《Python程序設(shè)計》教學(xué)大綱

《Python程序設(shè)計》教學(xué)大綱課程編號：13220001英文名稱：PythonProgramming學(xué)分：2學(xué)時：總學(xué)時48學(xué)時，其中理論16學(xué)時，實踐編程32學(xué)時先修課程：無課程類別：通識教育課程（必修）授課對象：全校工科類專業(yè)本科學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第1學(xué)期一、課程描述和目標Python程序設(shè)計是一門面向工科類專業(yè)本科生的基礎(chǔ)程序設(shè)計課程。課程旨在通過學(xué)習(xí)程序設(shè)計基本方法、Python語言語法、基礎(chǔ)算法、文件操作、數(shù)據(jù)分析處理及可視化等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和編程能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握一門能夠廣泛應(yīng)用于工程解決方案的編程語言，提升其利用計算機解決實際問題的能力，為從事數(shù)據(jù)處理、模擬建模及人工智能工作奠定基礎(chǔ)。本課程教學(xué)目標是培養(yǎng)大學(xué)生利用Python語言編寫與調(diào)試程序的能力，使之具備初步的高級語言程序設(shè)計能力，掌握一定的數(shù)據(jù)處理與可視化技術(shù)，能夠用Python語言解決生活、學(xué)習(xí)、工作中的一般計算問題與數(shù)據(jù)問題。具體的課程目標如下：課程目標1：學(xué)習(xí)Python語言的基本語法、數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)和函數(shù)；掌握常用模塊如math、numpy、matplotlib等，能夠編寫能夠應(yīng)對工程問題的程序，并進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計算及簡單的可視化。課程目標2：研究Python的發(fā)展歷史、在工程領(lǐng)域的應(yīng)用實例及未來趨勢；學(xué)習(xí)如何利用Python的開源特性參與到各類在線平臺如GitHub、Kaggle等，獲取最新的技術(shù)和經(jīng)驗，拓展工程實踐能力。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重5-1：了解專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性。課程目標2M5-2：能夠選擇與使用恰當?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對復(fù)雜工程問題進行分析、計算與設(shè)計。課程目標1H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標1Python快速入門程序設(shè)計語言類型（編譯型、解釋型）、程序設(shè)計語言種類、Python語言開發(fā)環(huán)境配置、基本的程序設(shè)計方法。了解簡單的人機交互（輸入/輸出）、賦值、常量、變量、表達式、分支、循環(huán)、函數(shù)、編碼與命名規(guī)范、注釋等概念，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。turtle庫簡介，繪圖實例分析、繪圖函數(shù)。2講授演示練習(xí)課程目標1課程目標22數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)類型的概念、字符串類型、字符串的各種處理方法、數(shù)值類型、迭代器類型、常用運算、數(shù)學(xué)函數(shù)的使用。2講授演示練習(xí)課程目標1課程目標23程序的流程控制掌握程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)(順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu))的概念與應(yīng)用、掌握隨機數(shù)函數(shù)的使用方法。4講授演示練習(xí)課程目標1課程目標24序列類型通用序列操作，列表類型和操作、元組類型和操作。2講授演示練習(xí)課程目標1課程目標25集合與字典集合的創(chuàng)建與應(yīng)用、字典的創(chuàng)建與應(yīng)用方法。2講授演示練習(xí)課程目標1課程目標26函數(shù)和代碼復(fù)用掌握函數(shù)的定義、函數(shù)調(diào)用方法、函數(shù)的參數(shù)傳遞、函數(shù)返回值的概念與應(yīng)用，了解變量作用域、匿名函數(shù)、遞歸及使用、代碼復(fù)用、內(nèi)置函數(shù)等概念。2講授演示練習(xí)課程目標1課程目標27文件操作程序中的錯誤、異常、異常的處理方法。文件概念、文件的打開與關(guān)閉、文件的讀寫操作、上下文管理器、文件的重命名與刪除、CSV格式文件的讀寫、JSON格式文件的讀寫、文件與文件夾的操作。2講授演示練習(xí)課程目標1課程目標2合計16實踐編程學(xué)時情況如下：序號實踐與編程內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標1熟悉Python開發(fā)環(huán)境內(nèi)容：1.軟件的下載及安裝；2.輸出“歡迎您”；3.輸出自我介紹；4.豎著輸出所輸入的內(nèi)容；實驗要求：1.熟悉IDLE、PyCharm或其他Python開發(fā)環(huán)境的基本操作；2.熟練掌握Python代碼交互式運行方式；3.熟練掌握Python變量的創(chuàng)建和刪除方式；4.熟悉Python基本輸入輸出函數(shù)或語句的用法；5.熟悉ord()、chr()、help()、id()、bin()、type()等Python內(nèi)置函數(shù)的用法；6.了解Python代碼編寫規(guī)范；7.熟悉Python標準庫和擴展庫的導(dǎo)入和使用方式；8.熟悉pip工具的用法，能夠安裝新模塊、查看已安裝模塊、升級或卸載已安裝模塊；9.了解Python變量動態(tài)類型的特點；10.理解Python基于值的自動內(nèi)存管理機制；11.熟練掌握Python程序的創(chuàng)建和運行方式，包括在開發(fā)環(huán)境中直接運行Python程序和在命令提示符環(huán)境中運行Python程序。必修2演示課程目標1課程目標22數(shù)值運算內(nèi)容：1.計算矩形面積；2.求絕對值；3.計算三角形周長與面積；實驗要求：掌握整型、浮點型的應(yīng)用與類型轉(zhuǎn)換。必修4驗證課程目標1課程目標23選擇結(jié)構(gòu)內(nèi)容：1.百分制轉(zhuǎn)五級評分制；2.設(shè)計簡單計算器；實驗要求：1.了解三種基本的程序控制結(jié)構(gòu)；2.掌握分支結(jié)構(gòu)；3.熟練應(yīng)用分支語句解決問題。必修2驗證課程目標1課程目標24循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)容：1.求正負交錯數(shù)列前n項和；2.十進制整數(shù)轉(zhuǎn)二進制；3.求解百錢買百雞問題；4.求解兔子繁殖問題；5.求解有趣的算式系列；實驗要求：1.掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)；2.熟練應(yīng)用循環(huán)語句解決問題。必修4驗證課程目標1課程目標25字符串處理內(nèi)容：1.統(tǒng)計字符串中單詞數(shù)量；2.IP地址異常判定；3.密碼強度判斷；4.凱撒密碼的加密與解密；實驗要求：1.熟練使用運算符%和format()方法進行字符串格式化；2.熟練掌握字符串分割、連接、排版、替換、查找、刪除指定字符等方法的用法；3.嘗試編寫代碼生成隨機密碼并驗證其安全性，若字符串中同時包含英文字母大小寫、數(shù)字和標點符號則認為是安全的。必修2驗證課程目標1課程目標26序列應(yīng)用內(nèi)容：1.摩爾斯電碼轉(zhuǎn)換；2.尋找幸運同學(xué)；3.素數(shù)求和；4.列表推導(dǎo)式和元組生成式的應(yīng)用。實驗要求：1.熟悉Python列表、元組、字典、集合的創(chuàng)建與刪除，熟練掌握列表推導(dǎo)式、生成器推導(dǎo)式用法，了解字典推導(dǎo)式和集合推導(dǎo)式用法；2.熟練掌握Python列表元素增加、刪除的方法，深入理解不同的增加與刪除元素的方法效率的不同；3.熟練掌握列表推導(dǎo)式，能夠使用列表推導(dǎo)式生成符合特定條件的列表；4.熟練掌握切片的用法，能夠使用切片訪問列表、元組、range對象的元素，能夠使用切片為列表增加、刪除、修改元素；5.熟悉+、*運算符對列表、元組對象的作用；6.理解Python列表中間位置插入和刪除元素對其他元素索引的影響；7.理解和熟練運用成員測試運算符in在遍歷序列元素；8.掌握序列解包的用法；9.熟練掌握列表排序方法sort()和內(nèi)置排序函數(shù)sorted()的用法；10.熟練掌握字典對象的get()方法。必修4驗證課程目標1課程目標27集合與字典的應(yīng)用內(nèi)容：1.字符串去重；2.手機銷售統(tǒng)計；3.查找特殊數(shù)；4.設(shè)計通訊錄；實驗要求：掌握集合的基本概念和方法；1.掌握利用集合進行去除重復(fù)數(shù)據(jù)的方法；2.掌握字典的基本概念和方法；3.掌握使用字典進行詞頻統(tǒng)計的方法；4.學(xué)習(xí)在程序設(shè)計中靈活使用字典。必修4驗證課程目標1課程目標28函數(shù)和代碼復(fù)用內(nèi)容：1.猴子吃桃問題求解；2.階乘累加求和；3.漢諾塔求解；4.隨機密碼生成器；實驗要求：1.熟練掌握Python函數(shù)定義的語法；2.理解默認值參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)和可變長度參數(shù)的用法；3.理解變量作用域、局部變量、全局變量的概念；4.理解return語句的作用；5.理解并熟練運用lambda表達式，尤其是lambda表達式做其他函數(shù)參數(shù)的用法。必修2驗證課程目標1課程目標29文件內(nèi)容：1.圖書統(tǒng)計分析；2.詞頻統(tǒng)計分析；3.二手房數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。實驗要求：1.掌握Python打開文件、讀取文件內(nèi)容、寫入文件內(nèi)容、關(guān)閉文件的操作；2.理解文件當前位置的概念，理解讀取和寫入文件內(nèi)容時當前位置會實時改變；3.理解二進制文件和文本文件的區(qū)別；4.理解struct和pickle模塊的對象序列化操作。必修4設(shè)計課程目標1課程目標210算法應(yīng)用內(nèi)容：1.百錢買百雞；2.斐波那契數(shù)列；3.完美立方數(shù)；實驗要求：理解實驗內(nèi)容所涉及到的知識點。必修4設(shè)計課程目標1課程目標2合計32注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等。四、課程教學(xué)方法理論教學(xué)：主要采用課堂講授、程序演示、小組討論等方式。實踐與編程教學(xué)：項目講解、學(xué)生自主實驗、個別輔導(dǎo)、程序分析等方式。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核推行多元評價，對本課程所采用的評價和考核方式作具體說明，若采用多種考核方法請分別列出考核評價的方法、內(nèi)容、考核標準、成績占比等，考核方法、內(nèi)容應(yīng)突出“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向”。（一）考核方式及具體要求序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）合計1作業(yè)實踐1010202階段考核1010203團隊作品55104期末考試302050課程目標對應(yīng)分值5545100（二）考核與評價標準1.平時作業(yè)與評價標準布置每一單元的作業(yè)實踐，每一單元的作業(yè)的每一小題，都有量化分值?？勺詣咏y(tǒng)計學(xué)生得分情況。2.階段考核與評價標準借助Python學(xué)習(xí)平臺，進行不低于3次的階段性考核。3.團隊作品與評價標準每個團隊由3至6名成員組成，并選出一位成員擔任隊長。團隊作品的主題可以由教師提供，也可以由團隊成員根據(jù)自己的專業(yè)興趣自主選擇，但需上報給任課教師審核批準后方可確定。完成團隊作品后，團隊隊長根據(jù)團隊成員對團隊作品的實際貢獻提供每位成員對作品完成的貢獻系數(shù)，系數(shù)范圍在0至1之間（每位成員的系數(shù)是獨立計算的）。教師將對團隊作品進行評分，并將得分乘以各成員的貢獻系數(shù)以確定最終的個人作品得分。4.期末試卷考核與評價標準根據(jù)課程目標及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計期末考核試題，綜合檢驗學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌