Wolfram編程課程

實體編程教學課程內容

課程簡介

本課程為三小時密集入門課程，專為初學者及對數學、資料科學與人工智慧有興趣的學員設計。Wolfram Language 是一種結合函數式、規則式與符號運算特性的高階語言，由 Wolfram Research 所開發，是 Mathematica 及 Wolfram Cloud 的核心語言。

Wolfram Language 可廣泛應用於資料運算、數學建模、機器學習、視覺化與自動化分析。課程將以「輕理論、重實作」的方式帶領學員從基礎語法、運算邏輯、資料結構及可視化開始，快速掌握程式結構與運算邏輯，並體驗 Wolfram 強大的知識計算（Computational Intelligence）功能。

課程目標

1. 理解 Wolfram Language 的設計理念與應用範疇。

2. 掌握基本語法結構、運算操作與函數呼叫方式。

3. 能進行資料處理、繪圖與數據分析操作。

4. 初步了解 Wolfram Language 在 AI 與數學建模領域的應用。

5. 建立進入數據分析與自動化運算的基礎能力。

授課對象

• 希望學習數學計算與資料分析工具的初學者。

• 科學研究、人文計算、資料分析及工程應用領域的學員。

• 曾使用 Excel、Python、R 或 MATLAB，欲拓展至 Wolfram 生態系統者。

• 大專院校教師、學生或科研人員。

課程大綱

第一部分：Wolfram 語言與平台介紹（約 40 分鐘）

• Wolfram Language 與 Mathematica 發展歷史簡介。

• 語言特點：函數式、規則式與符號運算。

• 使用介面介紹：Notebook 結構、運算單元（Cell）、輸出顯示。

• Wolfram 語法結構入門（函數格式、括弧使用、命令提示）。

• 實作練習：輸入基本數學運算與符號表達式（如 Integrate、Expand）。

第二部分：基礎語法與資料結構（約 60 分鐘）

• 變數與表達式（Expression）的概念。

• 常用資料型態：數值、字串、清單（List）、矩陣。

• 函數定義與組合（Function、Pure Function、Map）。

• 模式匹配（Pattern Matching）與規則取代（Replace、Rule）。

• 實作練習：操作數據清單與建立自訂運算函式。

第三部分：資料操作與可視化應用（約 45 分鐘）

• 匯入、處理與篩選資料集（Import、Dataset、Select）。

• 常見繪圖函數（Plot、ListPlot、BarChart、PieChart）。

• 統計與分析函數（Mean、Variance、Fit）。

• 實作練習：建立「資料分析與視覺化報表」。

第四部分：人工智慧與知識計算初探（約 35 分鐘）

• 知識導向運算（Wolfram|Alpha integration）。

• 自然語言查詢與知識推理介面。

• 簡易機器學習案例：Classifier / Predict 函數。

• 延伸應用：Wolfram 語言於教育、工程與 AI 模型研究中的角色。

• 實作練習：建立一個簡單的圖片分類或資料預測模型。

課程特色

• 三小時快速入門，完整涵蓋 Wolfram 語言核心基礎。

• 實作教學重點明確，強調計算思維與自動化應用能力。

• 適合零基礎學員快速接觸數據分析與符號計算概念。

• 可銜接進階課程：Wolfram 數據科學應用、AI 模型開發與工程計算。