎng)，科學(xué)進行分工，完成指定任務(wù)。50課程目標(biāo)4解決