Python程序設(shè)計（數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)） 課程教學(xué)大綱

《Python程序設(shè)計》課程教學(xué)大綱一、課程簡介課程中文名Python程序設(shè)計課程英文名ProgramminginPython雙語授課□是否課程代碼06122087課程學(xué)分3總學(xué)時數(shù)48（含實踐16）課程類別□通識教育課程公共基礎(chǔ)課程□專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□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□社會實踐□虛擬仿真實驗教學(xué)考核方式閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)階段性測試平時作業(yè)□其他（可多選）開課學(xué)院大數(shù)據(jù)與智能工程學(xué)院開課系(教研室)計算機(jī)公共教學(xué)部面向?qū)I(yè)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)開課學(xué)期第3學(xué)期先修課程計算機(jī)基礎(chǔ)后續(xù)課程無選用教材陳波、劉慧君，Python編程基礎(chǔ)及應(yīng)用，高等教育出版社，2020參考書目1．嵩天、禮欣、黃天羽，Python語言程序設(shè)計基礎(chǔ).高等教育出版社,20172．趙廣輝等，Python程序設(shè)計基礎(chǔ).高等教育出版社,2021課程資源1．頭歌實踐教學(xué)平臺2．網(wǎng)易公開課——哈佛大學(xué)公開課CS50/newview/movie/free?pid=EG295PU6R&mid=FG297O5KC3．/課程簡介??《Python程序設(shè)計》是一門面向數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的選修課程。本課程性質(zhì)為基礎(chǔ)性、實踐性和應(yīng)用性兼具，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握Python編程語言及程序設(shè)計基礎(chǔ)，并具備利用Python解決數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。教學(xué)內(nèi)容涵蓋Python語言基礎(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)生今后在數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)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、算法實現(xiàn)等提供有力支持。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1能夠讀懂簡單問題求解算法和程序，能夠提取給定問題的基本數(shù)據(jù)，并能夠用簡單變量、組合數(shù)據(jù)類型變量、文件等進(jìn)行描述；具備對統(tǒng)計模型數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分析數(shù)據(jù)、統(tǒng)計結(jié)果解讀及報告撰寫的能力。課程目標(biāo)2能夠利用Python語言進(jìn)行基于現(xiàn)實問題的數(shù)據(jù)處理和分析；具有一定的大數(shù)據(jù)處理能力，能夠在大數(shù)據(jù)中挖掘出有用信息。能夠?qū)λx擇的數(shù)據(jù)表達(dá)和計算表達(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_，能恰當(dāng)運(yùn)用信息化社會數(shù)據(jù)處理與問題求解自動化的基本方法與手段解決數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理、模擬仿真等問題。樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，具備終身學(xué)習(xí)的能力，具備良好的職業(yè)規(guī)范、職業(yè)道德和社會責(zé)任感。表2-1課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求課程目標(biāo)畢業(yè)要求3：學(xué)科素養(yǎng)【H】課程目標(biāo)1、2畢業(yè)要求4：教學(xué)能力【L】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)方法對應(yīng)關(guān)系序號課程模塊學(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1Python快速入門課程說明Python極簡史解釋執(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.個人作業(yè)：線上平臺自測訓(xùn)練——Python語言基礎(chǔ)1、3重點(diǎn)：1.Python語言開發(fā)環(huán)境配置2.Python程序語法元素分析3.第三方庫的兩種導(dǎo)入方法講授法：嘗試引導(dǎo)學(xué)生從國際視野看待問題，注重工程倫理問題。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)：線上平臺自測訓(xùn)練——數(shù)據(jù)類型、序列類型、集合與字典4.個人作業(yè)：在線項目實訓(xùn)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。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)”等討論問題，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)隊協(xié)作能力。162.語法初步縮進(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)：線上平臺自測訓(xùn)練：流程控制、函數(shù)4.個人作業(yè)：在線項目實訓(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）《像計算機(jī)科學(xué)家一樣思考Python（第2版）》1、2、3重點(diǎn)：1.程序調(diào)試。2.函數(shù)的編寫與調(diào)用難點(diǎn)：1.分支結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系和寫法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)用計算思維設(shè)計程序。案例教學(xué)：以實際案例展開教學(xué)，輔助學(xué)生構(gòu)建工程思維。82.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、錯誤流、管道重定向文件內(nèi)容迭代json、csv、excel文件讀寫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)：線上平臺自測訓(xùn)練：文件、Matplotlib數(shù)據(jù)可視化4.個人作業(yè)：在線項目實訓(xùn)5.拓展閱讀：圓周率數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用(工程思想)1，3重點(diǎn)：1.文本文件的讀寫方法2.CSV文件的讀寫方法難點(diǎn)：1.統(tǒng)計分析方法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)，會使用幫助文檔；了解學(xué)科前沿知識，能夠應(yīng)用AIGC輔助設(shè)計。42.異常處理異常tryexceptelsefinally警告出錯日志3.數(shù)據(jù)可視化5模塊及擴(kuò)展庫Python擴(kuò)展庫創(chuàng)建使用模塊包應(yīng)用程序的目錄結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)庫擴(kuò)展庫的安裝方法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)：線上平臺自測訓(xùn)練：4.個人作業(yè)：在線項目實訓(xùn)5.拓展閱讀：（1）《Python自然語言處理》（2）openCV官網(wǎng)3重點(diǎn)：擴(kuò)展庫的使用難點(diǎn)：模塊測試講授法：引導(dǎo)學(xué)生會閱讀幫助文檔，能夠使用第三方庫設(shè)計程序。2（二）實驗學(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)方法對應(yīng)關(guān)系序號項目名稱項目來源教學(xué)目標(biāo)（觀測點(diǎn)、重難點(diǎn)）學(xué)時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學(xué)方法課程目標(biāo)1實驗1：初識Python語言教師開發(fā)學(xué)生能夠配置Python語言開發(fā)環(huán)境，完成Python程序語法元素分析，根據(jù)實際題目要求會仿照已知案例編寫代碼；養(yǎng)成規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)、勇于實踐的工作態(tài)度。2演示性、驗證性必做1實驗指導(dǎo)12實驗2：深入Python語言教師開發(fā)能夠設(shè)計規(guī)范的簡單問題求解算法，并完成相應(yīng)的Python程序設(shè)計與實現(xiàn)。10設(shè)計研究必做1實驗指導(dǎo)1、2、3能夠提取給定問題的基本數(shù)據(jù)，并能夠用簡單變量、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)計思想和方法設(shè)計和描述問題處理過程，并能夠用函數(shù)表達(dá)。能夠?qū)λx擇的數(shù)據(jù)表達(dá)和計算表達(dá)進(jìn)行分析，能區(qū)分錯誤與異常，會恰當(dāng)運(yùn)用異常處理等技術(shù)手段保證功能的有效性。3實驗3：運(yùn)用Python語言教師開發(fā)掌握程序設(shè)計方法，能夠?qū)λx擇的數(shù)據(jù)表達(dá)和計算表達(dá)的功能進(jìn)行分析。4綜合性必做1實驗指導(dǎo)2、3會使用現(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，會使用第三方庫解決大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的工程應(yīng)用問題。

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)容與考核方式對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)模塊/項目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.程序設(shè)計基本方法模塊151%作業(yè)階段測試閉卷考試課堂表現(xiàn)2.Python程序?qū)嵗馕瞿K33.基本數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算模塊24.文件操作模塊45.序列類型模塊26.集合與字典模塊2課程目標(biāo)21.程序的控制結(jié)構(gòu)模塊339%作業(yè)階段測試閉卷考試課堂表現(xiàn)2.函數(shù)和代碼復(fù)用模塊3、5課程目標(biāo)31.模塊及擴(kuò)展庫模塊510%作業(yè)階段測試閉卷考試課堂表現(xiàn)2.異常處理模塊4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比例50%課堂表現(xiàn)比例5%作業(yè)完成情況比例15%實驗比例15%階段性測驗比例15%課程目標(biāo)150%70%60%40%50%51%=50%*50%+5%*70%+15%*60%+15%*40%+15%*50%課程目標(biāo)240%20%30%50%40%39%=50%*40%+5%*20%+15%*30%+15%*50%+15%*40%課程目標(biāo)310%10%10%10%10%10%=50%*10%+5%*10%+15%*10%+15%*10%+15%*10%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（10%）：通過學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與討論情況，來評價學(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)的設(shè)計。如讓學(xué)生簡述對知識的認(rèn)識，考核學(xué)生對于概念的理解情況，幫助學(xué)生將理論轉(zhuǎn)化為自己的理解并實踐。（3）實驗（30%）：學(xué)生收集資料能力，研究設(shè)計能力，設(shè)計程序解決實際問題能力和合作研究能力。（4）階段性測驗（30%）：每完成一個模塊的學(xué)習(xí)，就進(jìn)行階段測驗，用來測驗各模塊掌握情況，考核方式為上機(jī)考試。2.期末成績評定主要考察學(xué)生對程序設(shè)計基本概念、操作程序和具體方法的理解與運(yùn)用等。考核方式為上機(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)問題。3.總成績評定總成績由平時成績、期末考核成績構(gòu)成。構(gòu)成比例總成績（100%）=平時成績（50%）+期末成績（50%）（三）評分標(biāo)準(zhǔn) 1.平時成績（1）課堂表現(xiàn)：參與投票、問卷、搶答、選人、討論、隨堂練習(xí)等