《Python程序設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

《Python程序設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：13220001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)踐編程32學(xué)時(shí)先修課程：無課程類別：通識(shí)教育課程（必修）授課對(duì)象：全校工科類專業(yè)本科學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第1學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)Python程序設(shè)計(jì)是一門面向工科類專業(yè)本科生的基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)課程。課程旨在通過學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)解決實(shí)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(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(jí)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：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(duì)工程問題的程序，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計(jì)算及簡(jiǎn)單的可視化。課程目標(biāo)2：研究Python的發(fā)展歷史、在工程領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例及未來趨勢(shì)；學(xué)習(xí)如何利用Python的開源特性參與到各類在線平臺(tái)如GitHub、Kaggle等，獲取最新的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，拓展工程實(shí)踐能力。二、課程目標(biāo)對(duì)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(biāo)2M5-2：能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)1H三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1Python快速入門程序設(shè)計(jì)語言類型（編譯型、解釋型）、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。了解簡(jiǎn)單的人機(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，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。turtle庫簡(jiǎn)介，繪圖實(shí)例分析、繪圖函數(shù)。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)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(yùn)算、數(shù)學(xué)函數(shù)的使用。2講授演示練習(xí)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23程序的流程控制掌握程序設(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。4講授演示練習(xí)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)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(biāo)1課程目標(biāo)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(biāo)1課程目標(biāo)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(biāo)1課程目標(biāo)27文件操作程序中的錯(cuò)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(biāo)1課程目標(biāo)2合計(jì)16實(shí)踐編程學(xué)時(shí)情況如下：序號(hào)實(shí)踐與編程內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)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(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(jí)或卸載已安裝模塊；9.了解Python變量動(dòng)態(tài)類型的特點(diǎn)；10.理解Python基于值的自動(dòng)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)1課程目標(biāo)22數(shù)值運(yùn)算內(nèi)容：1.計(jì)算矩形面積；2.求絕對(duì)值；3.計(jì)算三角形周長(zhǎng)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)23選擇結(jié)構(gòu)內(nèi)容：1.百分制轉(zhuǎn)五級(jí)評(píng)分制；2.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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)內(nèi)容：1.求正負(fù)交錯(cuò)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)用循環(huán)語句解決問題。必修4驗(yàn)證課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25字符串處理內(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(hào)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(duì)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(duì)列表、元組對(duì)象的作用；6.理解Python列表中間位置插入和刪除元素對(duì)其他元素索引的影響；7.理解和熟練運(yùn)用成員測(cè)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(duì)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；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)鍵字參數(shù)和可變長(zhǎng)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(huì)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(duì)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(shí)點(diǎn)。必修4設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2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)踐與編程教學(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(píng)價(jià)和課程考核推行多元評(píng)價(jià)，對(duì)本課程所采用的評(píng)價(jià)和考核方式作具體說明，若采用多種考核方法請(qǐng)分別列出考核評(píng)價(jià)的方法、內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)、成績(jī)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(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）合計(jì)1作業(yè)實(shí)踐1010202階段考核1010203團(tuán)隊(duì)作品55104期末考試302050課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值5545100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)作業(yè)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)布置每一單元的作業(yè)實(shí)踐，每一單元的作業(yè)的每一小題，都有量化分值?？勺詣?dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)生得分情況。2.階段考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)借助Python學(xué)習(xí)平臺(tái)，進(jìn)行不低于3次的階段性考核。3.團(tuán)隊(duì)作品與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)團(tuán)隊(duì)由3至6名成員組成，并選出一位成員擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)。團(tuán)隊(duì)作品的主題可以由教師提供，也可以由團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)自己的專業(yè)興趣自主選擇，但需上報(bào)給任課教師審核批準(zhǔn)后方可確定。完成團(tuán)隊(duì)作品后，團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員對(duì)團(tuán)隊(duì)作品的實(shí)際貢獻(xiàn)提供每位成員對(duì)作品完成的貢獻(xiàn)系數(shù)，系數(shù)范圍在0至1之間（每位成員的系數(shù)是獨(dú)立計(jì)算的）。教師將對(duì)團(tuán)隊(duì)作品進(jìn)行評(píng)分，并將得分乘以各成員的貢獻(xiàn)系數(shù)以確定最終的個(gè)人作品得分。4.期末試卷考核與評(píng)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(duì)課程相關(guān)知識(shí)的掌