《机器学习快速入门》10周教学提纲

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《机器学习快速入门》10周教学提纲

课程定位

  • 对象:有 Python 基础,希望快速掌握机器学习应用的学生/工程师

  • 周期:10周

  • 频率:每周1--2课时(建议每课时90分钟)

  • 目标:

    • 理解机器学习基本思想与工作流程
    • 掌握经典机器学习算法
    • 能使用 Python + sklearn 完成实际建模
    • 完成一个综合机器学习项目

机器学习核心目标是让模型从数据中学习规律,并对新数据进行预测或决策。(IBM)


第1周:机器学习概览与环境准备

第1课:认识机器学习

内容:

  • AI、机器学习、深度学习关系
  • 机器学习的发展历史
  • 机器学习解决什么问题

重点:

  • 监督学习
  • 无监督学习
  • 强化学习

案例:

  • 房价预测
  • 垃圾邮件分类
  • 用户聚类

实践:

  • Python 环境搭建
  • Jupyter Notebook
  • sklearn 简介

第2周:机器学习数学基础与数据处理

第2课:从数据到模型

内容:

  • 样本、特征、标签
  • 训练集/测试集
  • 模型训练流程

重点:

  • 特征工程思想
  • 数据清洗
  • 数据标准化

实践:

python 复制代码
pandas
numpy
matplotlib
sklearn

案例:

  • Titanic 生存预测数据处理

第3周:线性模型

第3课:线性回归与逻辑回归

内容:

线性回归

  • 模型表达
  • 损失函数
  • 梯度下降

逻辑回归

  • 分类问题
  • Sigmoid函数
  • 二分类预测

实践:

项目:

房价预测模型

掌握:

  • 模型训练
  • 预测
  • 误差分析

第4周:经典分类算法

第4课:分类模型

内容:

K近邻算法 KNN

  • 距离度量
  • 分类思想

决策树

  • 信息熵
  • 信息增益

随机森林

  • Bagging思想

实践:

项目:

手写数字识别


第5周:模型评估与优化

第5课:如何判断模型好坏

内容:

评价指标:

分类:

  • Accuracy
  • Precision
  • Recall
  • F1-score
  • ROC/AUC

回归:

  • MAE
  • MSE
  • RMSE
  • R²

模型优化:

  • 交叉验证
  • 超参数调整
  • 过拟合与欠拟合

实践:

  • sklearn GridSearch

第6周:聚类与降维

第6课:无监督学习

内容:

聚类

K-Means:

  • 聚类思想
  • 距离计算
  • K值选择

降维

PCA:

  • 高维数据
  • 特征压缩

实践:

项目:

用户消费行为分析


第7周:集成学习

第7课:提升模型性能

内容:

  • Ensemble Learning

重点算法:

AdaBoost

Gradient Boosting

XGBoost

LightGBM

实践:

项目:

信用风险预测


第8周:机器学习项目完整流程

第8课:从0到1完成项目

内容:

机器学习Pipeline:

复制代码
数据获取
 ↓
数据探索EDA
 ↓
数据清洗
 ↓
特征工程
 ↓
模型训练
 ↓
模型评估
 ↓
模型部署

实践:

完整案例:

用户流失预测


第9周:神经网络快速入门(扩展)

第9课:从机器学习进入深度学习

内容:

  • 神经元模型
  • 多层感知机MLP
  • 激活函数
  • 反向传播

介绍:

  • CNN
  • RNN
  • Transformer(概念)

实践:

  • PyTorch快速体验

第10周:综合项目与课程总结

第10课:机器学习实战展示

学生完成:

任选:

项目1

房价预测

项目2

客户分类

项目3

文本情感分析

项目4

图像分类

总结:

  • 如何选择算法
  • 如何优化模型
  • 如何进入实际应用

推荐课程作业安排

周次 作业
1 环境搭建+数据探索
2 数据清洗练习
3 线性回归项目
4 分类模型实验
5 模型优化实验
6 聚类分析
7 集成模型比较
8 综合项目
9 神经网络实验
10 项目汇报

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