PAGE8PAGE《Python程序設計》教學大綱(2025－2026年第1學期)課程：Python程序設計授課教師：***答疑時間：***辦公室：***E-mail:***課程類別：必修課課程安排說明：上課時間：***授課地點：***課程調整：***期終考試時間：***教學學時分配表：學分總學時理論教學學時實踐教學學時實驗教學學時其他23221.6010.40課件網址：***教材和參考書目：指定教材：韓松喬，黃海量，郝曉玲著，Python編程基礎與數據分析，清華出版社，2025預備知識為順利開展本課程的學習，建議學生在入門前具備以下基礎能力：計算機操作能力：能夠熟練使用常見操作系統，掌握基本的軟件安裝與文件管理技能；數學基礎：具備初等數學知識，以支持對程序中涉及的算法和邏輯運算的理解；邏輯思維與問題解決能力：具備基本的分析能力，能夠根據問題設計出合理的解決方案；英語閱讀能力：能夠閱讀并理解常見的英文編程文檔與學習資料，有助于更高效地獲取和使用編程資源。先修課程：《數據結構與算法》課程達成目標：《Python程序設計》課程旨在系統培養學生的編程能力，特別是在實際問題求解、數據處理與分析、項目開發等方面的綜合應用能力。通過本課程的學習，學生不僅能夠掌握Python語言的基本語法結構和高級編程特性，還能深入理解程序設計的邏輯思維與方法論，掌握NumPy、Pandas、Matplotlib等常用數據處理與可視化工具的使用方法，從而勝任各類數據分析與應用開發任務。本課程注重理論與實踐的有機結合，采用案例驅動與項目導向的教學方法，通過引入真實問題情境、組織編程實踐與挑戰任務，促使學生將所學知識靈活應用于復雜問題的建模與求解過程中。課程內容同時涵蓋代碼質量、算法效率和數據處理方法等關鍵技術環節，旨在提升學生的編程素養與專業技能，培養其清晰表達思路、高效實現方案的能力。此外，課程還特別重視學生創新意識與自主學習能力的培養，鼓勵其在不斷變化的技術環境中保持學習熱情和適應能力，構建持續學習和自我提升的能力體系。課程設置知識要求：為確保學生能夠有效掌握《Python程序設計》課程內容，本課程設定如下知識要求：學生應具備基本的計算機操作能力，包括文件管理、軟件安裝等操作系統使用技能；同時需掌握基礎數學知識，特別是邏輯運算和初等代數，為理解程序邏輯與算法奠定基礎。具備一定的英語閱讀能力亦為必要，有助于理解編程語言的語法規則及相關文檔。課程同時注重人文素養的培養，強調科技倫理與社會責任，鼓勵學生在掌握技術的同時樹立良好的職業道德與責任意識。對于有志于科技領域深入發展的學生，了解基礎的經濟與管理知識將有助于其在項目管理與團隊協作中發揮更大作用。完成本課程后，學生將掌握Python語言的核心技能，包括語法基礎、數據結構、面向對象編程及數據分析等內容，能夠運用所學解決實際問題，提升自主學習與問題解決能力，并具備在專業實踐中負責任地應用技術的意識與能力。課程設置能力要求：本課程通過講授、編程實踐、小組討論與項目作業相結合的教學方式，系統培養學生以下核心能力：首先，課程注重信息獲取與表達能力的訓練，使學生能夠高效檢索、整合并準確表達與編程相關的信息，同時強化自主學習能力，鼓勵課外主動探索與問題解決。其次，課程通過大量編程練習與項目任務，提升學生的實踐能力與系統開發能力，使其能夠將所學知識應用于實際問題的建模與求解。團隊項目的設置進一步鍛煉學生的協作能力，幫助其掌握在團隊中協同開發與有效溝通的技巧。此外，課程注重創新思維與系統認知能力的培養，通過開放性問題與系統級項目，引導學生探索多樣化的解決方案，優化程序結構，提升系統效率與可用性。通過上述教學安排，課程不僅提升學生的技術能力，更培養其解決復雜問題的策略思維與工程意識。考核形式： 期末考試采用閉卷方式，上機考試，學生的最后的總分計算方法如下：課后習題20%考勤10%課堂參與10%期末考試60%試卷結構:選擇題20%判斷題10%簡答題20%編程題50%學術誠實涉及學生的學術不誠實問題主要包括考試作弊；抄襲；偽造或不當使用在校學習成績；未經老師允許獲取、利用考試材料。對于學術不誠實的最低懲罰是考試給予0分。其它的懲罰包括報告學校相關部門并按照有關規定進行處理。

Python程序設計課程教學要點教學大綱第一章：計算機程序計算機的基本構成：介紹計算機硬件和軟件的基本組成，為學習編程奠定基礎。編程語言簡介：解釋編程語言的作用和分類，引入Python語言的特點和優勢。編程環境搭建：指導如何安裝Python和必要的開發工具，確保學生能夠順利開始編程實踐。第一個Python程序：通過編寫和運行一個簡單的Python程序，讓學生體驗編程的樂趣。編程基礎概念：介紹變量、數據類型、控制結構等編程基本概念，為深入學習打下基礎。第二章：Python基礎變量和數據類型：詳細講解Python中的變量定義、數據類型以及如何使用它們。運算符：介紹Python支持的各種運算符，包括算術運算符、比較運算符和邏輯運算符。輸入與輸出：教授如何在Python中進行數據輸入和輸出，包括基本的打印和獲取用戶輸入。基本語句：講解Python的基本語句，如條件語句和循環語句，以及它們在編程中的應用。函數基礎：介紹函數的定義、調用和參數傳遞，強調函數在程序中重用代碼的重要性。第三章：程序的控制結構順序結構：強調程序按照代碼順序執行的基本邏輯。選擇結構：深入講解if-else等條件判斷語句的使用，包括多重選擇和嵌套選擇。循環結構：詳細介紹for循環和while循環的使用場景和控制方法。綜合應用：通過具體案例，如簡單的數據處理和計算問題，練習控制結構的應用。第四章：函數函數的定義和調用：講解如何定義函數和調用函數，包括傳遞參數和返回值。參數的傳遞：深入理解參數傳遞的方式，包括位置參數、默認參數和關鍵字參數。函數的應用：通過實際案例展示函數如何用于代碼模塊化和重用，提高編程效率。高級特性：介紹高級函數特性，如匿名函數、高階函數和閉包，擴展函數的應用范圍。第五章：數據結構列表和元組：講解列表和元組的定義、創建和基本操作，強調它們在數據存儲和處理中的作用。字典和集合：深入介紹字典和集合的特性、用法和應用場景，講解如何有效地使用它們進行數據組織和處理。數據結構的操作：詳細講解如何對列表、字典等進行高效的數據操作，包括訪問、添加、刪除和遍歷。數據結構的應用：通過案例分析，展示如何利用不同的數據結構解決實際問題，如數據分析和處理。第六章：模塊與包模塊的基本概念：解釋模塊的定義、用途和在Python編程中的重要性。模塊的導入與使用：講解如何導入模塊、使用模塊中的函數、變量和類。模塊的__name__屬性：解釋__name__屬性的作用，特別是在模塊被直接運行和被導入時的不同表現。編寫自定義模塊：指導如何創建和組織自己的模塊，以及如何在其他Python文件中導入和使用這些模塊。模塊導入的工作原理：深入講解Python在導入模塊時背后的機制，包括路徑搜索和編譯。包的定義和使用：介紹如何將多個模塊組織成包，以及如何導入包中的模塊。實踐：分析機器學習包的結構：通過研究現有的機器學習包，了解其分層結構和組織方式。第七章：文件文件的基本操作：講解如何在Python中打開、讀取、寫入和關閉文件。操作文本文件：介紹文本文件的讀寫方法，包括處理不同編碼的文本。操作二進制文件：講解如何讀寫二進制文件，以及字符串與字節序列之間的轉換。文件和目錄的管理：解釋如何使用Python進行文件和目錄的創建、刪除、遍歷和屬性獲取。實踐案例：通過幾個案例學習復雜文件操作，包括處理日志文件、讀寫表格數據文件和處理JSON數據。第八章：異常處理異常處理的基本概念：介紹什么是異常以及如何在Python中處理異常。異常處理結構：講解try、except、else和finally的使用方法和用途。主動拋出異常：解釋如何使用raise語句拋出異常，以及拋出異常的場景。斷言（assert）：講解斷言的概念和如何使用斷言進行錯誤檢測。上下文管理與with語句：介紹上下文管理器和with語句的用法，尤其是在文件操作和資源管理中的應用。實踐案例：銀行賬戶操作：通過一個銀行賬戶操作的案例，綜合運用異常處理技巧。第九章：程序調試調試的重要性：強調調試在軟件開發過程中的重要作用，以及如何系統地進行調試。常見錯誤類型：介紹Python編程中常見的錯誤類型及其診斷方法。基礎調試技巧：講解使用print語句和日志記錄進行基礎調試的方法。使用調試器：詳細介紹如何使用Python的pdb調試器進行斷點設置、單步執行、查看和修改變量值等高級調試操作。調試實踐：通過具體的調試案例，教授學生如何識別、定位和修復程序中的錯誤。第十章：面向對象編程面向對象編程的基本概念：介紹類、對象、封裝、繼承和多態等面向對象的基本概念。類的定義和對象的創建：講解如何定義類，以及如何創建和使用對象。類成員的定義和訪問：包括類變量、實例變量、類方法、靜態方法和實例方法。繼承和多態：解釋類的繼承機制和如何通過繼承實現代碼復用，以及多態的概念和應用。實踐：金融領域應用：通過金融投資和風險管理的案例，應用面向對象編程的知識解決實際問題。第十一章：NumPy數值計算NumPy的安裝與配置：介紹安裝和配置NumPy的步驟。ndarray對象：創建數組、操作數組的屬性和方法。數組的索引和切片：學習如何對數組進行索引和切片操作。數組運算：標量與數組、數組間運算，以及廣播機制的使用。統計函數：均值、標準差、方差等常見統計函數的應用。線性代數運算：矩陣乘法、逆矩陣和特征值計算。高級功能：通用函數、自定義ufuncs、邏輯運算、條件篩選、排序與搜索。案例分析：通過MCMC模擬和時間序列分析應用NumPy。第十二章：Pandas數據處理與分析Pandas簡介與配置：Pandas的安裝與基本功能介紹。Series數據結構：創建Series并進行索引和基本操作。DataFrame數據結構：DataFrame的創建、操作及索引和行列操作。數據導入與導出：讀取和寫入CSV、Excel、JSON等數據文件。數據清洗：缺失數據處理、數據過濾、類型轉換等。數據分析與操作：數據排序、分組聚合、數據合并和重塑。高級功能：時間序列分析、apply和map函數、多層索引應用。案例分析：數據清洗與時間序列數據分析的實際應用。第十三章：Matplotlib數據可視化Matplotlib概述：Matplotlib的基礎介紹及安裝配置。Matplotlib基礎：工作流程、Figure和Axes的基本概念。基本繪圖類型：繪制折線圖、散點圖、條形圖、直方圖等。高級繪圖技巧：創建子圖、極坐標圖、熱圖的繪制與定制。三維繪圖：三維曲線圖和表面圖的繪制。圖形美化與輸出：自定義樣式、添加圖例和注釋，并導出圖形。數據分析可視化：時間序列、分布、相關性分析等實際應用。上海財經大學20**－20**學年第**學期教學進度表***系 ***專業***年級 ***班課程名稱Python程序設計總學時32本學期安排學時數32（其中講課21.6學時，課堂練習、討論10.4學時，其他0學時）講課教師***輔導教師***周次月/日～月/日講課課堂練習、討論及課外作業時數內容時數內容19月9日～9月15日1.7計算機的基本構成編程語言簡介編程環境搭建編程基礎概念0.3第一個Python程序實驗29月16日～9月22日1.5變量和數據類型運算符輸入與輸出基本語句函數基礎0.5Python基本編程實驗39月23日～9月29日1.5順序結構選擇結構循環結構綜合應用0.5程序的控制結構實驗49月30日～10月6日1.2函數的定義和調用參數的傳遞函數的應用高級特性：匿名函數、高階函數和閉包等0.8函數的編程實驗510月7日～10月13日1.0列表和元組：列表和元組的定義、創建和基本操作，以及它們在數據存儲和處理中的作用。1.0列表的編程實驗元組的編程實驗610月14日～10月20日1字典和集合：字典和集合的特性、用法和應用場景，以及有效地使用它們進行數據組織和處理。數據結構的操作：對列表、字典等進行高效的數據操作，包括訪問、添加、刪除和遍歷。數據結構的應用：通過案例分析，利用不同的數據結構解決實際問題，如數據分析和處理。1字典的編程實驗集合的編程實驗數據結構的應用編程實驗710月21日～10月27日1.5模塊基本概念模塊的導入與使用模塊的__name__屬性包的定義和使用0.5分析機器學習包的結構810月28日～11月3日1.5文件的基本操作：在Python中打開、讀取、寫入和關閉文件。操作文本文件：文本文件的讀寫方法，包括處理不同編碼的文本。操作二進制文件：讀寫二進制文件，字符串與字節序列之間的轉換文件和目錄的管理：文件和目錄的創建、刪除，遍歷和屬性獲取。通過幾個案例學習復雜文件操作，包括處理日志文件、讀寫表格數據文件和處理JSON數據。0.5文件操作編程實驗日志文件、表格文件和JSON文件的編程實驗911月4日～11月10日1.5異常處理的基本概念異常處理結構主動拋出異常斷言（assert）上下文管理與with語句0.5異常處理編程實驗1011月11日～11月17日1.5調試的重要性常見錯誤類型基礎調試技巧使用調試器單元測試與調試0.5編程調試實踐1111月11日～11月17日1.5面向對象編程的基本概念類的定義和對象的創建類成員的定義和訪問0.5類的編程實驗1211月18日～11月24日1.2繼承和多態：類的繼承機制和通過繼承實現代碼復用，以及多態的概念和應用0.8類的繼承和多態編程實驗類在金融領域的編程實驗1312月2日～12月8日1NumPy的安裝與配置ndarray對象：創建數組、操作數組的屬性和方法。數組的索引和切片：學習如何對數組進行索引和切片操作。數組運算：標量與數組、數組間運算，以及廣播機制的使用。統計函數：均值、標準差、方差等常見統計函數的應用。1單元實驗通過MCMC模擬和時間序列分析應用NumPy1412月9日～12月15日1Pandas簡介與配置Series數據結構：創建Series并進行索引和基本操作。DataFrame數據結構：DataFrame的創建、操作及索引和行列操作。數據導入與導出：讀取和寫入CSV、Excel、JSON等數據文件。數據清洗：缺失數據處理、數據過濾、類型轉換等。數據分析與操作：數據排序、分組聚合、數據合并和重塑。高級功能：時間序列分析、apply和ma