《Python編程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《Python編程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號：13220336英文名稱：PythonProgramming學(xué)分：2學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中理論16學(xué)時(shí)，實(shí)踐32學(xué)時(shí)先修課程：無課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課程授課對象：自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第2學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)課程任務(wù)是通過對程序設(shè)計(jì)基本方法、Python語言語法、基本算法、文件操作、數(shù)據(jù)分析處理與可視化等知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)計(jì)算思維，訓(xùn)練學(xué)生的編程能力。通過這門課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握一門可直接用于求解復(fù)雜專業(yè)問題的編程語言，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決問題的能力，可使學(xué)生具備在這個(gè)智能時(shí)代從事數(shù)據(jù)處理、人工智能等工作的基本能力。本課程教學(xué)目標(biāo)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(jì)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(jì)算問題與數(shù)據(jù)問題。具體的課程目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1：了解信息處理方法和過程以及計(jì)算思維的概念與含義，掌握Python語言的數(shù)據(jù)類型及應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析、處理與可視化的基本方法和程序設(shè)計(jì)的算法思想，學(xué)會利用現(xiàn)代信息技術(shù)工具來解決自動化智能控制相關(guān)領(lǐng)域的工程問題與技術(shù)問題。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重5.1了解電氣工程相關(guān)領(lǐng)域，特別是電機(jī)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)中常用的現(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，并理解其技術(shù)參數(shù)與適用范圍等局限性；課程目標(biāo)1M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配（一）理論教學(xué)序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1Python快速入門基本要求：程序設(shè)計(jì)語言類型、程序設(shè)計(jì)語言種類、Python語言開發(fā)環(huán)境配置、基本的程序設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：人機(jī)交互（輸入/輸出）、賦值、常量、變量、表達(dá)式、分支、循環(huán)、函數(shù)、編碼與命名規(guī)范、注釋等概念。難點(diǎn)：Turtle庫簡介，繪圖實(shí)例分析、繪圖函數(shù)。德育要求：從Python為人工智能語言引出我國人工智能的現(xiàn)狀、以及目前的卡脖子工程，芯片問題。通過turtle繪制國旗，了解國旗歷史，明白繪制國旗的嚴(yán)肅性與準(zhǔn)確性。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)12數(shù)據(jù)類型基本要求：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(yùn)算、數(shù)學(xué)函數(shù)的使用。重點(diǎn)：字符串的各種處理方法；數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。難點(diǎn)：字符串的各種處理方法；數(shù)學(xué)函數(shù)的使用。德育要求：培養(yǎng)精益求精的工匠精神，做事認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)13程序的流程控制基本要求：掌握程序設(shè)計(jì)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(jī)數(shù)函數(shù)的使用方法。重點(diǎn)：循環(huán)結(jié)構(gòu)；隨機(jī)數(shù)函數(shù)。難點(diǎn)：選擇結(jié)構(gòu)的靈活應(yīng)用。德育要求：對學(xué)生進(jìn)行勞動教育，勿忘“勤勞”是中華民族之美德。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)14序列類型基本要求：通用序列操作，列表類型和操作、元組類型和操作。重點(diǎn)：序列的通用操作；列表的應(yīng)用。難點(diǎn)：列表的靈活應(yīng)用。德育要求：通過列表三種添加元素方法的時(shí)間、效度對比分析，教育學(xué)生在日常生活中遇見問題要對癥下藥、有的放矢，處理問題時(shí)要能找到節(jié)省財(cái)力和物力的最佳解決方案。這樣才能提高資源的利用率，使用有限的資源，解決更多的問題。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)15集合與字典基本要求：集合的創(chuàng)建與應(yīng)用、字典的創(chuàng)建與應(yīng)用方法。重點(diǎn)：字典的創(chuàng)建及應(yīng)用；集合的應(yīng)用。難點(diǎn)：字典的創(chuàng)建及應(yīng)用。德育要求：以字典結(jié)構(gòu)存儲通過jieba庫等技術(shù)分析的黨和國家的重要政策方針，讓學(xué)生了解國家的重大決策，和國家發(fā)展方向保持一致。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)16函數(shù)和代碼復(fù)用基本要求：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)、遞歸及應(yīng)用、代碼復(fù)用、內(nèi)置函數(shù)等概念。重點(diǎn)：函數(shù)的參數(shù)傳遞；匿名函數(shù)；各種內(nèi)置函數(shù)。難點(diǎn)：函數(shù)遞歸及應(yīng)用。德育要求：通過函數(shù)的功能培養(yǎng)分而治之的思想。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)17文件操作基本要求：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、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。重點(diǎn)：文件的讀寫操作；CSV格式文件的讀寫。難點(diǎn)：文件的應(yīng)用。德育要求：通過分析GDP的數(shù)據(jù)，談經(jīng)濟(jì)發(fā)展；貧困人口數(shù)據(jù)談全面脫貧。通過對異常處理機(jī)制的講解，教育學(xué)生防范風(fēng)險(xiǎn)的重要性。在日常生活中，一種行為可能會產(chǎn)生多種結(jié)果，其中的某些結(jié)果是超出預(yù)期的，那就要為這些超出預(yù)期的結(jié)果準(zhǔn)備好備用方案。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)18數(shù)據(jù)分析與可視化基本要求：掌握科學(xué)計(jì)算相關(guān)庫的應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析庫的應(yīng)用、數(shù)據(jù)可視化庫的應(yīng)用，了解網(wǎng)絡(luò)爬蟲概念與基本應(yīng)用方法。重點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)爬蟲；數(shù)據(jù)可視化。難點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)爬蟲。德育要求：通過能源使用量數(shù)據(jù)分析談碳排放、碳中和等。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)1合計(jì)16（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)情況如下：序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對應(yīng)課程目標(biāo)1熟悉Python開發(fā)環(huán)境實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)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(diǎn)；10.理解Python基于值的自動內(nèi)存管理機(jī)制；11.熟練掌握Python程序的創(chuàng)建和運(yùn)行方式，包括在開發(fā)環(huán)境中直接運(yùn)行Python程序和在命令提示符環(huán)境中運(yùn)行Python程序。必修2演示課程目標(biāo)12數(shù)值運(yùn)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.計(jì)算矩形面積；2.求絕對值；3.計(jì)算三角形周長與面積；實(shí)驗(yàn)要求：掌握整型、浮點(diǎn)型的應(yīng)用與類型轉(zhuǎn)換。必修4驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)33選擇結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.百分制轉(zhuǎn)五級評分制；2.設(shè)計(jì)簡單計(jì)算器；實(shí)驗(yàn)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(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.求正負(fù)交錯數(shù)列前n項(xiàng)和；2.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)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(shí)驗(yàn)要求：1.掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)；2.熟練應(yīng)用環(huán)語句解決問題。必修2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25字符串處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.統(tǒng)計(jì)字符串中單詞數(shù)量；2.IP地址異常判定；3.密碼強(qiáng)度判斷；4.凱撒密碼的加密與解密；實(shí)驗(yàn)要求：1.熟練使用運(yùn)算符%和format()方法進(jìn)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(jī)密碼并驗(yàn)證其安全性，若字符串中同時(shí)包含英文字母大小寫、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號則認(rèn)為是安全的。必修2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26序列應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.摩爾斯電碼轉(zhuǎn)換；2.尋找幸運(yùn)同學(xué)；3.素?cái)?shù)求和；4.列表推導(dǎo)式和元組生成式的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(yùn)用成員測試運(yùn)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(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)27集合與字典的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.字符串去重；2.手機(jī)銷售統(tǒng)計(jì)；3.查找特殊數(shù)；4.設(shè)計(jì)通訊錄；5.查詢省會；實(shí)驗(yàn)要求：掌握集合的基本概念和方法；1.掌握利用集合進(jìn)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(jìn)行詞頻統(tǒng)計(jì)的方法；4.學(xué)習(xí)在程序設(shè)計(jì)中靈活使用字典。必修4驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)28函數(shù)和代碼復(fù)用實(shí)驗(yàn)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(jī)密碼生成器；實(shí)驗(yàn)要求：1.熟練掌握Python函數(shù)定義的語法；2.理解默認(rèn)值參數(shù)、關(guān)鍵參數(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(yùn)用lambda表達(dá)式，尤其是lambda表達(dá)式做其他函數(shù)參數(shù)的用法。必修2驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)29文件實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.圖書統(tǒng)計(jì)分析；2.詞頻統(tǒng)計(jì)分析；3.二手房數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)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(dāng)前位置的概念，理解讀取和寫入文件內(nèi)容時(shí)當(dāng)前位置會實(shí)時(shí)改變；3.理解二進(jìn)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(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)210算法應(yīng)用實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求：理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所涉及到的知識點(diǎn)。必修2設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)311數(shù)據(jù)分析與可視化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：編寫Python爬蟲程序，爬取某靜態(tài)網(wǎng)站和動態(tài)網(wǎng)站的數(shù)據(jù)，并對爬取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。實(shí)驗(yàn)要求：必修4綜合課程目標(biāo)3合計(jì)32注：實(shí)驗(yàn)要求包括必修、選修；實(shí)驗(yàn)類型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)：項(xiàng)目講解、學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、個(gè)別輔導(dǎo)、程序分析等方式。五、學(xué)業(yè)評價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)出勤、課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段考核、期末考試組成，均按百分制計(jì)分，其中平時(shí)出勤5%、課堂表現(xiàn)5%、平時(shí)作業(yè)20%、階段考核20%、期末考試50%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價(jià)序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）合計(jì)1平時(shí)出勤與課堂表現(xiàn)10102平時(shí)作業(yè)20203階段考核20204期末考試5050課程目標(biāo)對應(yīng)分值100100（二）考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.出勤與課堂表現(xiàn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分出勤與課堂表現(xiàn)不定期點(diǎn)名不少于10次，學(xué)生缺勤次數(shù)<=1次，能夠課前自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作討論等，課堂回答問題準(zhǔn)確。不定期點(diǎn)名不少于10次，學(xué)生缺勤次數(shù)<=2次，能夠課前自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作討論等，課堂回答問題較為準(zhǔn)確。不定期點(diǎn)名不少于10次，學(xué)生缺勤次數(shù)<=3次，課前自主學(xué)習(xí)不夠和團(tuán)隊(duì)合作討論等，課堂回答問題準(zhǔn)確性不夠。不定期點(diǎn)名不少于10次，學(xué)生缺勤次數(shù)4次以上，沒有進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作討論等，課堂回答問題錯誤或不能回答。2.章節(jié)作業(yè)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)通過學(xué)習(xí)在線平臺，布置每一單元的作業(yè)，根據(jù)測試題目及評分標(biāo)注進(jìn)行打分（百分制）。3.階段考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)通過學(xué)習(xí)在線平臺，進(jìn)行4次單元測試，根據(jù)測試題目及評分標(biāo)注進(jìn)行打分（百分制）。4.期末試卷考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書