前言

本書是為了嘗試解決3個(gè)實(shí)際問題：一是以“Python人工智能與大數(shù)據(jù)經(jīng)典算法”為代表的課程，學(xué)生學(xué)習(xí)和教師備課的難度大、效率低，涉及的知識技能在書籍、網(wǎng)絡(luò)上查找困難，大量資料呈現(xiàn)出描述含糊不清、缺步跳步、甚至描述錯(cuò)誤等問題。以GBDT，XGBoost，CNN為代表的算法，在互聯(lián)網(wǎng)和書籍上幾乎找不到邏輯清晰、簡單明了的教程。上述因素小到影響師生教與學(xué)，大到制約國家人工智能技術(shù)的發(fā)展。二是教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量明顯降低的問題。學(xué)生獨(dú)立解決問題、開拓創(chuàng)新、實(shí)踐等綜合能力差，課堂學(xué)習(xí)效率低，學(xué)生上課對所學(xué)知識不感興趣、上課睡覺、聽不懂、不愛學(xué)等問題比比皆是，培養(yǎng)出來的學(xué)生無法滿足社會的用人要求。三是教師教學(xué)精力匱乏，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量低下，學(xué)生厭學(xué)、聽不懂、學(xué)不會等問題。以評職稱為代表的機(jī)制與負(fù)擔(dān)消耗了教師大量精力，導(dǎo)致教師沒有時(shí)間把主要精力投放到教學(xué)與教學(xué)管理研究中，沒有時(shí)間從海量的網(wǎng)絡(luò)、書籍等資料中抽取知識和技能的精華，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)精心備課，沒有時(shí)間對學(xué)生平時(shí)上課的收益、效果等評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)控。

本書的特色與創(chuàng)新點(diǎn)在于：提出“三實(shí)三嚴(yán)”教學(xué)管理理論（三個(gè)實(shí)時(shí)+三個(gè)嚴(yán)格）并實(shí)現(xiàn)理論落地，以“Python人工智能與大數(shù)據(jù)經(jīng)典算法”知識體系為例，嘗試解決上述3個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)如下3個(gè)目標(biāo)：①提出“實(shí)時(shí)實(shí)踐，嚴(yán)控標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量”的教育理念，開發(fā)“實(shí)境編程（筆記）”教學(xué)系統(tǒng)，采用“實(shí)踐案例貫穿知識體系”的方法進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，用實(shí)踐驅(qū)動(dòng)教學(xué)，頻繁使用啟發(fā)式教學(xué)方式，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題、開拓創(chuàng)新、實(shí)踐等綜合能力。②提出“實(shí)時(shí)互動(dòng)，嚴(yán)控過程質(zhì)量”的教育理念，開發(fā)“跟隨編程（筆記）”教學(xué)系統(tǒng)，采用“老師寫一句，學(xué)生跟著寫一句，手把手教”的方式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“100%的學(xué)生在100%的上課時(shí)間聚集100%的精力學(xué)會教師教授的100%的知識技能”。③提出“實(shí)時(shí)PDCA，嚴(yán)控結(jié)果質(zhì)量”，開發(fā)“實(shí)時(shí)評測”教學(xué)系統(tǒng)，采用每10秒鐘檢查統(tǒng)計(jì)一次學(xué)生筆記、小測驗(yàn)結(jié)果的方式，實(shí)現(xiàn)高頻率PDCA（計(jì)劃—實(shí)施—檢查—改進(jìn)）持續(xù)改進(jìn)。

本書的設(shè)計(jì)思路與結(jié)構(gòu)安排如下：第1章是“三實(shí)三嚴(yán)”教學(xué)管理理論研究，從傳統(tǒng)教育理論、現(xiàn)代教育技術(shù)和專業(yè)質(zhì)量管理3個(gè)角度展開研究。從第2章開始以“Python人工智能與大數(shù)據(jù)經(jīng)典算法”知識體系中的各經(jīng)典算法為單元，對“三實(shí)三嚴(yán)”教學(xué)管理理論進(jìn)行落地研究：①采用案例貫穿知識體系的方式，為實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)實(shí)踐”教學(xué)實(shí)施做好準(zhǔn)備；②給出具體的“簡明案例”，為實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)互動(dòng)”教學(xué)實(shí)施做好準(zhǔn)備；③通過列寫任務(wù)驅(qū)動(dòng)、教學(xué)重點(diǎn)、技能列表與課后練習(xí)方式，為實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)PDCA” 教學(xué)實(shí)施做好準(zhǔn)備。

本書撰寫過程離不開編審校團(tuán)隊(duì)的辛勤付出，編審校團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了大量的編程調(diào)試、算法精簡描述、文字試讀反饋與審核校對修改工作，最終促成了本書的誕生，特別感謝編審校團(tuán)隊(duì)的成員。

全書編審校：郭迎筱、張宇豪、李天悅、陳迎港、陶欣雨、趙夢璇、吳凱鈺、李妙鈺、左芳玲、夏子陽、李家鑫、徐欣祺、袁丁逸含。

章節(jié)編審校：李天悅（教育理論與實(shí)踐研究）、韓馳（Python編程基礎(chǔ)）、楊振寧（Python編程基礎(chǔ)）、馬雪揚(yáng)（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)操作）、孫昊琳（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)操作）、李尚昱（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)操作）、王依凡（缺失值填充）、葛潭（缺失值填充）、宋佳怡（一元線性回歸）、劉夢宇（多項(xiàng)式回歸）、張哲宇（邏輯回歸）、董歆雨（邏輯回歸）、胡瑞芳（KNN）、胡文棋（KNN）、錢渤洋（貝葉斯）、易慧媛（決策樹）、陳祺（決策樹）、湯劍成（支持向量機(jī)）、阮可（支持向量機(jī)）、劉博涵（隨機(jī)森林）、瞿楚楚（隨機(jī)森林）、秦博文（AdaBoost）、王雪巧（GBDT）、陳亮直（GBDT）、郭迎筱（XGBoost）、宋琳（PCA）、李冠辰（PCA）、肖輝（SVD）、吳蘭（SVD）、劉翰宸（LDA）、王雯（LDA）、王詩語（K-Means）、曹洪濤（DBSCAN）、李新杰（分層聚類）、黃悅軒（分層聚類）、王冕（基于項(xiàng)目的協(xié)同過濾）、蒼婉昭（基于項(xiàng)目的協(xié)同過濾）、陳思彤（基于用戶的協(xié)同過濾）、邱孟琦（基于用戶的協(xié)同過濾）、葉江涵（ARIMA）、高子軒（ARIMA）、陶欣雨（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、馬溢韓（xPath）、佟雨堯（Beautiful Soup）、趙夢璇（Tkinter）。

本書在中國大學(xué)慕課網(wǎng)站上配備了配套視頻課程，補(bǔ)充了程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（Python，C，Java語言）、統(tǒng)計(jì)與人工智能原理與實(shí)踐（Python實(shí)現(xiàn)假設(shè)檢驗(yàn)、單因素與雙因素方差分析、嶺回歸、Lasso回歸、softmax、數(shù)據(jù)庫操作、TensorFlow等本書尚未涉及的知識領(lǐng)域）、Python高級項(xiàng)目管理師（PMP）等內(nèi)容。

本書為首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”“互聯(lián)網(wǎng)+新工科教育”“課程思政”系列教學(xué)研究成果，由首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)教務(wù)處資助出版。

感謝北京市教育委員會教學(xué)改革創(chuàng)新項(xiàng)目（No��202，2019）、北京市教育委員會優(yōu)質(zhì)本科教材課件項(xiàng)目（2020）與首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)黨委宣傳部黨建和思想政治工作重點(diǎn)課題“‘新工科+課程思政’高質(zhì)量教學(xué)模式創(chuàng)新研究”（2019）對本研究的支持。

本書的配套網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的統(tǒng)一入口為：http://liujingwei.cn，網(wǎng)站的二維碼為：