《Python程序设计》教学大纲

《Python程序设计》教学大纲课程编号：13220001英文名称：PythonProgramming学分：2学时：总学时48学时，其中理论16学时，实践编程32学时先修课程：无课程类别：通识教育课程（必修）授课对象：全校工科类专业本科学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第1学期一、课程描述和目标Python程序设计是一门面向工科类专业本科生的基础程序设计课程。课程旨在通过学习程序设计基本方法、Python语言语法、基础算法、文件操作、数据分析处理及可视化等内容，培养学生的计算思维和编程能力。通过本课程的学习，学生将掌握一门能够广泛应用于工程解决方案的编程语言，提升其利用计算机解决实际问题的能力，为从事数据处理、模拟建模及人工智能工作奠定基础。本课程教学目标是培养大学生利用Python语言编写与调试程序的能力，使之具备初步的高级语言程序设计能力，掌握一定的数据处理与可视化技术，能够用Python语言解决生活、学习、工作中的一般计算问题与数据问题。具体的课程目标如下：课程目标1：学习Python语言的基本语法、数据类型、控制结构和函数；掌握常用模块如math、numpy、matplotlib等，能够编写能够应对工程问题的程序，并进行数据处理、数值计算及简单的可视化。课程目标2：研究Python的发展历史、在工程领域的应用实例及未来趋势；学习如何利用Python的开源特性参与到各类在线平台如GitHub、Kaggle等，获取最新的技术和经验，拓展工程实践能力。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重5-1：了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性。课程目标2M5-2：能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对复杂工程问题进行分析、计算与设计。课程目标1H三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1Python快速入门程序设计语言类型（编译型、解释型）、程序设计语言种类、Python语言开发环境配置、基本的程序设计方法。了解简单的人机交互（输入/输出）、赋值、常量、变量、表达式、分支、循环、函数、编码与命名规范、注释等概念，为后续的学习打基础。turtle库简介，绘图实例分析、绘图函数。2讲授演示练习课程目标1课程目标22数据类型数据与数据类型的概念、字符串类型、字符串的各种处理方法、数值类型、迭代器类型、常用运算、数学函数的使用。2讲授演示练习课程目标1课程目标23程序的流程控制掌握程序设计的三种基本结构(顺序结构、选择结构、循环结构)的概念与应用、掌握随机数函数的使用方法。4讲授演示练习课程目标1课程目标24序列类型通用序列操作，列表类型和操作、元组类型和操作。2讲授演示练习课程目标1课程目标25集合与字典集合的创建与应用、字典的创建与应用方法。2讲授演示练习课程目标1课程目标26函数和代码复用掌握函数的定义、函数调用方法、函数的参数传递、函数返回值的概念与应用，了解变量作用域、匿名函数、递归及使用、代码复用、内置函数等概念。2讲授演示练习课程目标1课程目标27文件操作程序中的错误、异常、异常的处理方法。文件概念、文件的打开与关闭、文件的读写操作、上下文管理器、文件的重命名与删除、CSV格式文件的读写、JSON格式文件的读写、文件与文件夹的操作。2讲授演示练习课程目标1课程目标2合计16实践编程学时情况如下：序号实践与编程内容与要求学时类型对应课程目标1熟悉Python开发环境内容：1.软件的下载及安装；2.输出“欢迎您”；3.输出自我介绍；4.竖着输出所输入的内容；实验要求：1.熟悉IDLE、PyCharm或其他Python开发环境的基本操作；2.熟练掌握Python代码交互式运行方式；3.熟练掌握Python变量的创建和删除方式；4.熟悉Python基本输入输出函数或语句的用法；5.熟悉ord()、chr()、help()、id()、bin()、type()等Python内置函数的用法；6.了解Python代码编写规范；7.熟悉Python标准库和扩展库的导入和使用方式；8.熟悉pip工具的用法，能够安装新模块、查看已安装模块、升级或卸载已安装模块；9.了解Python变量动态类型的特点；10.理解Python基于值的自动内存管理机制；11.熟练掌握Python程序的创建和运行方式，包括在开发环境中直接运行Python程序和在命令提示符环境中运行Python程序。必修2演示课程目标1课程目标22数值运算内容：1.计算矩形面积；2.求绝对值；3.计算三角形周长与面积；实验要求：掌握整型、浮点型的应用与类型转换。必修4验证课程目标1课程目标23选择结构内容：1.百分制转五级评分制；2.设计简单计算器；实验要求：1.了解三种基本的程序控制结构；2.掌握分支结构；3.熟练应用分支语句解决问题。必修2验证课程目标1课程目标24循环结构内容：1.求正负交错数列前n项和；2.十进制整数转二进制；3.求解百钱买百鸡问题；4.求解兔子繁殖问题；5.求解有趣的算式系列；实验要求：1.掌握循环结构；2.熟练应用循环语句解决问题。必修4验证课程目标1课程目标25字符串处理内容：1.统计字符串中单词数量；2.IP地址异常判定；3.密码强度判断；4.凯撒密码的加密与解密；实验要求：1.熟练使用运算符%和format()方法进行字符串格式化；2.熟练掌握字符串分割、连接、排版、替换、查找、删除指定字符等方法的用法；3.尝试编写代码生成随机密码并验证其安全性，若字符串中同时包含英文字母大小写、数字和标点符号则认为是安全的。必修2验证课程目标1课程目标26序列应用内容：1.摩尔斯电码转换；2.寻找幸运同学；3.素数求和；4.列表推导式和元组生成式的应用。实验要求：1.熟悉Python列表、元组、字典、集合的创建与删除，熟练掌握列表推导式、生成器推导式用法，了解字典推导式和集合推导式用法；2.熟练掌握Python列表元素增加、删除的方法，深入理解不同的增加与删除元素的方法效率的不同；3.熟练掌握列表推导式，能够使用列表推导式生成符合特定条件的列表；4.熟练掌握切片的用法，能够使用切片访问列表、元组、range对象的元素，能够使用切片为列表增加、删除、修改元素；5.熟悉+、*运算符对列表、元组对象的作用；6.理解Python列表中间位置插入和删除元素对其他元素索引的影响；7.理解和熟练运用成员测试运算符in在遍历序列元素；8.掌握序列解包的用法；9.熟练掌握列表排序方法sort()和内置排序函数sorted()的用法；10.熟练掌握字典对象的get()方法。必修4验证课程目标1课程目标27集合与字典的应用内容：1.字符串去重；2.手机销售统计；3.查找特殊数；4.设计通讯录；实验要求：掌握集合的基本概念和方法；1.掌握利用集合进行去除重复数据的方法；2.掌握字典的基本概念和方法；3.掌握使用字典进行词频统计的方法；4.学习在程序设计中灵活使用字典。必修4验证课程目标1课程目标28函数和代码复用内容：1.猴子吃桃问题求解；2.阶乘累加求和；3.汉诺塔求解；4.随机密码生成器；实验要求：1.熟练掌握Python函数定义的语法；2.理解默认值参数、关键字参数和可变长度参数的用法；3.理解变量作用域、局部变量、全局变量的概念；4.理解return语句的作用；5.理解并熟练运用lambda表达式，尤其是lambda表达式做其他函数参数的用法。必修2验证课程目标1课程目标29文件内容：1.图书统计分析；2.词频统计分析；3.二手房数据统计分析。实验要求：1.掌握Python打开文件、读取文件内容、写入文件内容、关闭文件的操作；2.理解文件当前位置的概念，理解读取和写入文件内容时当前位置会实时改变；3.理解二进制文件和文本文件的区别；4.理解struct和pickle模块的对象序列化操作。必修4设计课程目标1课程目标210算法应用内容：1.百钱买百鸡；2.斐波那契数列；3.完美立方数；实验要求：理解实验内容所涉及到的知识点。必修4设计课程目标1课程目标2合计32注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法理论教学：主要采用课堂讲授、程序演示、小组讨论等方式。实践与编程教学：项目讲解、学生自主实验、个别辅导、程序分析等方式。五、学业评价和课程考核推行多元评价，对本课程所采用的评价和考核方式作具体说明，若采用多种考核方法请分别列出考核评价的方法、内容、考核标准、成绩占比等，考核方法、内容应突出“学生中心、产出导向”。（一）考核方式及具体要求序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）合计1作业实践1010202阶段考核1010203团队作品55104期末考试302050课程目标对应分值5545100（二）考核与评价标准1.平时作业与评价标准布置每一单元的作业实践，每一单元的作业的每一小题，都有量化分值。可自动统计学生得分情况。2.阶段考核与评价标准借助Python学习平台，进行不低于3次的阶段性考核。3.团队作品与评价标准每个团队由3至6名成员组成，并选出一位成员担任队长。团队作品的主题可以由教师提供，也可以由团队成员根据自己的专业兴趣自主选择，但需上报给任课教师审核批准后方可确定。完成团队作品后，团队队长根据团队成员对团队作品的实际贡献提供每位成员对作品完成的贡献系数，系数范围在0至1之间（每位成员的系数是独立计算的）。教师将对团队作品进行评分，并将得分乘以各成员的贡献系数以确定最终的个人作品得分。4.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，综合检验学生对课程相关知识的掌