《Python程序设计》课程教学大纲

《Python程序设计》教学大纲课程名称：Python程序设计课程编号：2081英文名称：PythonProgramming学时：48学时 学分：3学分开课学期：第1学期适用专业：数据科学与大数据技术专业课程类别：理论课课程性质：专业核心课先修课程：无一、课程的性质及任务《Python程序设计》课程是数据科学与大数据技术专业学生的专业核心课，通过本课程的学习，使学生能够了解计算机的基础知识；能够了解python程序设计的基础知识；能够了解使用python语言进行软件开发的基本思想和方法；具备通过编写程序解决实际问题的能力，培养进一步进行大数据及人工智能方向的开发和解决实际的能力。依据河北工程大学数据科学与大数据技术专业培养计划，本课程需要培养学生的能力是：具备解决python程序设计和软件开发所需要的基础共性知识（毕业要求指标1.1）。能够运用计算机原理，针对一定的任务需求进行基础的python程序设计（毕业要求指标3.2）。能够熟悉python程序语言，并能够利用该语言进行简单的程序设计（毕业要求指标5.1）。具备使用python程序语言进行简单工程问题仿真的能力（毕业要求指标5.3）。二、课程目标与要求2.1课程目标能够理解Python的编程模式。熟练运用Python列表、元组、字典、集合等基本数据类型以及相关列表推导式、切片等特性来解决实际问题。熟练掌握Python分支结构、循环结构的设计与使用。能够具备代码优化与安全编程意识。能够进行基本的函数设计。

Python程序设计课程教学大纲PAGE10PAGE1042.2课程目标与毕业要求对应关系课程目标毕业要求二级指标毕业要求12345●●1.1能够利用数学、自然科学、工程基础知识进行大数据工程问题的表述1.具有扎实的数学与自然科学知识和工程基础，系统地掌握数据科学与大数据技术领域的基本理论、基础知识，并综合运用所学知识解决复杂工程问题。●3.2能够针对大数据特定的任务需求，完成大数据系统、模块的设计与开发3.能够设计出大数据应用领域的复杂工程问题的解决方案，具有数据采集、处理、分析、挖掘的能力，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等多维度协同发展因素。●5.1掌握基本的大数据开发环境的配置和应用，熟练掌握软件开发语言(如Python、Java语言等)，并能够运用集成开发环境进行复杂程序设计5.能够针对大数据应用领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代信息技术工具，包括对大数据应用领域的复杂工程问题的预测与仿真，并能够理解其局限性。●5.3具备使用大数据平台以及软件对复杂工程问题进行仿真的能力，理解其使用要求、运用范围和局限性2.3课程目标与培养环节对应矩阵序号课程目标理论教学上机操作课后作业1能够理解Python的编程模式。H2熟练运用Python列表、元组、字典、集合等基本数据类型以及相关列表推导式、切片等特性来解决实际问题。HL3熟练掌握Python分支结构、循环结构的设计与使用。HML4能够具备代码优化与安全编程意识。HL5能够进行基本的函数设计。HM注：H表示该能力的在此环节重点培养；M表示该能力在此环节有应用要求；L表示该能力在此环节有所涉及。数据采集与清洗课程教学大纲PAGE2PAGE1232.4目标达成度的评价课程目标1、2、4主要通过理论教学环节进行培养，在课后作业中有所涉及。主要通过课堂测试、课后作业和期末考试中概念性进行考核。目标达成综合以上内容进行评价。课程目标3主要通过理论教学环节、课后作业进行培养，在上机部分中有应用要求。主要通过课堂测试，课后作业和期末考试中分支结构、循环结构等编程类题目进行考核，在上机操作中体现为能进行相关的编程。目标达成综合以上内容进行评价。课程目标5主要通过理论教学环节和上机操作进行培养，在课后作业和上机部分中有应用要求。主要通过课堂测试、课后作业中函数设计编程类题目进行考核，在上机课中能够完成指定问题的程序设计。目标达成综合以上内容进行评价。三、教学方法及手段理论教学以课堂讲授为主，面向基础知识的准确、扎实掌握，突出对概念的讲解、对程序设计方法的基础知识和编程知识的讲授；理论教学强调将掌握python程序设计的基础知识和编程技术，面向知识的实际应用；理论教学与课内相结合，进行程序设计的应用与训练。课程强调学生的自主学习，强调通过自学的方式消化、吸收课程的庞大知识量，并在此基础上举一反三，通过上机操作进行练习掌握。四、课程的基本内容与教学要求第1章程序设计简介[教学目的与要求]：简单了解计算机的发展和程序设计语言的基本情况，了解python的版本和一些编码规范，掌握Anaconda3的安装和安装扩展库的方法，了解标准库与扩展库中对象的导入与使用。[本章主要内容]：1.1计算机简介1.2python版本简介1.3python编程规范与代码优化建议（支撑课程目标4）1.4Anaconda3的安装及安装扩展库的方法1.5标准库与扩展库中对象的导入与使用（支撑课程目标1）1.6课程的性质、内容与学习方法[本章重点]：了解python的版本选择，掌握python的安装。理解python的编程规范。掌握安装扩展库、对象导入。[本章难点]：理解python的编程规范与代码优化。第2章运算符、表达式与内置对象[教学目的与要求]：了解常用的几种内置对象，了解和掌握运算符和表达式及它们的用法，了解python的关键字。[本章主要内容]：2.1python常用内置对象（支撑课程目标2）2.2python运算符与表达式（支撑课程目标2）2.3python关键字2.4常用内置函数（支撑课程目标1、2）[本章重点]：常量与变量、字符串。算数运算符、关系运算符、位运算符。类型转换。基本输入输出。排序、逆序。map、reduce、range对象。[本章难点]：位运算符的规则与使用。内置对象的使用规则。range对象的理解。第3章序列结构[教学目的与要求]：理解和掌握几种常用序列结构的常用用法，理解列表推导式和元组的生成器推导式，并可以进行设计。[本章主要内容]：3.1列表（支撑课程目标1、2）3.2元组（支撑课程目标1、2）3.3字典（支撑课程目标2）3.4集合（支撑课程目标2）3.5序列解包（支撑课程目标1、2、4）[本章重点]：列表的操作。元组的操作。字典、集合的基本操作。序列解包的形式与用法。[本章难点]：列表推导式语法。列表的切片操作。元组生成器推导式。序列解包的语法。第4章程序控制结构[教学目的与要求]：了解关系运算符的用法，理解和掌握几种选择结构，了解几种循环结构的语法，可以使用循环结构进行简单的编程操作。[本章主要内容]：4.1条件表达式（支撑课程目标1、3）4.2选择结构（支撑课程目标1、3）4.3循环结构（支撑课程目标1、3、4）[本章重点]：条件表达式的语法。and、or的用法。单分支选择结构。for循环的语法结构。while循环的语法结构。break语句。continue语句。[本章难点]：循环结构的语法和使用。分支选择结构的语法和使用。break与continue语句的区别。第5章函数[教学目的与要求]：掌握常用信号运算电路的原理和电路结构，了解运算电路误差的处理方法。[本章主要内容]：5.1函数的定义（支撑课程目标5）5.2函数参数（支撑课程目标1、4、5）5.3lamada表达式（支撑课程目标1、4、5）[本章重点]：函数的语法形式。Lambda表达式的使用。[本章难点]：函数的使用。Lambda表达式的使用。五、上机部分5.1本课程上机部分的地位和作用上机课是巩固和扩展计算机语言课程理论知识的必要环节。Python程序设计是一门实践性很强的课程，其主要任务是使学生获得Python程序设计语言的基本概念、基本语法规则和基本操作技能，强调计算思维的培养，同时兼顾计算机实际编程能力的提升，为学生进一步学习和应用计算机和大数据打下坚实的基础。Python上机部分是该课程教学的重要组成部分，是理论教学的深化和补充，具有很强的实践性，其目的是使学生将课堂所学理论知识与实际操作相结合，全面培养学生的计算机编程应用能力，培养学生的问题分析与利用计算语言求解的能力。5.2教学基本要求通过讲解和课堂实践，使学生运用所学的基础编程语法规则，能够正确使用编程软件进行操作，理解代码的运行结果。熟悉基本的语法操作，学会对程序代码中出现的语法错误和运行错误进行bug查找和修改。结合实际应用，提供自己独立分析和解决问题的能力。5.3上机部分内容及要求大纲基本内容包括两个上机项目，在16个学时内完成。上机一基本操作上机基本操作主要为练习前两章的内容。主要由学生练习操作前两章中出现的示例，对部分示例，要求学生通过实际上机操作，理解其过程，能够分析其结果。上机内容要求如下：基本输入输出操作。要求能够掌握基本的输入输出语法。通过练习加深对几种内置对象的理解。要求能够区分和设计几种内置对象，掌握对内置对象的命名。掌握几种运算符。要求能够理解算术运算符、位运算符和逻辑运算符的计算过程，能够分析计算结果。上机二程序设计程序设计部分主要由学生通过对一些问题进行设计和编程，对结果进行验证，通过实际的上机训练，能够运用编程知识，掌握基本的程序设计，主要包括运算符使用、条件表达式和循环结构、函数的设计。上机内容要求如下：编写程序，对数字进行操作，如逆序操作、各种进制的转换操作。编写程序，进行求和操作。编写程序，利用条件表达式进行判断。设计编写满足一定要求的函数。5.4教学文件及教学形式教学文件：《python程序设计基础》（第3版），董付国，清华大学出版社，2023。教学形式主要包括：课堂讲解、课堂指导与上机操作、编写程序。5.5上机项目及学时分配序号上机项目上机学时上机类型上机类别上机性质1基本操作4实践专业必修2程序设计12实践专业必修5.6本课程上机用到的设备和工具计算机，Anaconda3开发环境，jupyternotebook。六、课程学时分配教学课次教学内容教学环节与计划时数教学环节计划时数1程序设计简介理论课62运算符、表达式与内置对象理论课83序列结构理论课8４程序控制结构理论课65函数理论课46*基本操作上机课47*程序设计上机课12注：上机课由教师负责协调安排时间，原则上安排在课堂教学结束后、考试之前一周以上完成。本课程根据课程特点，跟课堂教学穿插进行。七、课程考核与成绩评定7.1考核方式考核环节包括课程学习过程考核和期末考试，其中课程过程考核占总成绩的30%，分别由课堂表现、课后作业、上机情况进行评定；期末考试成绩占总成绩的70%。各环节的比重如下。考核环节比重合计过程考核（平时成绩）课堂表现8%30%作业12%上机10%期末成绩期末测试70%70%总计100%100%7.2考核内容及要求本课程为考试课。考核内容及分值分配如下。考核方式考核内容分值课程目标总分值期末考试70%基础知识4～8目标1100分运算符、表达式与内置对象10～20目标2、4列表10～25目标2、4条件表达式10～20目标3循环结构5～20目标3、4函数5～15目标5过程考核30%课堂表现课堂测试、出勤情况8目标1、2、3、4、58分课后作业作业完成情况12目标2、3、512分上机上机出勤、上机表现及上机作业10目标1、2、3、4、510分7.3成绩评定1.课堂表现课堂表现总分8分，由课堂测试与课堂出勤情况评定。其中，课堂测试满分5分，以客观题（填空、选择、判断）为主，每学期随堂测试5~10次，每次测试1~2道题目；课堂出勤满分3分。2.课后作业课后作业总分12分，由作业完成情况评定。每学期布置作业4次，每次作业占3分，评分标准如下；评分标准分值标准描述课后作业3能够按时认真完成作业、作业态度认真、书写清楚、分析计算正确2能够按时完成作业、作业态度较好、书写较清楚、分析计算基本正确1能够按时完成作业、作业态度一般、书写不清楚、分析计算错误较多0不交作业或作业态度不认真、抄袭他人作业3.上机成绩上机成绩占所学课程的10%，即10分。根据学生的上机表现及上机编程作业，进行综合评定。具体评分标准如下表所示。评分标准分值标准描述上机表现（5）5无迟到、早退现象，态度端正，认真进行上机操作。4有迟到、早退现象或上机操作不够认真。3有迟到、早退现象且上机操作不认真。1有迟到、早退现象，上机操作不动手，浑水摸鱼。0旷课上机作业（5）5编程作业书写规范，能够正确运行，书写认真。4部分语句冗余，但能运行处结果，书写较认真。3部分语句错误，运行不出正确结果，书写不够认真。2运行不出结果，书写不认真，明显错误。0没有提交上机作业。4.期末考试采用闭卷考试形式进行，期末成绩为百分制，计入总成绩时乘以70%，由教务处安排考试流程，考试内容须覆盖支撑全部毕业要求指标的授课内容，考试完成后在综合教务系统中按照设定的占比系数录入成绩。八、课程评价与持续改进8.1课程评价课程评价周期定为每1年评价一次。设置达成情况目标值，采用成绩分析法进行评价。课程达成评价根据数据科学与大数据技术专业课程达成评价方法进行计算，评价结果用于持续改进。大数据科学系负责人组织教师实施课程评价，制定持续改进措施，监督持续改进过程。课程负责人负责撰写课程考核总结报告，实施课程评价持续改进。8.2持续改进1）日常教学：根据学生学习情况，教师采取座谈会、与学生单独交流，及时调整教学方法、进度，做出教学