R语言编程基础教案.docx

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R语言编程基础教案

第1章R语言概述

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

2学时

一、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

二、教学目标与基本要求

1.教学目标

主要介绍R语言的基本信息，如何获取R语言并且在自己的计算机上实现安装。

安装成功后，将介绍R语言的编辑窗口。

阐述R软件的编译环境，实现在Windows和Linux两个系统下RStudio环境，获取R帮助以及了解R的工作空间。

列举说明R语言重要包的功能。

最后展现R包的内置数据集。

2.基本要求

（1）认识并安装R语言。

（2）认识R的编译环境。

（3）认识R包，并掌握R包的安装与加载。

（4）了解R语言的内置数据集。

三、问题

3.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）R语言主要信息有什么？

（2）R语言有哪些优势？

（3）RStudio的优点？

（4）R包的优点？

4.探究性问题

探究性问题需要教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问的基础上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）R语言可以做什么？

（2）如何获取R帮助？

（3）怎么查看R包的数据集？

5.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）R语言的可以实现数据挖掘？

（2）R包有哪些优势？

（3）R包的获取途径及安装方法？

四、主要知识点、重点与难点

6.主要知识点

（1）R语言的主要信息。

（2）R语言的编译环境。

（3）Windows/Linux系统下R及RStudio安装。

（4）使用R包。

7.重点

（1）Windows/Linux系统下R及RStudio安装。

（2）使用R包。

8.难点

无

五、教学过程设计

9.理论教学过程

（1）R语言的主要信息。

（2）获取与安装R。

（3）介绍R的编辑窗口。

（4）认识R的编译环境RStudio。

（5）获取R帮助。

（6）R的工作空间。

（7）安装RStudio。

（8）常用的R包。

（9）R包的内置数据集。

10.实验教学过程

（1）在Windows/Linux系统上安装R及RStudio。

（2）RStudio常用功能。

第2章数据对象与数据读写

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

6学时

六、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

七、教学目标与基本要求

11.教学目标

主要介绍到R语言中的数据类型，如何判别数据类型以及数据类型之间的转换。

然后阐述R语言的数据结构，数据结构的判断及转换，数据结构包括向量，矩阵等。

最后介绍不同数据源数据的读写，包括csv，txt等。

12.基本要求

（1）了解R语言中的数据类型，并掌握数据类型的判别方法及转换。

（2）了解R语言中的数据结构，并掌握不同数据结构的构建方式和转换。

（3）掌握不同数据源的数据读写方法。

八、问题

13.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）R语言中的数据类型有哪些？

（2）R语言中的数据结构有哪些？

（3）R语言可以读取什么数据？

14.探究性问题

探究性问题需要教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问的基础上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）R语言中可以使用什么方法对数据类型进行转换？

（2）R语言中可以使用什么方法对数据结构进行转换？

（3）R语言中可以使用什么方法读入数据？

15.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）对数据类型及数据结构的转换有什么意义？

（2）R语言的数据结构操作有什么优势？

（3）R语言中读入的数据可以进行什么操作？

九、主要知识点、重点与难点

16.主要知识点

（1）R语言数据类型的判别方法及转换。

（2）R语言不同数据结构的构建方式和转换。

（3）R语言不同数据源的数据读写方法。

17.重点

（1）R语言数据类型的判别方法及转换。

（2）R语言不同数据结构的构建方式和转换。

18.难点

（1）R语言不同数据源的数据读写方法。

十、教学过程设计

19.理论教学过程

（1）R语言的基本数据类型。

（2）查看与转换数据对象类型。

（3）数据结构（向量、矩阵、数组、数据框、列表）。

（4）数据结构的判断与转换。

（5）从键盘导入数据。

（6）读写带分隔符的数据文件。

（7）读写Excel文件。

（8）导入其他统计软件文件。

（9）导入数据库数据。

（10）导入网页数据。

20.实验教学过程

（1）查看与转换对象类型。

（2）数据结构的判断与转换，向量、矩阵、数组、数据框、列表的创建与编辑索引等操作。

（3）读写不同数据源的数据RStudio常用功能。

第3章数据集基本处理

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

10学时

十一、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

十二、教学目标与基本要求

21.教学目标

主要介绍到R语言中的新增数据属性列的方法，访问数据框变量，创建和重命名变量。

然后阐述R语言中清洗数据的方法，包括处理缺失值，处理日期变量等。

阐述选取变量，删除变量等的方法。

介绍整合数据，其中使用sql语句操作数据等。

最后阐述处理字符数据的方法，包括正则表达式和字符处理函数。

22.基本要求

（1）掌握新增数据属性列的方法。

（2）掌握清洗数据（包括处理缺失值，处理日期变量等）的方法。

（3）掌握选取变量，删除变量等的方法。

（4）掌握整合数据的方法。

（5）掌握正则表达式与字符处理的方法。

十三、问题

23.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）R语言中怎么新增数据属性列？

（2）‘脏’数据包括哪些？

（3）怎么选取变量及数据？

（4）数据可以怎么整合？

（5）如何处理字符数据？

24.探究性问题

探究性问题需要在教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）R语言中可以怎么处理‘脏’数据？

（2）R语言中整合数据的方法？

（3）R语言中如何使用正则表达式处理字符数据？

25.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）为什么需要处理数据？

（2）R语言中选取数据有什么便捷的方法？

（3）R语言中字符数据的处理还有什么方法？

十四、主要知识点、重点与难点

26.主要知识点

（1）R语言新增数据属性列的方法。

（2）R语言清洗数据的方法。

（3）R语言选取变量及数据的方法。

（4）R语言整合数据的方法。

（5）R语言处理字符数据的方法。

27.重点

（1）R语言新增数据属性列的方法。

（2）R语言清洗数据的方法。

（3）R语言选取变量及数据的方法。

（4）R语言整合数据的方法。

28.难点

（1）R语言处理字符数据的方法。

十五、教学过程设计

29.理论教学过程

（1）访问数据框变量。

（2）创建及重命名变量。

（3）处理缺失值数据。

（4）处理日期变量。

（5）数据排序及合并数据集。

（6）选取变量及删除变量。

（7）使用subset函数选取数据。

（8）随机抽样。

（9）使用SQL语句操作数据。

（10）汇总统计数据及重塑数据。

（11）正则表达式。

（12）字符处理函数。

30.实验教学过程

（1）新增数据属性列操作，包括数据框变量等。

（2）清洗数据操作，包括缺失值等。

（3）选取变量及数据操作。

（4）整合数据操作。

（5）使用正则表达式及字符处理函数处理字符数据。

第4章函数与控制流

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

6学时

十六、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

十七、教学目标与基本要求

31.教学目标

主要介绍到R语言的常用函数和apply函数簇，并介绍使用这些常用函数和apply函数处理数据。

阐述if-else等条件判断语句，以及switch分支语句。

阐述for循环、while循环、repeat-break循环语句。

最后介绍自定义函数的编写方法。

32.基本要求

（1）掌握使用常用函数及apply函数处理数据。

（2）掌握if-else等条件判断语句，以及switch分支语句。

（3）掌握for循环、while循环、repeat-break循环语句。

（4）掌握编写自定义函数的方法。

十八、问题

33.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）R语言中的常用函数有哪些？

（2）R语言中的apply函数有哪些？

（3）R语言中的条件判断语句哪些？

（4）R语言中的循环语句有哪些？

34.探究性问题

探究性问题需要教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问的基础上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）R语言中的条件分支结构有哪些？

（2）R语言中的循环语句的构成？

（3）R语言中如何编写自定义函数？

35.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）如何组合循环语句与条件判断语句？

（2）R语言中如何创建嵌套循环？

（3）自定义函数可以如何应用？

十九、主要知识点、重点与难点

36.主要知识点

（1）R语言常用函数及apply函数。

（2）R语言if-else等条件判断语句，以及switch分支语句。

（3）R语言for循环、while循环、repeat-break循环语句。

（4）编写自定义函数的方法。

37.重点

（1）R语言常用函数及apply函数。

（2）R语言if-else等条件判断语句，以及switch分支语句。

（3）R语言for循环、while循环、repeat-break循环语句。

38.难点

（1）编写自定义函数的方法。

二十、教学过程设计

39.理论教学过程

（1）处理数据的常用函数。

（2）apply函数簇批量处理数据。

（3）if/else条件判断语句。

（4）switch分支语句。

（5）for循环语句。

（6）while循环语句。

（7）repeat-break循环语句。

（8）编写自定义函数的方法。

（9）实现两个矩阵的乘积。

40.实验教学过程

（1）使用常用函数和apply函数簇处理数据。

（2）编写条件分支语句。

（3）编写循环语句。

（4）编写自定义函数。

第5章初级绘图

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

10学时

二十一、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

二十二、教学目标与基本要求

41.教学目标

主要介绍通过直方图、条形图等分析数据分布情况，通过散点图、散点矩阵图等分析数据间的关系，阐述如何绘制核密度图、小提琴等图形，然后介绍在图形里添加元素，包括颜色、点符号等元素，以得到更加有用或更吸引人的图形，最后阐述将多幅图形组合为实用的单幅图形以及指定图形和边界的大小等绘图技巧。

42.基本要求

（1）掌握使用R绘制基本图形。

（2）掌握使用修改图像参数的方法。

（3）掌握绘制组合图形的方法。

（4）掌握R中保存图形的方法。

二十三、问题

43.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）R语言中的基本图形有哪些？

（2）R语言中的常用图形参数有哪些？

（3）R语言中可以如何组合图形？

44.探究性问题

探究性问题需要教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问的基础上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）R语言中的基本图形可以有什么作用？

（2）R语言中为什么需要修改图形参数？

（3）R语言中可以怎么保存图形？

45.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）绘制图形对数据探索有什么意义？

（2）R语言的图形参数修改需要注意什么？

（3）R语言中组合图形可以怎么应用？

二十四、主要知识点、重点与难点

46.主要知识点

（1）R语言中绘制基本图形。

（2）R语言中修改图像参数的方法。

（3）R语言中绘制组合图形的方法。

（4）R语言中保存图形的方法。

47.重点

（1）R语言中绘制基本图形。

（2）R语言中修改图像参数的方法。

（3）R语言中绘制组合图形的方法。

48.难点

（1）R语言中绘制组合图形的方法。

二十五、教学过程设计

49.理论教学过程

（1）绘制直方图、条形图等分析数据分布情况。

（2）绘制散点图、散点矩阵图等分析数据间的关系。

（3）绘制其他图形，包括核密度图、小提琴图等。

（4）修改图形颜色。

（5）修改点符号与线条。

（6）修改文本属性。

（7）设置坐标轴。

（8）添加图例。

（9）par函数与layout函数。

（10）保存图形。

50.实验教学过程

（1）绘制基本图形。

（2）修改图形参数。

（3）绘制组合图形。

（4）保存图形。

第6章高级绘图

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

8学时

二十六、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

二十七、教学目标与基本要求

51.教学目标

主要介绍lattice包的绘图特色和使用lattice绘制图形，阐述ggplot2包的语言逻辑，ggplot2的绘图方法及过程。

然后介绍绘制交互式图形的各种R包，如rCharts、recharts、googleVis、htmlwidgets和shiny等包，通过图形实时交互加深对数据的理解。

52.基本要求

（1）掌握使用lattice包绘制图形并修改图形参数的方法。

（2）掌握使用ggplot2包绘制图形并修改图形参数的方法。

（3）认识常用的交互式绘图工具。

二十八、问题

53.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）R语言lattice包的绘图特色有哪些？

（2）R语言ggplot2包的语言逻辑是怎样的？

（3）绘制交互式图形的R包有哪些？

54.探究性问题

探究性问题需要教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问的基础上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）lattice包的绘图可以绘制什么图？

（2）ggplot2包的绘图过程？

（3）交互式图形有哪些特色？

55.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）R语言lattice包的绘图优点？

（2）R语言ggplot2包的绘图优点？

（3）R语言绘制交互式图形的应用？

二十九、主要知识点、重点与难点

56.主要知识点

（4）lattice包绘图。

（5）ggplot包绘图。

（6）绘制交互式图形。

57.重点

（1）lattice包绘图。

（2）ggplot包绘图。

58.难点

（1）绘制交互式图形。

三十、教学过程设计

59.理论教学过程

（11）lattice包图形参数。

（12）lattice包条件变量。

（13）lattice包面板函数。

（14）lattice包分组变量。

（15）lattice包图形组合。

（16）lattice包绘图。

（17）ggplot包的qplot函数。

（18）理解ggplot2包的语言逻辑。

（19）ggplot包绘图。

（20）rCharts包生成网页动态图片。

（21）googleVis包实现数据动态可视化。

（22）htmlwidgets包实现绘图的网页化分享。

（23）Shiny包实现可交互的Web应用。

60.实验教学过程

（4）使用lattice包绘图。

（5）使用ggplot2包绘图。

（6）使用交互式绘图工具RStudio常用功能。

第7章可视化数据挖掘工具Rattle

教案

课程名称：

R语言编程基础

课程类别：

必修

适用专业：

大数据技术类相关专业

总学时：

48学时（其中理论18学时，实验30学时）

总学分：

3学分

本章学时：

6学时

三十一、材料清单

（1）《R语言编程基础》教材。

（2）配套PPT。

（3）引导性提问。

（4）探究性问题。

（5）拓展性问题及其资料。

（6）R语言编程相关软件环境。

三十二、教学目标与基本要求

61.教学目标

主要介绍一个用于数据挖掘的工具Rattle，阐述如何安装Rattle，使用Rattle的功能。

紧接着使用Rattle完成数据挖掘建模的整个流程，导入CSV、ARFF等数据，对数据进行探索性分析如，构建常见聚类分析、关联规则等算法的模型，以及使用混淆矩阵、ROC图等对模型进行评估。

62.基本要求

（1）了解并安装Rattle工具。

（2）掌握使用Rattle工具导入数据。

（3）掌握使用Rattle工具探索数据的方法。

（4）掌握使用Rattle工具构建模型的方法。

（5）掌握使用Rattle工具估计模型的方法。

三十三、问题

63.引导性提问

引导性提问需要教师根据教材内容和学生实际水平，提出问题，启发引导学生去解决问题，提问，从而达到理解、掌握知识，发展各种能力和提高思想觉悟的目的。

（1）Rattle主要功能有什么？

（2）Rattle有哪些优势？

（3）有那些探索数据的方法？

（4）常用的算法有哪些？

（5）常用的模型评价方法？

64.探究性问题

探究性问题需要教师深入钻研教材的基础上精心设计，提问的角度或者在引导性提问的基础上，从重点、难点问题切入，进行插入式提问。

或者是对引导式提问中尚未涉及但在课文中又是重要的问题加以设问。

（1）Rattle可以导入什么数据？

（2）Rattle中可以使用哪些数据探索方法？

（3）Rattle可以构建哪些算法模型？

（4）Rattle可以使用哪些模型评价方法？

65.拓展性问题

拓展性问题需要教师深刻理解教材的意义，学生的学习动态后，根据学生学习层次，提出切实可行的关乎实际的可操作问题。

亦可以提供拓展资料供学生研习探讨，完成拓展性问题。

（1）数据挖掘建模的整个流程是怎么样的？

（2）Rattle工具的实际应用？

三十四、主要知识点、重点与难点

66.主要知识点

（1）了解并安装Rattle工具。

（2）Rattle工具导入数据的方法。

（3）Rattle工具探索数据的方法。

（4）Rattle工具构建模型的方法。

（5）Rattle工具估计模型的方法。

67.重点

（1）了解并安装Rattle工具。

（2）Rattle工具导入数据的方法。

（3）Rattle工具探索数据的方法。

68.难点

（1）Rattle工具构建模型的方法。

（2）Rattle工具估计模型的方法。

三十五、教学过程设计

69.理论教学过程

（24）认识并安装Rattle。

。

（25）使用Rattle功能

（26）导入CSV、ARFF、ODBC数据。

（27）RDataset——导入其他数据源。

（28）导入RDataFile数据集、Library数据。

（29）数据总体概况。

（30）数据分布探索。

（31）相关性、主成分