《python程序設計》教學設計12024/3/23CATALOGUE目錄課程介紹與教學目標Python基礎語法Python高級特性Python在數據分析領域應用Python在Web開發領域應用Python在自動化測試領域應用課程總結與展望22024/3/2301課程介紹與教學目標32024/3/23Python是一種解釋型、面向對象、動態數據類型的高級程序設計語言。Python語言具有簡潔明了的語法特點，使得代碼易于閱讀和理解。Python擁有豐富的標準庫和第三方庫，可以輕松地實現各種功能。Python語言概述42024/3/23程序設計的基本概念包括變量、數據類型、運算符、控制流語句等。掌握程序設計的基本概念是編寫高質量代碼的基礎。程序設計是指通過設計算法和數據結構，編寫代碼實現特定功能的過程。程序設計基本概念52024/3/23通過本課程的學習，學生應掌握Python語言的基本語法和編程技巧。學生應能夠運用所學知識，獨立編寫簡單的Python程序，解決實際問題。培養學生的計算思維能力和創新實踐能力，提高學生的編程素養。教學目標與要求62024/3/23課程安排包括Python語言基礎、控制流語句、函數與模塊、面向對象編程、文件操作與異常處理等內容。課程時間一般為32-48學時，具體根據學校教學計劃和實際情況進行調整。建議在課程結束后安排一次綜合實踐項目，以檢驗學生的學習成果。課程安排與時間72024/3/2302Python基礎語法82024/3/23變量定義與命名規則合法變量名的構成保留字與標識符的區分變量、數據類型與運算符92024/3/23數據類型數字類型（整數、浮點數）字符串類型變量、數據類型與運算符102024/3/23列表、元組、字典等復合類型運算符算術運算符變量、數據類型與運算符112024/3/23比較運算符邏輯運算符位運算符賦值運算符01020304變量、數據類型與運算符122024/3/23條件語句if語句的基本用法if-else語句的用法控制流語句（條件、循環）132024/3/23if-elif-else語句的用法控制流語句（條件、循環）142024/3/23循環語句while循環的基本用法for循環的基本用法break和continue語句在循環中的使用控制流語句（條件、循環）152024/3/2303函數參數的定義與傳遞01函數定義02def關鍵字的使用函數定義與調用162024/3/23123局部變量與全局變量的區分函數調用函數調用的基本語法函數定義與調用172024/3/23參數傳遞的方式（位置參數、關鍵字參數等）函數的返回值與返回值類型函數定義與調用182024/3/2301異常的概念與分類02常見異常類型及其特點03try-except語句的使用異常處理機制192024/3/23try塊中的代碼執行流程except塊中異常的處理方式多重異常處理機制的實現異常處理機制202024/3/23finally塊的執行時機與特點try-except-finally語句的完整流程finally語句的使用異常處理機制212024/3/2303Python高級特性222024/3/23介紹面向對象編程中的基本概念，包括類、對象、屬性、方法等。類與對象的概念封裝與繼承異常處理講解如何通過封裝實現數據隱藏和模塊化，以及如何利用繼承實現代碼重用和多態。介紹Python中的異常處理機制，包括try-except語句、自定義異常等。030201面向對象編程思想232024/3/23講解Python中模塊的導入方法，包括import語句和from...import...語句。模塊導入方法介紹如何編寫自己的Python模塊，包括模塊結構、命名規范、文檔字符串等。自定義模塊開發講解Python中的包的概念和使用方法，包括包的導入、包內模塊的使用等。包的使用模塊導入與自定義模塊開發242024/3/23介紹Python中文件的基本操作，包括打開、讀取、寫入、關閉等。文件基本操作講解Python中文件的高級操作，如文件路徑處理、文件復制、文件壓縮等。文件高級操作介紹Python中數據處理的基本方法，包括數據清洗、數據轉換、數據可視化等。數據處理方法文件操作及數據處理方法252024/3/23線程與進程的概念多線程編程多進程編程并發與并行計算多線程/多進程編程技術01020304講解線程與進程的基本概念及其區別。介紹Python中的多線程編程技術，包括線程的創建、同步、通信等。講解Python中的多進程編程技術，包括進程的創建、管理、進程間通信等。探討Python中實現并發與并行計算的方法及其優缺點。262024/3/2304Python在數據分析領域應用272024/3/23數據清洗與預處理技術去除重復值、處理缺失值、異常值處理等數據類型轉換、數據標準化、歸一化等獨熱編碼、標簽編碼等基于統計、基于模型、基于經驗等方法進行特征選擇數據清洗數據轉換數據編碼特征選擇282024/3/23基礎圖表高級圖表交互式圖表地圖可視化數據可視化方法展示折線圖、柱狀圖、散點圖、餅圖等使用Plotly、Bokeh等庫實現交互式數據可視化熱力圖、箱線圖、小提琴圖等使用Geopandas、Folium等庫實現地理數據可視化292024/3/23線性回歸、邏輯回歸、決策樹、隨機森林等算法原理及實現監督學習K-means、層次聚類、DBSCAN等聚類算法原理及實現無監督學習感知機、BP神經網絡、卷積神經網絡等原理及實現神經網絡準確率、召回率、F1分數等評估指標，以及交叉驗證、網格搜索等優化方法模型評估與優化機器學習算法實現過程剖析302024/3/23結果展示與解釋使用數據可視化等方法對分析結果進行展示和解釋模型訓練與評估選擇合適的算法進行模型訓練，并使用評估指標對模型性能進行評估特征工程提取和構造有助于模型學習的特征數據獲取從數據庫、API、文件等數據源獲取數據數據預處理對數據進行清洗、轉換和編碼等操作案例：使用Python進行數據挖掘和分析312024/3/2305Python在Web開發領域應用322024/3/23常見Web框架Django、Flask、Pyramid等，各自具有不同的設計理念和適用場景。選型建議根據項目需求、團隊技能和開發周期等因素，選擇最合適的框架。例如，對于大型項目和團隊，Django提供了全面的功能和強大的社區支持；對于小型項目或初學者，Flask的輕量級和靈活性更具吸引力。Web框架介紹及選型建議332024/3/23Django采用MVT（Model-View-Template）設計模式，實現了業務邏輯、數據展示和用戶交互的分離。MVT設計模式Django自帶強大的ORM（Object-RelationalMapping）系統，支持多種數據庫，簡化了數據訪問和操作。ORM系統Django通過正則表達式進行URL路由匹配，實現了靈活的URL設計和處理。路由系統Django提供了豐富的模板標簽和過濾器，支持模板繼承和包含，使得前端頁面開發更加高效。模板系統Django框架核心組件詳解342024/3/23擴展性Flask具有豐富的擴展庫，可以方便地添加各種功能，如數據庫訪問、用戶認證、緩存等。Jinja2模板引擎Flask使用Jinja2作為模板引擎，提供了靈活的模板繼承和包含功能，使得前端頁面開發更加高效。路由和視圖函數Flask通過裝飾器定義路由和視圖函數，實現了簡潔的URL設計和處理。輕量級設計Flask是一個輕量級的Web框架，核心功能簡單而強大，適合快速開發和原型驗證。Flask框架輕量級Web應用開發實踐352024/3/23明確系統的功能需求、性能需求和安全性需求等。系統需求分析對系統進行測試，確保各項功能正常運行，同時優化系統性能和安全性。系統測試與優化根據系統需求選擇合適的Web框架、數據庫和其他技術棧。技術選型設計系統的整體架構、數據庫結構、前后端交互方式等。系統設計編寫代碼實現系統的各項功能，包括后端API開發、前端頁面實現、數據庫操作等。系統實現0201030405案例：使用Python構建Web應用系統362024/3/2306Python在自動化測試領域應用372024/3/23

自動化測試概念及原理闡述自動化測試定義通過編寫和執行測試用例，自動驗證軟件系統的功能和性能，以減少人工測試的工作量并提高測試效率。自動化測試原理基于預設的測試條件和預期結果，使用自動化工具執行測試用例，并對比實際結果與預期結果，從而判斷系統是否滿足需求。自動化測試優勢提高測試效率、降低測試成本、減少人為錯誤、增強測試可重復性等。382024/3/23Selenium介紹Selenium是一個用于Web應用程序測試的開源工具，支持多種瀏覽器和操作系統，可實現跨平臺、跨瀏覽器的自動化測試。Selenium在Python中應用通過Python編寫Selenium測試腳本，實現對Web頁面的元素定位、操作、數據驗證等自動化測試功能。Selenium常用方法包括元素定位方法（如id、name、classname等）、元素操作方法（如點擊、輸入文本等）、等待機制、截圖功能等。Selenium工具在自動化測試中應用392024/3/23Appium介紹01Appium是一個開源的移動端自動化測試框架，支持iOS和Android平臺上的原生、混合和移動Web應用程序的測試。Appium在Python中應用02使用Python編寫Appium測試腳本，實現對移動應用的安裝、啟動、元素定位、操作、數據驗證等自動化測試功能。Appium常用方法03包括元素定位方法（如XPath、CSSselector等）、元素操作方法（如點擊、滑動等）、設備控制方法（如啟動應用、關閉應用等）。Appium移動端自動化測試技術探討402024/3/23針對某Web應用程序的登錄功能進行自動化測試。案例背景包括正常登錄、錯誤密碼登錄、空密碼登錄等多個測試用例。測試用例設計使用Selenium工具，通過Python編寫測試腳本，實現測試用例的自動執行和數據驗證。同時，結合unittest或pytest等測試框架，實現測試用例的組織和管理。Python腳本實現案例：使用Python編寫自動化測試腳本412024/3/2307課程總結與展望422024/3/23關鍵知識點回顧總結面向對象編程理解類與對象的概念，掌握創建類、繼承、封裝和多態等面向對象編程的基本思想；函數與模塊掌握如何定義函數、參數傳遞、局部變量與全局變量，以及模塊的導入和使用；Python基礎語法包括變量、數據類型、運算符、條件語句和循環語句等；文件操作與異常處理學習文件的讀寫操作、文件路徑處理、異常捕獲與處理等知識；常用庫和框架了解并實踐如numpy、pandas、matplotlib等常用庫以及Django、Flask等web開發框架的使用。432024/3/23010204學生作品展示評價環節學生將分組完成一個Python項目，并在課程結束前進行展示；展示內容包括項目背景、實現過程、關鍵技術和創新點等；其他同學和老師將針對項目提出問題和建議，促進交流和進步；通過作品展示評價環節，學生可以鍛煉自己的團隊協作、溝通和表達能