Python程序設(shè)計(jì) 課程教學(xué)大綱

《Python程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱一、課程簡(jiǎn)介課程中文名Python程序設(shè)計(jì)課程英文名ProgramminginPython雙語(yǔ)授課□是否課程代碼10112161課程學(xué)分4總學(xué)時(shí)數(shù)64課程類別□通識(shí)教育課程□公共基礎(chǔ)課程專業(yè)教育課程□綜合實(shí)踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式閉卷□開(kāi)卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示□報(bào)告課堂表現(xiàn)階段性測(cè)試平時(shí)作業(yè)其他（可多選）開(kāi)課學(xué)院大數(shù)據(jù)與智能工程開(kāi)課系(教研室)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)系面向?qū)I(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)開(kāi)課學(xué)期第3學(xué)期先修課程無(wú)后續(xù)課程Python程序設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)選用教材陳波、劉慧君，Python編程基礎(chǔ)及應(yīng)用，高等教育出版社，2020參考書(shū)目1．嵩天、禮欣、黃天羽，Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社,20172．趙廣輝等，Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社,2021課程資源1．頭歌實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)2．網(wǎng)易公開(kāi)課——哈佛大學(xué)公開(kāi)課CS50/newview/movie/free?pid=EG295PU6R&mid=FG297O5KC3．/課程簡(jiǎn)介??《Python程序設(shè)計(jì)》是一門(mén)面向數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的必修課程。本課程性質(zhì)為基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和應(yīng)用性兼具，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握Python編程語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并具備利用Python解決本專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題的能力。教學(xué)內(nèi)容涵蓋Python語(yǔ)言基礎(chǔ)、程序控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)與模塊、數(shù)據(jù)處理與文件操作等方面。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能熟練運(yùn)用Python進(jìn)行基本編程，掌握數(shù)據(jù)處理與文件操作技巧。這將為學(xué)生今后在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、算法實(shí)現(xiàn)等提供有力支持。二、課程目標(biāo)表2-1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1能夠讀懂簡(jiǎn)單問(wèn)題求解算法和程序，能夠提取給定問(wèn)題的基本數(shù)據(jù)，并能夠用簡(jiǎn)單變量、組合數(shù)據(jù)類型變量、文件等進(jìn)行描述。課程目標(biāo)2能夠用結(jié)構(gòu)化或面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想、方法等描述或設(shè)計(jì)給定問(wèn)題處理過(guò)程，并能夠用規(guī)定形式表達(dá)。能夠?qū)λx擇的數(shù)據(jù)表達(dá)和計(jì)算表達(dá)的功能進(jìn)行分析確定功能的有效性。課程目標(biāo)3具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力，能夠正確選擇和使用恰當(dāng)?shù)能浻布脚_(tái)，能恰當(dāng)運(yùn)用信息化社會(huì)數(shù)據(jù)處理與問(wèn)題求解自動(dòng)化的基本方法與手段解決本專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理、模擬仿真等問(wèn)題。表2-2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)2.問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，通過(guò)文獻(xiàn)研究、數(shù)學(xué)建模、工程經(jīng)驗(yàn)提煉等方法，在大數(shù)據(jù)應(yīng)用的構(gòu)思與設(shè)計(jì)階段，識(shí)別、表達(dá)、分析大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題及其解決方法，以獲得有效結(jié)論?！綥】2.2能夠針對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域中的相關(guān)工程問(wèn)題，選擇合適的數(shù)學(xué)模型并分析其可行性，驗(yàn)證其正確性。課程目標(biāo)14.研究：能夠基于數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的相應(yīng)原理，采用科學(xué)方法對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，制定技術(shù)路線、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得到合理有效的結(jié)論。【H】4.3根據(jù)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)原理，對(duì)比分析解決方案，通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真或系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等多種科學(xué)方法說(shuō)明其有效性和合理性，通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)25.使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。【M】5.2能夠正確選擇和使用恰當(dāng)?shù)能浻布脚_(tái)、數(shù)據(jù)處理工具、現(xiàn)代工程工具和大數(shù)據(jù)框架，提高解決問(wèn)題效率。課程目標(biāo)3三、課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與方法（一）理論學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-1課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)課程模塊學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)任務(wù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)方法學(xué)時(shí)1Python快速入門(mén)課程說(shuō)明Python極簡(jiǎn)史解釋執(zhí)行工具和軟件1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：模塊一視頻內(nèi)容3.個(gè)人作業(yè)：線上平臺(tái)自測(cè)訓(xùn)練——Python語(yǔ)言基礎(chǔ)4.拓展閱讀：（1）Python之禪（2）PEP8編碼規(guī)范（3）WPS-求伯君-中國(guó)第一代程序員（4）對(duì)Python學(xué)習(xí)者建議（5）Python輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)站（6）《Python編程之美》閱讀編寫(xiě)規(guī)范和autopep8工具的使用方法。1重點(diǎn)：1.Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境配置2.Python程序語(yǔ)法元素分析3.第三方庫(kù)的兩種導(dǎo)入方法講授法：嘗試引導(dǎo)學(xué)生從國(guó)際視野看待問(wèn)題，注重工程倫理問(wèn)題，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生學(xué)科交叉融合思考問(wèn)題解決方案。22數(shù)據(jù)類型1.基本數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算print變量與變量命名匈牙利命名法則簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型類型轉(zhuǎn)換1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：模塊二視頻內(nèi)容3.練習(xí)：線上平臺(tái)自測(cè)訓(xùn)練——數(shù)據(jù)類型、序列類型、集合與字典4.個(gè)人作業(yè)：在線項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)5.拓展閱讀：（1）浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算誤差的處理（2）統(tǒng)計(jì)python程序運(yùn)行時(shí)間的方法（3）字符編碼以及UTF-8和UTF-8-sig的區(qū)別（4）小數(shù)據(jù)池（5）運(yùn)算符與原地運(yùn)算符（6）十賭九輸——賭徒博弈1，2重點(diǎn)：1.字符串的表示2.字符串的通用操作3.字符串處理方法4.整型、浮點(diǎn)型的應(yīng)用與類型轉(zhuǎn)換5.序列通用操作、列表定義、應(yīng)用、排序6.使用集合去除重復(fù)數(shù)據(jù)。7.使用字典進(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)。難點(diǎn)：1.索引與切片、split()方法2.字符串與數(shù)值類型的轉(zhuǎn)換1.列表的應(yīng)用2.嵌套列表的操作3.字典的靈活應(yīng)用討論法：課前提出“數(shù)值類型轉(zhuǎn)換的方法種類與應(yīng)用場(chǎng)景”、“分析幾種冪運(yùn)算方法的異同”、“分析列表的不同復(fù)制或賦值方法的異同點(diǎn)”、“如何利用pandas和numpy讀寫(xiě)數(shù)據(jù)”等討論問(wèn)題，課上組織學(xué)生討論，引導(dǎo)學(xué)生思考，提升學(xué)生溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。122.語(yǔ)法初步縮進(jìn)操作符/運(yùn)算符數(shù)值運(yùn)算及其優(yōu)先級(jí)函數(shù)與模塊獲取用戶輸入進(jìn)制注釋3.列表與元組列表元素訪問(wèn)和修改元素的增加、刪除列表的嵌套列表快速生成列表運(yùn)算成員函數(shù)列表的復(fù)制切片4.字符串字符串格式化center()函數(shù)find()函數(shù)join()函數(shù)replace()函數(shù)split()函數(shù)等5.集合與字典創(chuàng)建dict函數(shù)基本操作字典的嵌套字典-字符串映射替換成員函數(shù)字典的遍歷3程序結(jié)構(gòu)1.程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)序列解包與鏈?zhǔn)劫x值條件、斷言for循環(huán)、while循環(huán)break、continue語(yǔ)句循環(huán)else子句雙重循環(huán)序列縫合與循環(huán)解包帶下標(biāo)的遍歷、反向遍歷del、exec、eval1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：模塊三視頻內(nèi)容3.練習(xí)：線上平臺(tái)自測(cè)訓(xùn)練：流程控制、函數(shù)4.個(gè)人作業(yè)：在線項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)5.拓展閱讀：（1）/ai/2020（2）利用faker模塊產(chǎn)生模擬數(shù)據(jù)（3）為函數(shù)加文檔測(cè)試（4）《像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思考Python（第2版）》2重點(diǎn)：1.程序調(diào)試。2.函數(shù)的編寫(xiě)與調(diào)用難點(diǎn)：1.分支結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系和寫(xiě)法2.循環(huán)結(jié)構(gòu)的邏輯3.lambda函數(shù)的使用講授法：引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算思維設(shè)計(jì)程序。案例教學(xué)：以實(shí)際案例展開(kāi)教學(xué)，輔助學(xué)生構(gòu)建工程思維。62.函數(shù)和代碼復(fù)用函數(shù)定義、函數(shù)參數(shù)作用域遞歸4文件和異常1.文件基本操作標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出、錯(cuò)誤流、管道重定向文件內(nèi)容迭代json、csv、excel文件讀寫(xiě)1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：模塊四視頻內(nèi)容3.練習(xí)：線上平臺(tái)自測(cè)訓(xùn)練：文件、Matplotlib數(shù)據(jù)可視化4.個(gè)人作業(yè)：在線項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)5.拓展閱讀：（1）圓周率數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用(工程思想)（2）提取視頻中的文字（3）繪制人物關(guān)系圖（4）《Python編程快速上手》中涵蓋了pdf文件、word文件、excel電子表格問(wèn)的各個(gè)模塊。2，3重點(diǎn)：1.文本文件的讀寫(xiě)方法2.CSV文件的讀寫(xiě)方法難點(diǎn)：1.統(tǒng)計(jì)分析方法2.使用python的結(jié)構(gòu)處理文件中的數(shù)據(jù)查閱文獻(xiàn)：引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，會(huì)使用幫助文檔；了解學(xué)科前沿知識(shí)，能夠應(yīng)用AIGC輔助設(shè)計(jì)。62.異常處理曾經(jīng)的異常tryexceptelsefinally警告出錯(cuò)日志3.數(shù)據(jù)可視化5面向?qū)ο驩OP概述創(chuàng)建類、創(chuàng)建對(duì)象函數(shù)名重載繼承父對(duì)象與子對(duì)象類對(duì)象的屬性和方法1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：模塊五視頻內(nèi)容3.練習(xí)：線上平臺(tái)自測(cè)訓(xùn)練：面向?qū)ο?.個(gè)人作業(yè)：在線項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)2重點(diǎn)：1.創(chuàng)建和使用類2.繼承難點(diǎn)：重寫(xiě)講授法：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)程序。案例教學(xué)：以實(shí)際案例展開(kāi)教學(xué)，輔助學(xué)生構(gòu)建工程思維。36模塊及擴(kuò)展庫(kù)Python擴(kuò)展庫(kù)創(chuàng)建使用模塊模塊測(cè)試包應(yīng)用程序的目錄結(jié)構(gòu)讓程序找到你的模塊標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)擴(kuò)展庫(kù)的安裝方法1.預(yù)習(xí)：整章教材、課件2.線上學(xué)習(xí)：模塊六視頻內(nèi)容3.練習(xí)：線上平臺(tái)自測(cè)訓(xùn)練：Numpy4.個(gè)人作業(yè)：在線項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)5.拓展閱讀：（1）《Python自然語(yǔ)言處理》（2）openCV官網(wǎng)3重點(diǎn)：擴(kuò)展庫(kù)的使用難點(diǎn)：模塊測(cè)試講授法：引導(dǎo)學(xué)生會(huì)閱讀幫助文檔，能夠使用第三方庫(kù)設(shè)計(jì)程序。3（二）實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求表3-2課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目來(lái)源教學(xué)目標(biāo)（觀測(cè)點(diǎn)、重難點(diǎn)）學(xué)時(shí)數(shù)項(xiàng)目類型要求每組人數(shù)教學(xué)方法課程目標(biāo)1實(shí)驗(yàn)1：初識(shí)Python語(yǔ)言工程實(shí)踐學(xué)生能夠配置Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境，完成Python程序語(yǔ)法元素分析，根據(jù)實(shí)際題目要求會(huì)仿照已知案例編寫(xiě)代碼。2設(shè)計(jì)研究必做1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)12實(shí)驗(yàn)2：深入Python語(yǔ)言工程實(shí)踐能夠設(shè)計(jì)規(guī)范的簡(jiǎn)單問(wèn)題求解算法，并完成相應(yīng)的Python程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。20設(shè)計(jì)研究必做1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)2、3能夠提取給定問(wèn)題的基本數(shù)據(jù)，并能夠用簡(jiǎn)單變量、字符串類型變量、序列類型變量、集合與字典、文件等進(jìn)行描述，能夠用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想和方法設(shè)計(jì)和描述問(wèn)題處理過(guò)程，并能夠用函數(shù)表達(dá)。能夠?qū)λx擇的數(shù)據(jù)表達(dá)和計(jì)算表達(dá)進(jìn)行分析，能區(qū)分錯(cuò)誤與異常，會(huì)恰當(dāng)運(yùn)用異常處理等技術(shù)手段保證功能的有效性。3實(shí)驗(yàn)3：運(yùn)用Python語(yǔ)言工程實(shí)踐掌握程序設(shè)計(jì)方法，能夠?qū)λx擇的數(shù)據(jù)表達(dá)和計(jì)算表達(dá)的功能進(jìn)行分析。10綜合性必做1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)3會(huì)使用現(xiàn)代化手段持續(xù)學(xué)習(xí),具備基本的工程倫理素養(yǎng)以及與大模型溝通的能力，會(huì)使用第三方庫(kù)解決大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的工程應(yīng)用問(wèn)題。

四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.Python程序?qū)嵗馕瞿K2/項(xiàng)目18%課堂表現(xiàn)作業(yè)完成情況實(shí)驗(yàn)階段性測(cè)試閉卷考試2.基本數(shù)據(jù)類型模塊1/項(xiàng)目2課程目標(biāo)21.程序的控制結(jié)構(gòu)模塊3/項(xiàng)目272%課堂表現(xiàn)作業(yè)完成情況實(shí)驗(yàn)階段性測(cè)試閉卷考試2.函數(shù)和代碼復(fù)用模塊3/項(xiàng)目23.基本運(yùn)算模塊2/項(xiàng)目24.文件操作模塊4/項(xiàng)目25.序列類型模塊2/項(xiàng)目26.集合與字典模塊2/項(xiàng)目27.面向?qū)ο竽K5/項(xiàng)目2課程目標(biāo)31.數(shù)據(jù)可視化模塊4/項(xiàng)目320%課堂表現(xiàn)作業(yè)完成情況實(shí)驗(yàn)階段性測(cè)試閉卷考試2.異常處理模塊4/項(xiàng)目23.常用第三方庫(kù)的使用模塊6/項(xiàng)目2、3表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比期末考試成績(jī)比例50%課堂表現(xiàn)比例5%作業(yè)完成情況比例15%實(shí)驗(yàn)比例15%階段性測(cè)驗(yàn)比例15%課程目標(biāo)15%10%10%15%10%8%=5%*50%+10%*5%+10%*15%+15%*15%+10%*15%課程目標(biāo)280%60%70%65%60%72%=80%*50%+60%*5%+70%*15%+65%*15%+60%*15%課程目標(biāo)315%30%20%20%30%20%=15%*50%+30%*5%+20%*15%+20%*15%+30%*15%（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（1）課堂表現(xiàn)（10%）：通過(guò)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與討論情況，來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生相關(guān)的能力。（2）作業(yè)完成情況（30%）：圍繞課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行作業(yè)設(shè)計(jì)。如讓學(xué)生簡(jiǎn)述對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，考核學(xué)生對(duì)于概念的理解情況，幫助學(xué)生將理論轉(zhuǎn)化為自己的理解并實(shí)踐。（3）實(shí)驗(yàn)（30%）：學(xué)生收集資料能力，研究設(shè)計(jì)能力，設(shè)計(jì)程序解決實(shí)際問(wèn)題能力和合作研究能力。（4）階段性測(cè)驗(yàn)（30%）：每完成一個(gè)階段的學(xué)習(xí)，就進(jìn)行階段性測(cè)驗(yàn)，用來(lái)測(cè)驗(yàn)各模塊掌握情況，考核方式為上機(jī)考試。2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定主要考察學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)基本概念、操作程序和具體方法的理解與運(yùn)用等?？己朔绞綖樯蠙C(jī)考試。要求學(xué)生掌握基本概念、操作程序，運(yùn)用具體方法解決相關(guān)問(wèn)題。3.總成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、期末考核成績(jī)構(gòu)成。構(gòu)成比例總成績(jī)（100