ML үшін математикалық алгоритмдерді бағдарламалау негіздері

Сипаттама: Курс Python негіздерін машиналық оқытуға арналған сызықтық алгебрамен біріктіреді. Білім алушылар NumPy, векторлық және матрицалық операцияларды және негізгі компоненттерді талдау және сингулярлық мәнді декомпозициялау үшін негізгі алгоритмдерді меңгереді. Практикалық тапсырмаларға сызықтық регрессия әдістерін енгізу және деректермен жұмыс кіреді. Курс ML кітапханаларын тереңдетіп оқуға дайындалады.

Кредиттер саны: 6

Пререквизиты:

• Информатика. Мектеп курсы

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Жұмыс түрлері	сағат
Дәрістер	30
Практикалық жұмыстар
Зертханалық жұмыстар	30
СӨЖО	30
СӨЖ	90
Қорытынды бақылау нысаны	емтихан
Қорытынды бақылауды жүргізу нысаны	Шығармашылық емтихан

Компонент: ЖОО компоненті

Цикл: Базалық пәндер

Мақсат

• Python негіздерін және машиналық оқытуға арналған математикалық алгоритмдерді зерттеу.

Міндет

• Python тілінде бағдарламалау негіздерін үйрену
• машиналық оқыту үшін сызықтық алгебраның негізгі математикалық алгоритмдерімен таныстыру
• ML-ді жүзеге асыру үшін қажетті Python кітапханаларын қолдануды үйрету

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• машиналық оқыту үшін сызықтық алгебраның негізгі математикалық алгоритмдерін білу және түсіну.

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• векторлық және матрицалық операциялар үшін Python кітапханаларын пайдалану

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• арнайы әдебиеттердегі ML үшін математикалық алгоритмдерді өз бетінше түсіну.

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• топта жұмыс істеуге қажетті коммуникативтік дағдыларды дамыту.

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• іргелі және қолданбалы есептерді шешу кезінде ML үшін Python кітапханаларын пайдалану дағдылары болуы.

Оқыту әдістері

интерактивті дәріс (оқытудың келесі белсенді формаларын қолдану: жетекпен (басқарылатын) пікірталас немесе әңгімелесу; слайд-шоу немесе оқу фильмдері; ми шабуылы; мотивациялық сөйлеу);

ақпарат және байланыс (мысалы, әртүрлі операциялық жүйелер мен кәсіби қолданбалы бағдарламалық пакеттерді қолданатын компьютерлік сыныптағы сабақтар);

іздену және зерттеу (оқу процесінде студенттердің өзіндік зерттеу қызметі).

Білім алушының білімін бағалау

Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.

Кезең	Тапсырма түрі	Өлшем
1  рейтинг	Зертханалық жұмыс 1	0-100
	Зертханалық жұмыс 2
	Зертханалық жұмыс 3
	Аралық тестілеу 1
2  рейтинг	Зертханалық жұмыс 4	0-100
	Зертханалық жұмыс 5
	Зертханалық жұмыс 6
	Аралық тестілеу 2
Қорытынды бақылау	емтихан	0-100

Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты

Тапсырма түрі	90-100	70-89	50-69	0-49
	Өте жақсы	Жақсы	Қанағаттанарлық	Қанағаттанарлықсыз
Бақылау сұрақтарына жауап беру	жүйелі теориялық білімдерін көрсетеді, терминологияны меңгерген, дәлелді қорытындылар мен жалпылаулар жасайды, мысалдар келтіреді, материалды еркін меңгергенін, нақтылау сұрақтарына тез жауап бере алатындығын көрсетеді.	мықты теориялық білімдерін көрсетеді, терминологияны меңгерген, дәлелді тұжырымдар мен жалпылаулар жасайды, мысалдар келтіреді, материалды еркін меңгерген, бірақ сонымен бірге елеусіз қателіктер жібереді, оларды өз бетінше немесе оқытушының шамалы түзетуімен түзетеді.	теориялық білімінің терең еместігін, дәлелді тұжырымдар жасау және мысалдар келтіру қабілетінің жеткіліксіздігін, материалды, баяндаудың қисындылығы мен дәйектілігін жеткілікті еркін меңгермегендігін көрсетеді, оқытушының түзетуімен ғана түзетуге болатын қателіктер жібереді.	пәннің теориялық негіздерін білмейтіндігін көрсетеді, дәлелді тұжырымдар жасай алмайды және мысалдар келтіре алмайды, материалды нашар меңгергендігін көрсетеді, терминологияны білмейді, мазмұндаудың қисындылығы мен дәйектілігінің жоқтығын көрсетеді, қателіктер жібереді, оларды оқытушы түзетсе де түзете алмайды, сабақта жауап беруден бас тартады.
Зертханалық сабақтарда жұмыстарды орындау	зертханалық жұмысты қажетті реттілікті сақтай отырып, толық көлемде орындады; есепте барлық жазбаларды, кестелерді, суреттерді, сызбаларды, графиктерді, есептеулерді дұрыс және ұқыпты орындайды; қателерді талдауды дұрыс орындайды. Сұрақтарға жауап беру кезінде мәселенің мәнін дұрыс түсінеді, негізгі ұғымдарға нақты анықтама мен түсіндірме береді; жауапты жаңа мысалдармен сүйемелдейді, білімді жаңа жағдайда қолдана алады; оқып жатқан және бұрын оқыған, сондай-ақ басқа пәндерді оқып үйренген материалмен байланыс орната алады	"өте жақсы" деген бағаға қойылатын талаптарды орындады, бірақ 2-3 кемшілік жіберілді. Білім алушының сұрақтарға жауабы "өте жақсы" деген жауапқа қойылатын негізгі талаптарды қанағаттандырады, бірақ білімді жаңа жағдайда қолданбай, бұрын оқытылған материалмен және басқа пәндерді оқып үйрену кезінде меңгерілген материалмен байланыстарды пайдаланбай беріледі; бір аса маңызды емес қате немесе екіден аспайтын кемшілік жіберілген, бұл ретте білім алушы оларды оқытушының көмегінсіз өз бетінше түзете алады.	жұмысты толық емес, бірақ практикалық жұмыс көлемінің кем дегенде 50%-ын орындады, бұл дұрыс нәтижелер мен қорытындылар алуға мүмкіндік береді; жұмысты жүргізу барысында қателіктер жіберілді. Сұрақтарға жауап беру кезінде білім алушы сұрақтың мәнін дұрыс түсінеді, бірақ жауапта бағдарламалық материалды одан әрі меңгеруге кедергі келтірмейтін курс сұрақтарын меңгеруде жекелеген проблемалар бар; бір өрескел қате және екі-үштен аспайтын кемшілік жіберілді, бұл ретте білім алушы оларды оқытушының аздаған көмегімен түзете алады.	жұмысты көлемінің 50% аспай орындаған, бұл дұрыс қорытынды жасауға мүмкіндік бермейді. Сұрақтарға жауап беру кезінде бағдарлама талаптарына сәйкес негізгі білімдер мен дағдыларды меңгермегендігін көрсетеді; "қанағаттанарлық" деп бағалау үшін қажеттіден артық қателер мен кемшіліктерге жол берді, қойылған сұрақтардың көпшілігіне жауап бере алмайды.

Бағалау нысаны

Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:

• Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
• Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.

Қорытынды бағаны есептеу формуласы:

И= 0,6	Р1+Р2	+0,4Э
	2

 

мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;

Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.

Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:

Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:

Әріптік жүйе бойынша бағалар	Балдардың сандық эквиваленті	Балдар (%-тік құрамы)	Дәстүрлі жүйе бойынша бағалар
A	4.0	95-100	Өте жақсы
A-	3.67	90-94
B+	3.33	85-89	Жақсы
B	3.0	80-84
B-	2.67	75-79
C+	2.33	70-74
C	2.0	65-69	Қанағаттанарлық
C-	1.67	60-64
D+	1.33	55-59
D	1.0	50-54
FX	0.5	25-49	Қанағаттанарлықсыз
F	0	0-24

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Python тіліне кіріспе
• Сызықтық алгоритм
• Тармақталу алгоритмі
• Циклдік алгоритм
• Тізбектермен жұмыс
• Жолдармен жұмыс
• Функциялармен жұмыс
• Векторлар
• Матрицалар
• Матрицалардың қолданылуы
• Кері матрицалар
• Ортогональды матрицалар және QR факторизациясы
• Жолды азайту және LU ыдырауы
• Жалпы сызықтық модельдер және ең кіші квадраттар
• Ең кіші квадраттар әдісінің қолданылуы

Негізгі әдебиет

• Курс аналитической геометрии и линейной алгебры : Учеб. пособие для вузов / В. В. Федорчук. - М. : Изд-во МГУ, 1990. - 328 с.
• Луис Серрано Грокаем глубокое обучение. — СПб.: Питер, 2019. — 352 с.
• Дайзенрот Марк Питер, Альдо Фейзал А., Чен Сунь Он Математика в машинном обучении. — СПб.: Питер, 2024. — 512 с.
• Adhikari, Ani, and DeNero, John. 2018. Computational and Inferential Thinking: The Foundations of Data Science. Gitbooks.

Қосымша әдебиеттер

• Сборник задач по аналитической геометрии и линейной алгебре : сборник задач / Л. А. Беклемишева, А. Ю. Петрович, И. А. Чубаров ; под ред. Д. В. Беклемишева. - 2-е изд. перераб. . - М. : Физматлит, 2001. - 495 с.
• Тестовые задания по математике : тесты / С. Д. Тыныбекова, Р. О. Мухамедова. - Усть-Каменогорск : ВКГТУ, 2006. - 146 с. - Библиогр.: с. 146.