《數據挖掘與Python實踐》課程名稱（中文/英文）：數據挖掘與Python實踐（DataminingandPythonPractice）課程編號：04021482學分：2學時：總學時32學時分配：講授學時：16實驗學時：16適用專業：機械設計制造及其自動化一、課程簡介/課程目標本課程是機械設計制造及其自動化專業的一門限選課程。通過本課程的學習，使學生掌握程序設計語言的基本要素，包括基本數據類型、運算、控制結構、函數、Python中列表、元組、字典、字符串、類等數據結構的概念和應用、以及結構化程序設計的基本思想和方法，培養良好的程序設計風格。使學生在學完本課程后，即可利用計算機解決眾多的實際問題。課程目標1：了解Python語言程序設計的基本知識，掌握程序設計的基本方法，掌握程序設計的基本理論、方法和應用，掌握高級程序設計國家標準的有關基本規定，會查閱有關國家標準和手冊，養成嚴格遵守和執行有關國家標準的各項規定的良好習慣。課程目標2：通過課程學習，使學生具備能夠較正確而熟練地使用Python進行程序的設計；能夠識讀和編寫較復雜的程序；能夠使用Python解決實際應用問題；具備一定的知識探究和反思能力及創新意識；具備自主學習能力和團隊協作意識。課程目標和畢業要求的對應關系課程目標畢業要求指標點畢業要求15.1了解專業常用的現代儀器、信息技術工具、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.使用現代工具25.2能夠選擇與使用恰當的儀器、信息資源、工程工具和計算機軟件，對機械領域復雜工程問題進行分析、計算與設計5.使用現代工具教學內容和教學環節與課程目標的對應關系（一）理論教學表一理論教學內容、教學方式和課程目標的關系教學內容知識點教學環節課程目標講授作業第一章Python開發環境搭建與使用Python語言的特點、應用領域；Python語言的開發環境，Python語言的擴展庫、擴展庫，Python語言的代碼編寫規范。√√課程目標1第二章Python常用內置對象與運算符常用內置類型、常量與變量的概念、變量命名規則、常用運算符、常用內置函數、Python函數式編程模式、√√課程目標1第三章列表與元組列表和元組的概念，常用內置函數對列表和元組的操作，列表和元組支持的運算符，列表在插入和刪除元素時對索引的影響，列表推導式的語法和應用，生成器表達式的語法和應用。√√課程目標1第四章字典字典元素的“鍵”和“值”的對應關系，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。√√課程目標1第五章集合集合中元素不重復的特點，使用集合去除重復內容的用法，集合的運算，內置函數對集合的操作，使用集合解決實際問題。√√課程目標2第六章字符串與正則表達式常用編碼格式之間的區別，字符串和字節串的概念，字符串和字節串之間的相互轉換，轉義字符的概念，字符串格式化的概念，字符串支持的運算符，字符串支持的內置函數。√√課程目標2第七章程序控制結構條件表達式與True和False的等價關系，選擇結構的用法，循環結構的用法，異常處理結構的用法，關鍵字else的三種用法，break和continue語句的工作原理√√課程目標2第八章函數設計與應用函數對代碼復用的意義，函數定義與調用的語法，遞歸函數的原理，位置參數、默認值參數、關鍵參數和可變長度參數的語法和應用，局部變量和全局變量的概念和應用。√√課程目標2實驗教學表二實驗教學內容、學習要求和課程目標的關系序號實驗名稱學時實驗教學內容學習要求課程目標1Python基本操作2熟悉JuPyterNotebook主界面；熟悉均值、中位數、眾數的運算操作。熟悉JuPyterNotebook主界面；熟悉均值、中位數、眾數的運算操作。課程目標12數據的基本統計描述-離散趨勢2熟悉極差、四分位數、四分位數極差、五數概況、箱型圖、方差與標準差、Dataframe的運算操作。熟悉極差、四分位數、四分位數極差、五數概況、箱型圖、方差與標準差、Dataframe的運算操作。及應用。課程目標13數據的基本統計描述-基本統計圖2繪制條形圖、餅狀圖、折線圖、直方圖、散點圖、分位數-分位數圖。熟悉條形圖、餅狀圖、折線圖、直方圖、散點圖、分位數-分位數圖的繪制操作。課程目標24數據的基本統計描述-高級繪圖2繪制雷達圖。熟練掌握Python雷達圖的繪制。課程目標25計算數值屬性的三種距離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16字典創建與刪除2熟練掌握字典元素的“鍵”和“值”的對應關系熟練掌握字典元素的“鍵”和“值”的對應關系課程目標17內置函數對集合的操作2熟練掌握集合運算熟練掌握集合運算課程目標18函數定義與使用2熟練掌握位置參數、默認值參數、關鍵參數和可變長度參數的語法和應用熟練掌握位置參數、默認值參數、關鍵參數和可變長度參數的語法和應用課程目標1實驗報告要求：1、每次實驗前必須根據實驗指導書結合講課內容進行預習，明確實驗目的。2、實驗報告要書寫整齊，圖表要整齊規范。實驗指導書名稱：大數據的Python基礎，董付國，機械工業出版社，2019年四、教學安排教學內容課堂教學（學時）實驗（學時）總計（學時）第一章Python開發環境搭建與使用224第二章Python使用內置對象與運算符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式224第七章程序控制結構224第八章函數設計與應用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合的方式進行。1、平時成績占40%，主要包括：期中平時表現占10%、平時作業占10%、實驗占20%。2、期末成績占60%，考試采用閉卷筆試方式。考試范圍應涵蓋所有講授及自學的內容，考試內容應能客觀反映出學生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關理論的理解、掌握及綜合運用能力。考試題型以單選題、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（10%）作業（10%）實驗（20%）155103050255103050合計(成績構成）10102060100成績評定辦法及依據（1）平時作業評分標準成績課程目標優秀（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1（5%）按時交作業，概念正確，相關知識點論述清晰，能正確理解掌握數值計算和符號計算。按時交作業，概念較正確，相關知識點論述比較清晰，能理解掌握數值計算和符號計算。按時交作業，概念基本正確，相關知識點論述基本清晰，能基本理解掌握數值計算和符號計算。按時交作業，基本概念理解一般，相關知識點論述一般，能部分理解掌握數值計算和符號計算。不交或不按時交作業；有抄襲現象；或者基本概念不清晰；不能理解掌握數值計算和符號計算。課程目標2（5%）按時交作業，基本概念正確，相關知識點論述清晰；能正確掌握代碼編寫和圖形繪制。按時交作業，基本概念較正確，相關知識點論述比較清晰；能比較正確掌握代碼編寫和圖形繪制。按時交作業，基本概念基本正確，相關知識點論述基本清晰；能基本正確掌握代碼編寫和圖形繪制。按時交作業，基本概念理解一般，相關知識點論述一般；能部分掌握代碼編寫和圖形繪制。不交或不按時交作業；有抄襲現象；或者基本概念不清晰；相關知識點論述不清晰；不能掌握代碼編寫和圖形繪制。每次作業按百分制評分，以所有作業的平均成績計入總成績。實驗環節考核與評價標準成績課程目標優秀（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1（10%）按照要求完成實驗預習，并按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理清晰、實驗數據詳實，分析正確，實驗報告撰寫規范。按照要求完成實驗預習，并按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理較清晰、實驗數據較詳實，分析較正確，實驗報告撰寫較規范。按照要求完成實驗預習，并基本按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數據一般，分析基本正確，實驗報告撰寫欠規范。基本按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數據一般，實驗報告撰寫欠規范。不按要求預習，不按要求進行實驗；實驗原理不夠清晰、數據不詳實，分析錯誤或無實驗報告。課程目標2（10%）按照要求完成實驗預習，并按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理清晰、實驗數據詳實，分析正確，實驗報告撰寫規范。按照要求完成實驗預習，并按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理較清晰、實驗數據較詳實，分析較正確，實驗報告撰寫較規范。按照要求完成實驗預習，并基本按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數據一般，分析基本正確，實驗報告撰寫欠規范。基本按照相關實驗及安全要求進行實驗，實驗原理基本清晰、實驗數據一般，實驗報告撰寫欠規范。不按要求預習，不按要求進行實驗；實驗原理不夠清晰、數據不詳實，分析錯誤或無實驗報告。（3）平時表現與評分標準課程目標考核內容評分標準90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標1（5%）考核學生課下預習、復習、課堂表現。遵守課堂紀律，積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%；或能回答老師提出的問題，準確率大于90%。遵守課堂紀律，認真參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于80%；或能回答老師提出的問題，準確率大于80%。遵守課堂紀律，上課狀態一般，能回答老師提出的問題，準確率大于70%。遵守課堂紀律，上課狀態一般，能回答老師提出的問題，準確率大于60%。遵守課堂紀律，但不能正常參與課堂教學活動，不能回答老師提出的問題。課程目標2（5%）考核學生課下預習、復習、課堂表現。遵守課堂紀律，積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%；或能回答老師提出的問題，準確率大于90%遵守課堂紀律，認真參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于80%；或能回答老師提出的問題，準確率大于80%；遵守課堂紀律，上課狀態一般，能回答老師提出的問題，準確率大于70%。遵守課堂紀律，上課狀態一般，能回答老師提出的問題，準確率大于60%。遵守課堂紀律，但不能正常參與課堂教學活動，不能回答老師提出的問題。（4）期末考核與評分標準課程目標考核內容評分標準90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標1（30%）理解科學計算的概念，熟悉掌握數值計算和符號計算，熟悉掌握圖形繪制，熟悉掌握函數文件和腳本文件的編程。能夠正確理解科學計算的概念，正確熟練掌握數值計算和符號計算，正確掌握圖形繪制，正確掌握函數文件和腳本文件的編程。能夠比較正確理解科學計算的概念，比較正確熟練掌握數值計算和符號計算，比較正確掌握圖形繪制，比較正確掌握函數文件和腳本文件的編程。能夠基本正確理解科學計算的概念，基本正確熟練掌握數值計算和符號計算，基本正確掌握圖形繪制，基本正確掌握函數文件和腳本文件的編程。對科學計算的概念的理解一般，對數值計算和符號計算的掌握一般，對圖形繪制掌握一般，對函數文件和腳本文件的編程的掌握一般。對科學計算的概念的理解一般，對數值計算和符號計算的掌握較差，對圖形繪制掌握較差，對函數文件和腳本文件的編程的掌握較差。課程目標2（30%）掌握Python語言的基本編程思想和方法，掌握Python的數據類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數的使用。能正確掌握Python語言的基本編程思想和方法，能正確掌握Python的數據類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數的使用。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的數據類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數的使用。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的數據類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數的使用。對Python語言的基本編程思想和方法掌握一般，對Python的數據類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數的使用。對Python語言的基本編程思想和方法掌握較差，對Python的數據類型、矩陣輸入和操作方法、語法結構、函數的使用。六、教學基本要求教師在課堂上應對基本概念、規律、原理和方法進行必要的講授，并詳細講授每章的重點、難點內容；講授中應注意理論聯系實際，通過必要的案例展示、討論，啟迪學生的思維，加深學生對有關概念、理論等內容的理解，并應采用多媒體輔助教學，多舉示例，多演示，加大課堂授課的知識含量。在主要章節講授完之后，要布置一定量的案例分析討論，加深學生對所學知識的理解、運用，拓寬學生的知識面。對學生的要求：預習和復習是常態學習過程；認真完成教師布置的作業；上課要認真聽講，與教師互動，積極發言；有問題要及時提問，不得隨意缺課。認真做實驗，實驗后能分析、歸納實驗結果，撰寫出完整的實驗報告。七、教學方法本課程理論教學以課堂講授和上機實驗相結合，以啟發式、舉例性教學，促進學生積極思考，開發學生的潛能，培養學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；教師在理論授課時注重教學互動形式，即采用啟發式提問，學生討論后回答的方式加強交流，重要章節結合實驗教學，使教學模式生動多樣。教學方法與手段：多媒體、黑板、案例相結合。本課程實驗教學著重講授如何用科學的手段來完成理論的驗證；如何組織實驗、處理數據和分析實驗現象；介紹實驗設備軟件的使用方法及綜合實驗內容的思路和方案設計等。采用教師講授和學生動手操作的方法；在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關的教學內容、認真閱讀實驗指導書；在實驗中要嚴格遵守實驗紀律，按操作規程使用設備；實驗結束后，按規定對設備進行維護保養；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。八、參考教材和閱讀書目（1）《大數據的Python基礎》.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"機械工業出版社，2019.（2）《數據挖掘：概念與技術》.韓家煒.（