《统计软件》课程教学大纲

《统计软件》教学大纲课程名称：统计软件英文名称：StatisticalSoftware课程编号：F094092671学分：3总学时/课内实践学时：48/课内实验学时0+课内上机学时32+其它实践学时0课程性质：必修课程开课单位：数数理科学与工程学院统计系基层教学组织适应对象：应用统计学专业课程简介该课程作为应用统计学专业基础课程，将把有关统计理论、统计算法与实际问题紧密结合起来，运用R软件分析解决实际问题，为提高学生动手能力和综合素质打下良好基础。通过本课程的学习，应较为熟练地掌握有关R软件的基本操作方法、基本句法以及常用的R函数；能根据给定的数据进行有关统计分析；能较熟练地把一个实际问题转换为统计问题并利用R软件进行编程求解。主要内容包括R语言介绍、创建数据集、图形及分析、基本数据管理、高级数据管理、基本统计分析等。本课程以讲授法、案例教学和多媒体教学为主要教学方法，考核方式为考查。该课程以学生为中心，在授课过程中，将理论与实际应用紧密结合。通过案例教学，进行爱国主义教育；结合教学内容渗透辩证唯物主义思想，对学生进行科学精神培养；加强知识发生过程教学，培养探索真善美的态度和精神。Asabasiccourseofappliedstatistics,thiscoursewillcloselycombinerelevantstatisticaltheoriesandstatisticalalgorithmswithpracticalproblems.Inthiscourse,Rsoftwareisusedtoanalyzeandsolvepracticalproblems.Thusagoodfoundationforimprovingstudents'hands-onabilityandcomprehensivequalitycanbelaid.Throughthestudyofthiscourse,thestudentsshouldbeproficientinthebasicoperationmethods,basicsyntaxandcommonRfunctionsofRsoftware.Meanwhile,thestudentsareabletoconductrelevantstatisticalanalysisaccordingtothegivendata.Inaddition,thestudentscantransformapracticalproblemintoastatisticalproblemanduseRsoftwareforprogrammingsolutionskillfully.ThemaincontentsincludeRlanguageintroduction,datasetcreation,graphicandanalysis,basicdatamanagement,advanceddatamanagement,basicstatisticalanalysis,etc.Themainteachingmethodsofthiscoursearelecturing,caseteachingandmultimediateaching,andtheexaminationmethodisexamination.Thecourseisfullystudent-centered.Inthecourseofteaching,thetheoriesandpracticalapplicationwillbecloselycombined.Throughcaseteaching,patriotismeducationcanbeobtained.ByCombiningtheteachingcontent,thedialecticalmaterialismthoughtcanbepenetratedandthescientificspirittrainingtothestudentscanbecarriedon.Andthen,theteachingofknowledgegenerationprocesscanbestrengthenandtheattitudeandthespiritofexploringtruth,goodnessandbeautycanbecultivated.课程目标1.思政目标：强化科学伦理教育，注重科学思维方法训练和科学精神培养，提高学生分析问题和解决问题的的能力，促进辩证唯物思想的完善。通过案例教学，激发学生爱国主义情怀和科技报国的使命担当。2.知识目标：理解R语言的基本思想和基本概念，培养学生对科学数据处理和分析的基本能力，包括数据集创建、数据管理和图形初阶的技能。提升学生的数据处理和管理能力，使其能够熟练运用R语言进行高级数据管理、数据重塑和数据汇总操作，以及掌握基本统计分析方法。3.能力目标：通过实践案例和综合练习，激发学生对数据分析和统计推断的兴趣，促进学生运用R语言解决实际问题的能力，并培养学生独立思考和创新的能力。Ideologicalandpoliticalgoals1:Strengthenscientificethicseducation,emphasizingthetrainingofscientificthinkingmethodsandthecultivationofscientificspirit,aimingtoenhancestudents'abilitiesinproblemanalysisandproblem-solving,therebypromotingtherefinementofdialecticalmaterialismthought.Throughcase-basedteaching,inspirestudents'patrioticsentimentsandasenseofmissionforservingthecountrythroughscienceandtechnology.Knowledgegoals2:TounderstandthefundamentalprinciplesandconceptsunderlyingRlanguage,thiscourseaimstocultivatestudents'basicskillsinscientificdataprocessingandanalysis,includingthecreationofdatasets,datamanagement,andelementarygraphicaltechniques.Itseekstosignificantlyimprovetheirdatahandlingandmanagementcapabilities,enablingthemtoproficientlyuseRlanguageforadvanceddatamanagementtaskssuchasreshapingdata,aggregatingdata,andmasteringfundamentalstatisticalanalysismethods.Abilitygoals3:Viapracticalcasestudiesandcomprehensiveexercises,thecourseisdesignedtoignitestudents'interestindataanalysisandstatisticalinference.ItfosterstheirabilitytoapplyRlanguagetoaddressreal-worldproblemsandnurturestheircapacityforindependentthinkingandinnovation.课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对应用统计学专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：知识要求1.2掌握统计学的基本思想和收集数据的方法，并能够根据数据的特点选用恰当的统计方法进行分析、推断和预测；了解统计学理论与方法的发展动态及其应用前景。2毕业要求2：能力要求2.2具有较强的计算机操作技能，熟练应用主要的统计软件、管理软件及其他软件编程，正确利用统计思想和方法分析判断相关的计算结果。32.4具有理论联系实际的能力和一定的创新能力，具备自主学习、知识更新和自我发展的能力。3毕业要求3：素质要求3.1思想道德素质。具有正确的人生观、价值观和道德观，爱国、诚信、友善、守法，具有高度的社会责任感；具有良好的心理素质和积极的人生态度。13.2知识素质。具有扎实的统计专业理论功底，具备与统计工作密切相关的数据分析和数据处理知识。2，3课程教学安排课程共有7项教学内容，具体安排如下。表2：课程教学安排表教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计R语言入门爱国主义教育、职业教育和科学精神培养224创建数据集科学精神培养246基本数据管理科学精神培养246图形初阶科学精神培养4610高级数据管理科学精神培养268基本图形科学精神培养268基本统计分析科学精神培养和爱国主义教育246合计163248教学安排R语言介绍教学要求：了解R语言的由来和主要特点；掌握R语言的安装配置和运行；了解包的使用方法和R语言批处理。教学内容：R语言介绍；R的安装和运行；包的使用方法；R语言的批处理重点难点：（1）教学重点：掌握R语言的安装配置和运行。（2）教学难点：包的使用方法和R语言批处理。思政元素：（1）对本课程的发展和应用进行介绍，进行职业教育。（2）要求学生阅读发明专利（城市离散交通网络主动安全设计的R语言实现方法）和论文（基于r语言的支持向量机在信息安全与垃圾邮件识别中的应用）等相关资料，帮助学生认识到R语言在网络信息安全等方面可以发挥的作用，帮助学生牢固树立正确的网络安全观，建立保障网络空间安全、人人有责的责任感和使命感。创建数据集教学要求：了解主要数据结构的存储数据类型、创建方式、结构复杂度；能够导入各种数据格式的数据，并进行数据分析、汇报分析结果；能够简要总结实用的数据对象处理函数。教学内容：R语言的数据结构；R语言的数据的输入；数据集的标注；处理数据对象的实用函数。重点难点：（1）教学重点：了解主要数据结构的存储数据类型、创建方式、结构复杂度。（2）教学难点：导入各种格式的数据。课程思政：R语言在编程过程中的标点符号，中英文字母大小写和运算符等细节规则无处不在，常常决定一个程序的成败，因此必须注重细节，培养细致的观察能力和缜密的思维能力。基本数据管理教学要求：能够创建新变量，进行变量的重编码、变量的重命名；掌握数据类型的转换；了解数据集的排序、合并与取子集。教学内容：熟悉数据类型的转换；变量的创建和重编码；数据集的排序、合并与取子集。重点难点：（1）教学重点：掌握变量的重编码、变量的重命名、数据类型的转换、数据集的排序、合并与取子集（2）教学难点：能够灵活运用所学方法进行基本数据管理。思政元素：R语言涉及到的包和知识点繁多、抽象、难懂，在编程过程中常常会遇到新的问题，这就需要编程者具有创造新知识，解决新问题的能力。因此必须善于发现问题、思考问题和结局问题，注重问题求解能力的培养。图形初阶教学要求：能够进行图形的创建和保存;能够修改图形参数的定义符号、线条、颜色和坐标轴；掌握组合多个图形的方法。教学内容：图形的创建和保存；自定义符号、线条、颜色和坐标轴；标注文本和标题；组合多个图形。重点难点：（1）教学重点：能够修改图形参数的定义符号、线条、颜色和坐标轴。（2）教学难点：掌握组合多个图形的方法。思政元素：2019年7月31日国际统计学年会（JSM）上，统计学会会长委员会（COPSS）将考普斯总统奖（TheCommitteeofPresidentsofStatisticalSocietiesAwards）颁发给了HadleyWickham以表彰他为统计应用学做出的卓越贡献。他是包括著名图形可视化软件包ggplot2在内的诸多软件包的开发者，其所开发的R软件包在近一年（2018.8.1-2019.8.1）的时间里下载量突破1.3亿次，近两年下载量超过2亿次，由此可见他给R社区带来的巨大变化。通过科研故事引导学生感受编程科学的力量，培养学习兴趣，形成探索问题的科学精神。因为R语言编程能力的提高，关键在于个人的学习。高级数据管理教学要求：熟练掌握数据管理中函数和控制结构的用法。教学内容：数值和字符处理函数、数据处理难题的一套解决方案、控制流、用户自编函数、整合与重构重点难点：（1）教学重点：数据管理中函数和控制结构的用法（2）教学难点：R函数的编写思政元素：找寻数据进行高级数据管理，提高学生分析问题和解决问题的的能力。基本图形教学要求：掌握柱状图、饼图、直方图、密度图、箱线图和点图等图形的使用方法，获取数据基本信息的图形技术和统计方法。教学内容：介绍可视化单个变量分布的方法。对于类别型变量，有条形图、饼图以及比较新的扇形图。对于数值型变量，有直方图、密度图、箱线图、点图和小提琴图。重点难点：（1）教学重点：使用R中的基本图形描述数据（2）教学难点：通过R中的基本图形分析数据思政元素：采用国家统计局网站公布的某一次次全国人口普查的数据进行可视化展示，培养学生科学精神。基本统计分析教学要求：掌握分析两变量间关系的基本方法，包括相关性、t检验、卡方检验和非参数方法。教学内容：描述性统计分析、频数表和列联表、相关、t检验、组间差异的非参数检验、组间差异的可视化。重点难点：（3）教学重点：使用R中分析两变量间关系（4）教学难点：对分析结果进行进一步论述思政元素：对我国经济数据进行基本统计分析，提高学生分析问题和解决问题的的能力，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。课内实践教学内容及要求表3：课内实践教学内容及要求序号教学类型教学内容教学要求1上机R语言安装、运行、使用、应用开发了解R的基本情况；理解R应用的背景；掌握R语言安装、运行、使用。2上机创建数据集了解数据集概念；理解数据集的性质；掌握创建、导入数据集的程序。3上机R