《Python程序設計》課程教學大綱課程編號：13220001英文名稱：PythonProgramming學分：2學時：總學時48學時，其中理論16學時，實踐32學時先修課程：無課程類別：通識教育課程授課對象：全校非計算機專業教學單位：機械與電氣工程學院修讀學期：第1學期一、課程描述和目標Python程序設計是面向非計算機專業本科生的第一門程序設計類課程。課程任務是通過對程序設計基本方法、Python語言語法、基本算法、文件操作、數據分析處理與可視化等知識的學習，培養計算思維，訓練學生的編程能力。通過這門課程的學習，可以使學生掌握一門可直接用于求解復雜專業問題的編程語言，提高學生利用計算機解決問題的能力，可使學生具備在這個智能時代從事數據處理、人工智能等工作的基本能力。本課程教學目標是培養大學生利用Python語言編寫與調試程序的能力，使之具備初步的高級語言程序設計能力，掌握一定的數據處理與可視化技術，能夠用Python語言解決生活、學習、工作中的一般計算問題與數據問題。具體的課程目標如下：課程目標1：了解信息處理方法和過程以及計算思維的概念與含義，掌握Python語言的數據類型及應用、數據分析、處理與可視化的基本方法和程序設計的算法思想，學會利用現代信息技術工具來解決相關領域的工程問題與專業技術問題。課程目標2：熟練掌握python語言的編程方法和體系，學會在未來的人工智能時代，利用python人工智能語言，對專業問題創新和開發的能力以及養成持續的自主學習和終身學習新技術的習慣。二、課程目標對畢業要求的支撐關系畢業要求指標點課程目標權重5：使用現代工具：能夠針對復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標1H12.終身學習：具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。課程目標2L三、教學內容、基本要求與學時分配（一）理論教學序號教學內容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1Python快速入門基本要求：程序設計語言類型、程序設計語言種類、Python語言開發環境配置、基本的程序設計方法。重點：人機交互（輸入/輸出）、賦值、常量、變量、表達式、分支、循環、函數、編碼與命名規范、注釋等概念。難點：Turtle庫簡介，繪圖實例分析、繪圖函數。德育要求：從Python為人工智能語言引出我國人工智能的現狀、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，明白繪制國旗的嚴肅性與準確性。2講授演示練習課程目標12數據類型基本要求：數據與數據類型的概念、字符串類型、字符串的各種處理方法、數值類型、迭代器類型、常用運算、數學函數的使用。重點：字符串的各種處理方法；數據類型的轉換。難點：字符串的各種處理方法；數學函數的使用。德育要求：培養精益求精的工匠精神，做事認真嚴謹、一絲不茍。2講授演示練習課程目標13程序的流程控制基本要求：掌握程序設計的三種基本結構(順序結構、選擇結構、循環結構)的概念與應用、掌握隨機數函數的使用方法。重點：循環結構；隨機數函數。難點：選擇結構的靈活應用。德育要求：對學生進行勞動教育，勿忘“勤勞”是中華民族之美德。2講授演示練習課程目標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：序列的通用操作；列表的應用。難點：列表的靈活應用。德育要求：通過列表三種添加元素方法的時間、效度對比分析，教育學生在日常生活中遇見問題要對癥下藥、有的放矢，處理問題時要能找到節省財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講授演示練習課程目標15集合與字典基本要求：集合的創建與應用、字典的創建與應用方法。重點：字典的創建及應用；集合的應用。難點：字典的創建及應用。德育要求：以字典結構存儲通過jieba庫等技術分析的黨和國家的重要政策方針，讓學生了解國家的重大決策，和國家發展方向保持一致。2講授演示練習課程目標16函數和代碼復用基本要求：掌握函數的定義、函數調用方法、函數的參數傳遞、函數返回值的概念與應用，了解變量作用域、匿名函數、遞歸及應用、代碼復用、內置函數等概念。重點：函數的參數傳遞；匿名函數；各種內置函數。難點：函數遞歸及應用。德育要求：通過函數的功能培養分而治之的思想。2講授演示練習課程目標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：文件的讀寫操作；CSV格式文件的讀寫。難點：文件的應用。德育要求：通過分析GDP的數據，談經濟發展；貧困人口數據談全面脫貧。通過對異常處理機制的講解，教育學生防范風險的重要性。在日常生活中，一種行為可能會產生多種結果，其中的某些結果是超出預期的，那就要為這些超出預期的結果準備好備用方案。2講授演示練習課程目標18數據分析與可視化基本要求：掌握科學計算相關庫的應用、數據分析庫的應用、數據可視化庫的應用，了解網絡爬蟲概念與基本應用方法。重點：網絡爬蟲；數據可視化。難點：網絡爬蟲。德育要求：通過能源使用量數據分析談碳排放、碳中和等。2講授演示練習課程目標2合計16（二）實驗教學實驗學時情況如下：序號實驗項目實驗內容與要求學時類型對應課程目標1熟悉Python開發環境實驗內容：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容；實驗要求：1.熟悉IDLE、PyCharm或其他Python開發環境的基本操作；2.熟練掌握Python代碼交互式運行方式；3.熟練掌握Python變量的創建和刪除方式；4.熟悉Python基本輸入輸出函數或語句的用法；5.熟悉ord()、chr()、help()、id()、bin()、type()等Python內置函數的用法；6.了解Python代碼編寫規范；7.熟悉Python標準庫和擴展庫的導入和使用方式；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變量動態類型的特點；10.理解Python基于值的自動內存管理機制；11.熟練掌握Python程序的創建和運行方式，包括在開發環境中直接運行Python程序和在命令提示符環境中運行Python程序。必修2演示課程目標12數值運算實驗內容：1.計算矩形面積；2.求絕對值；3.計算三角形周長與面積；實驗要求：掌握整型、浮點型的應用與類型轉換。必修4驗證課程目標1課程目標33選擇結構實驗內容：1.百分制轉五級評分制；2.設計簡單計算器；實驗要求：1.了解三種基本的程序控制結構；2.掌握分支結構；3.熟練應用分支語句解決問題。必修2驗證課程目標1課程目標24循環結構實驗內容：1.求正負交錯數列前n項和；2.十進制整數轉二進制；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；實驗要求：1.掌握循環結構；2.熟練應用環語句解決問題。必修2驗證課程目標1課程目標25字符串處理實驗內容：1.統計字符串中單詞數量；2.IP地址異常判定；3.密碼強度判斷；4.凱撒密碼的加密與解密；實驗要求：1.熟練使用運算符%和format()方法進行字符串格式化；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密碼并驗證其安全性，若字符串中同時包含英文字母大小寫、數字和標點符號則認為是安全的。必修2驗證課程目標1課程目標26序列應用實驗內容：1.摩爾斯電碼轉換；2.尋找幸運同學；3.素數求和；4.列表推導式和元組生成式的應用。實驗要求：1.熟悉Python列表、元組、字典、集合的創建與刪除，熟練掌握列表推導式、生成器推導式用法，了解字典推導式和集合推導式用法；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.熟練掌握列表推導式，能夠使用列表推導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.理解和熟練運用成員測試運算符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()和內置排序函數sorted()的用法；10.熟練掌握字典對象的get()方法。必修4驗證課程目標1課程目標27集合與字典的應用實驗內容：1.字符串去重；2.手機銷售統計；3.查找特殊數；4.設計通訊錄；5.查詢省會；實驗要求：掌握集合的基本概念和方法；1.掌握利用集合進行去除重復數據的方法；2.掌握字典的基本概念和方法；3.掌握使用字典進行詞頻統計的方法；4.學習在程序設計中靈活使用字典。必修4驗證課程目標1課程目標28函數和代碼復用實驗內容：1.猴子吃桃問題求解；2.階乘累加求和；3.漢諾塔求解；4.隨機密碼生成器；實驗要求：1.熟練掌握Python函數定義的語法；2.理解默認值參數、關鍵參數和可變長度參數的用法；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.理解并熟練運用lambda表達式，尤其是lambda表達式做其他函數參數的用法。必修2驗證課程目標1課程目標29文件實驗內容：1.圖書統計分析；2.詞頻統計分析；3.二手房數據統計分析。實驗要求：1.掌握Python打開文件、讀取文件內容、寫入文件內容、關閉文件的操作；2.理解文件當前位置的概念，理解讀取和寫入文件內容時當前位置會實時改變；3.理解二進制文件和文本文件的區別；4.理解struct和pickle模塊的對象序列化操作。必修4設計課程目標1課程目標210算法應用實驗內容：1.百錢買百雞；2.斐波那契數列；3.完美立方數；實驗要求：理解實驗內容所涉及到的知識點。必修2設計課程目標1課程目標2課程目標311數據分析與可視化實驗內容：編寫Python爬蟲程序，爬取某靜態網站和動態網站的數據，并對爬取的數據進行統計和分析。實驗要求：必修4綜合課程目標3合計32注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設計等。四、課程教學方法理論教學：主要采用課堂講授、程序演示、小組討論等方式。實驗教學：項目講解、學生自主實驗、個別輔導、程序分析等方式。五、學業評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內容主要由平時出勤、課堂表現、平時作業、階段考核、期末考試組成，均按百分制計分，其中平時出勤5%、課堂表現5%、平時作業20%、階段考核20%、期末考試50%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環節課程目標1（分值）合計1平時出勤與課堂表現1052平時作業20203階段考核20204期末考試5050課程目標對應分值100100（二）考核與評價標準1.出勤與課堂表現評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分出勤與課堂表現不定期點名不少于10次，學生缺勤次數<=1次，能夠課前自主學習和團隊合作討論等，課堂回答問題準確。不定期點名不少于10次，學生缺勤次數<=2次，能夠課前自主學習和團隊合作討論等，課堂回答問題較為準確。不定期點名不少于10次，學生缺勤次數<=3次，課前自主學習不夠和團隊合作討論等，課堂回答問題準確性不夠。不定期點名不少于10次，學生缺勤次數4次以上，沒有進行課前自主學習和團隊合作討論等，課堂回答問題錯誤或不能回答。2.章節作業評價標準通過學習在線平臺，布置每一單元的作業，根據測試題目及評分標注進行打分（百分制）。3.階段考核與評價標準通過學習在線平臺，進行4次單元測試，根據測試題目及評分標注進行打分（