环境数据分析教学大纲.docx
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环境数据分析教学大纲
《环境数据分析》教学大纲
课程编号：
081692B
课程类型：
□通识教育必修课□通识教育选修课
□专业必修课√专业选修课
□学科基础课
总学时：
32讲课学时：
24实验（上机）学时：
8
学 分：
2
适用对象：
环境工程
先修课程：
无
一、教学目标
《环境数据分析》是环境工程专业本科生的一门专业选修课，旨在提高学生环境数据收集和分析能力。
课程具体目标如下：
目标1：
理解环境数据分析的地位和作用，培养严谨科学的数据处理作风。
目标2：
掌握环境数据收集、整理及分析的基本原理
目标3：
能运用统计软件SPSS进行有关环境数据的分析处理，为从事环境科学研究和环境事业奠定定量分析能力的基础。
二、教学内容及其与毕业要求的对应关系
《环境数据分析》重点讲授的内容包括：
环境数据总体特征描述及数据预处理、环境数据的统计检验、环境数据的方差分析、环境数据的相关与回归及环境图表制作与统计软件使用。
采用的教学方法：
多媒体教学、案例教学。
实践教学环节：
图标制作、统计软件使用。
对课后作业以及学生自学的要求：
完成课后作业、自学软件部分功能。
该课程在提升学生处理环境数据方面促进了毕业要求的实现。
三、各教学环节学时分配
以表格方式表现各章节的学时分配，表格如下：
教学课时分配
序号
章节内容
讲课
实验
其他
合计
1
环境数据分析概述
2
0
0
2
2
环境数据的收集与整理
2
0
0
2
3
环境数据总体特征描述及数据预处理
3
0
0
3
4
环境数据的统计检验
8
0
0
8
5
环境数据的方差分析
4
0
0
4
6
环境数据的相关与回归
3
0
0
3
7
环境聚类和主因子分析
2
0
0
2
8
环境图表制作与统计软件使用
0
8
0
8
合计
24
8
0
32
四、教学内容
第一章环境数据分析概述
第一节环境数据分析的地位和作用
第二节环境数据分析的基本内容和基本步骤
第三节环境统计学的若干基本概念
1.总体和样本
2.变量类型
3.误差
4.概率
教学重点、难点：
1.统计学的基本概念：
总体和样本、变量类型、误差、概率
课程的考核要求
了解：
环境数据分析的地位和作用
理解：
环境数据分析的基本内容和基本步骤
掌握：
统计学的基本概念：
总体和样本、变量、误差、概率
应用：
不同数据资料的变量类型和变量的转化
复习思考题：
2.说明总体和样本的概念。
3.简述误差的概念。
4.简述小概率事件原理
第二章环境数据的收集与整理
第一节环境数据收集
1.环境数据收集
2.环境数据收集的基本方式
第二节环境数据的整理
1.原始资料的检查
2.资料的分组与资料的汇总
3.统计表与图示法
教学重点、难点：
1.环境资料收集方法的特点及其应用条件
2.数据资料的检查与初步汇总
课程的考核要求
了解：
环境数据的来源
理解：
环境数据的收集方式
掌握：
环境资料收集方法的特点及其应用条件
应用：
环境资料的数据检查和资料汇总
复习思考题：
1.简述常用的环境数据资料的收集方法。
2.简述环境数据资料的检查和初步汇总方法。
第三章环境数据总体特征描述及数据预处理
第一节数据总体特征及其描述
1.总体分布特征的统计表述
2.总体大小特征的统计表述
3.总体离散特征的统计表述
第二节数据预处理
1.观测值独立性检验
2.观测异常值检验
3.数据变换
教学重点、难点：
1.总体大小特征的统计表述
2.总体离散特征的统计表述
3.观测值独立性检验
4.观测异常值检验
课程的考核要求
了解：
数据变化
理解：
总体分布特征的统计描述
掌握：
总体大小特征、离散特征的统计描述
应用：
观测值独立性、异常值检验
复习思考题：
1.均数、中位数、几何均数的适用范围有何异同？
2.极差、四分位数间距、标准差、变异系数的适用范围有何异同？
第四章环境数据的统计检验
第一节假设检验与假设检验方法
1.假设检验与统计假设
2.检验水准与假设检验的一般步骤
3.假设检验的功效及其影响因素
4.参数与非参数假设检验方法
5.假设检验方法选择
第二节比较一个或两个总体均值的参数检验
1.关于总体大小特征比较的假设检验
2.比较一个总体均值与某一特定值的正态检验
3.比较一个总体均值与某一特定值的t检验
4.比较两个独立总体均值的t检验
5.比较两个相关总体均值的成对数据t检验
第三节比较两个独立总体大小的非参数检验
1.Mann-WhitneyU检验
2.Wilcoxon秩和检验
3.Kolmogorov单侧检验
第四节比较两个相关总体大小的非参数检验
1.Wilcoxon成对数据加符秩检验
2.成对数据随机化检验
第五节比较多个总体大小的非参数检验
1.Kruskal-Wallis检验
2.Firedman秩方差分析
第六节比较一个或两个总体离散程度的检验
1.比较一个总体方差与特定值的卡方检验
2.比较两个总体方差的F-检验
3.比较两个总体变异系数的t检验
第七节比较多总体方差的检验
1.对数方差分析
2.Bartlett检验
第八节正态分布检验
1.正态分布的偏度-峰度检验
2.正态分布的Shapiro-Wilk检验
3.正态分布的Lillifors检验
第九节总体分布形式的拟合度检验
1.Kolmogorov拟合度检验
2.拟合度卡方检验
3.拟合度G检验
教学重点、难点：
1.假设检验的一般步骤
2.假设检验方法选择
3.比较一个或两个总体均值的参数检验
4.比较两个独立总体大小的非参数检验
5.正态分布的偏度-峰度检验
课程的考核要求
了解：
多总体方差的检验、正态分布检验、总体分布形式的拟合度检验
理解：
假设检验的检验效能和影响因素
掌握：
假设检验的一般步骤和方法选择、比较一个或两个总体均值的参数检验、两个总体大小的非参数检验方法、
应用：
比较一个总体均值与某一特定值的正态检验、t检验；比较两个独立总体均值的t检验、比较两个相关总体均值的成对数据t检验
复习思考题：
1.简述假设检验的基本步骤。
2.解释I型、II型错误和检验效能，并说明它们之间的关系。
3.t检验的应用条件是什么？
4.简述正态分布的偏度-峰度检验法。
第五章环境数据的方差分析
第一节方差分析方法
1.方差分析及方差分析模型
2.方差分析方法
3.方差分析的假定
第二节单因子方差分析及其补充分析
1.单因子方差分析的模型
2.单因子方差分析计算与显著性检验
3.模型I单因子方差分析的补充分析
4.模型II单因子方差分析的补充分析
第三节双因子和多因子方差分析
1.双因子方差分析
2.双因子方差分析的补充分析
3.随机化区组设计双因子方差分析
4.多因子方差分析
教学重点、难点：
1.单因子方差分析计算与显著性检验
2.模型I单因子方差分析的补充分析
3.模型II单因子方差分析的补充分析
4.双因子方差分析
课程的考核要求
了解：
方差分析的基本思想
理解：
方差分析的方法和假定
掌握：
单因子方差分析、双因子方差分析
应用：
模型I、模型II单因子方差分析的补充分析
复习思考题：
1.方差分析的基本思想及其应用条件是什么？
2.简述单因子方差分析模型。
3.简述双因子方差分析模型。
第六章环境数据的相关与回归
第一节二元相关分析
1.相关分析方法选择及一般步骤
2.Pearson相关系数及其显著性检验
3.Spearman秩相关系数
4.Kendall秩相关系数
第二节多元相关分析
1.偏相关分析
2.复相关分析
3.Kendall偏秩相关系数
4.Kendall和谐系数
第三节模型I一元线性回归
1.模型I无重复一元线性回归
2.过原点一元线性回归
3.模型I有重复一元线性回归
第四节模型II回归、非线性回归与非参数回归
1.模型II一元线性回归
2.非线性回归
3.非参数回归
教学重点、难点：
1.相关分析方法选择及一般步骤
2.两元相关系数：
Pearson相关系数、Spearman秩相关系数、Kendall秩相关系数
3.多元相关系数：
偏相关分析、复相关分析、Kendall偏秩相关系数、Kendall和谐系数
4.模型I一元线性回归
5.模型II一元线性回归
课程的考核要求
了解：
Kendall偏秩相关系数、Kendall和谐系数、非线性回归、非参数回归
理解：
偏相关分析、复相关分析
掌握：
Pearson相关系数、Spearman秩相关系数、Kendall秩相关系数
应用：
模型I、模型II一元线性回归
复习思考题：
1.简述Pearson相关系数、Spearman秩相关系数、Kendall秩相关系数的区别。
2.简述相关与回归的区别与联系。
第七章环境聚类分析和主因子分析
第一节聚类分析
1.聚类分析的原理和意义
2.典型的系统聚类分析方法
第二节主因子分析
1.主因子分析的基本思想
2.主因子分析的基本步骤
教学重点、难点：
1.聚类分析的原理和意义
2.主因子分析的基本思想
课程的考核要求
了解：
典型的系统聚类分析方法、主因子分析的基本步骤
理解：
聚类分析的意义
掌握：
聚类分析的原理、主因子分析的基本思想
应用：
聚类分析和主因子分析的选择
复习思考题：
1.简述聚类分析的原理。
2.简述主因子分析的基本思想。
第八章环境图表制作与统计软件使用
第一节环境图表制作
1.常用统计表和统计图
2.统计图和统计表的制作
第二节SPSS统计软件使用
1.软件窗口及菜单
2.SPSS基本统计分析功能
教学重点、难点：
1.统计图和统计表的制作
2.SPSS基本统计分析功能
课程的考核要求
了解：
SPSS软件窗口及菜单
理解：
常用统计表和统计图
掌握：
统计图和统计表的制作
应用：
SPSS基本统计分析功能
复习思考题：
1.简述采用SPSS进行案例数据分析的步骤。
五、考核方式、成绩评定（黑体，小四号字）
本课程采用闭卷考试方式进行。
总评成绩根据平时成绩（考勤、作业、课堂回答问题等，占40%）和期末考试成绩（占60%）综合确定。
六、主要参考书及其他内容（黑体，小四号字）
[1]杨晓华，刘瑞民，曾勇．环境统计分析．北京：
北京师范大学出版社．2008年9月
[2]程子峰，徐富春．环境数据统计分析基础．北京：
化学工业出版社．2006年3月
[3]陶澍．应用数理统计方法．北京：
中国环境科学出版社．1994年8月
[4]环境统计教材编写委员会．环境统计分析与应用．北京：
中国环境出版社．2016年5月
[5]杨维忠，张甜，刘荣．SPSS统计分析与行业应用案例详解（第三版）．北京：
清华大学出版社．2015年7月
执笔人：
陈源教研室主任：
系教学主任审核签名：
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