《Python程序设计》教学大纲

《Python程序设计》教学大纲课程英文名PythonProgramming课程代码03M0257学分3.0总学时48理论学时28实验学时0上机学时20实践学时0课程类别学科基础课课程性质限选先修课程高级语言程序设计适用专业计算机科学与技术开课学院信息工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位Python语言是目前使用最广泛的高级程序设计语言之一，它是一种解释运行、面向对象、扩展性强的程序设计语言，是大学生学习计算机编程能力、理解计算机解决问题的方法的有效工具。通过本课程的学习，能使学生掌握Python语言的程序设计基础，掌握应用Python语言进行程序设计及数据分析的能力，通过多项实验的系统训练，为各种应用程序的开发奠定一个良好的基础。（二）课程目标在现代软件开发的框架中，Python语言因其简洁、高效和广泛的应用场景，成为开发者首选的编程语言之一。本课程将从基础到实践，帮助学生掌握Python语言的核心知识和编程技巧。在课程中，学生将学习Python的基本语法、数据结构、面向对象编程及常用库的应用，理解如何用Python解决实际问题。通过课程学习，学生不仅能够编写高效、清晰的Python程序，还能掌握进行数据分析、自动化脚本编写和Web开发等应用技能。同时，课程将介绍中国软件产业的发展现状，激发学生的创新思维，鼓励学生将Python技术应用于解决实际问题，推动自主研发，以应对全球技术竞争的挑战，培养学生成为具有全球视野和国家情怀的软件开发者。课程目标：掌握Python语言的基础知识：学生将学习Python语言的基本语法、数据类型、控制结构、函数与模块等基础内容，掌握Python语言的程序设计方法，能够编写简单的Python程序。具备数据分析与处理的能力：学生将掌握Python在数据分析中的应用，学习使用常用的Python库进行数据清洗、数据可视化和基本的数据分析，培养其数据思维与解决实际问题的能力。培养编程与解决实际问题的能力：通过课程中的多项实验与项目训练，学生将学会如何运用Python进行各种应用程序的开发，具备独立开发和调试程序的能力，能够将编程技术与实际需求相结合，解决实际问题。课程思政目标：拓宽学术视野，培养创新精神，通过编程语言规范，理解“没有规矩不成方圆”的理念。培养严谨的科学态度、细致的问题分析能力、勤于动手实践的优良品质。了解我国新一代人工智能战略，激发对人工智能、数据挖掘等前沿应用的兴趣。理解抢抓人工智能发展的重大战略机遇的重要性，培养创新思维。二、课程目标达成的途径与方法课程目标课程目标内容支撑毕业要求指标点目标达成的途径与方法教学内容课程目标1掌握Python语言的基础知识：学生将学习Python语言的基本语法、数据类型、控制结构、函数与模块等基础内容，掌握Python语言的程序设计方法，能够编写简单的Python程序。指标点2.2：能够运用数学、自然科学和计算机科学的基本原理分析对复杂工程问题进行正确表达。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业第1章.Python程序设计入门第2章.Python语言基础课程目标2具备数据分析与处理的能力：学生将掌握Python在数据分析中的应用，学习使用常用的Python库进行数据清洗、数据可视化和基本的数据分析，培养其数据思维与解决实际问题的能力。指标点3.1：能够掌握计算机系统的开发流程和开发技术，并了解影响设计目标和技术方案的各种因素。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业第3章.Python流程控制第4章.函数模块第5章.文件与异常处理第6章.面向对象编程课程目标3培养编程与解决实际问题的能力：通过课程中的多项实验与项目训练，学生将学会如何运用Python进行各种应用程序的开发，具备独立开发和调试程序的能力，能够将编程技术与实际需求相结合，解决实际问题。指标点5.2：能够针对具体的问题，选用或开发满足特定需求的计算机软硬件工具和设备，利用合适的信息资源，通过组合、选配、改进、二次开发等方式创造性地使用现代工具，对复杂工程问题进行分析、计算、设计、模拟和预测，并能够分析其局限性。1.课堂教学2.课堂讨论3.实验4.课外作业第7章.使用Python进行数据分析第8章.GUI编程和用户界面三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求2毕业要求3毕业要求5课程目标1L课程目标2L课程目标3L注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求1.Python程序设计入门1.1Python概述1.2Python开发环境的搭建基本要求：了解Python语言的发展历史、Python语言的特点以及Python程序的一般结构；理解Python程序上机的一般过程。（通过Python的语法强制缩进对齐，理解“没有规矩不成方圆”的理念。）2.Python语言基础2.1基础Python语法2.2数值2.3字符串2.4列表与序列2.5元组2.6字典2.3字符串2.4列表与序列2.5元组2.6字典2.7集合2.8正则表达式基本要求：了解Python的基本数据类型、变量定义、各种运算符的功能和优先级以及各种表达式的表示和计算。理解列表、元组、字典、集合的概念和特点；使用列表、元组、字典、集合简单应用。掌握Python输入输出语句的使用，Python语言程序设计过程。（通过Python的基本语法中的易错点，培养认真细致的工作态度。）3.Python流程控制3.1if语句3.2for循环3.3range()函数3.4while循环基本要求：掌握条件表达式、if-else语句、if-else嵌套语句，掌握多分支结构。掌握while语句、for语句的使用、range()内建函数、及循环控制语句的使用。了解列表解析。（通过流程控制的学习，培养缜密的逻辑思维和认真细致的工作态度。）4.函数模块4.1Python代码编写规范4.2自建模块4.3标准模块4.4巧用lambda表达式4.5Python工具箱基本要求：掌握函数定义与调用方法、递归调用，正确理解库的引用方式。（通过函数模块的学习，培养精益求精的工作态度。）5.文件与异常处理5.1文件的基本操作5.2指定目录下的文件操作5.3CSV文件5.4Excel文件5.5HTML文件5.6XML文件5.7异常处理基本要求：理解文件的概念；掌握文件的读写以及在程序设计中处理文件的基本方法。（通过文件和异常处理的学习，了解如何增加程序的鲁棒性，塑造精益求精的工匠精神。）6.面向对象编程6.1类的定义与使用6.2Python类与对象6.3继承基本要求：理解类与实例、属性与方法等基本概念，创建类及类实例。了解类的继承。（通过面向对象的设计理念，增加对实际问题建模的思考，培养勤于思考的品质。）7.使用Python进行数据分析9.1数据挖掘简介9.2为什么选择Python进行数据挖掘9.3Python的主要数据分析工具基本要求：了解数据分析和数据挖掘的概念，了解numpy、scipy、matplotlib、pandas相关库的应用。（分析如何借助Python第三方库，用简洁的代码进行实际问题的分析。结合我国GPD增长趋势分析相关的数据分析，激励学生树立文化自信，鼓励他们在未来的学习和工作中创新和实践）8.GUI编程和用户界面10.1Tkinter模块10.2网格布局管理器10.3GUI编程基本要求：掌握常见控件，理解和运用事件响应机制。（通过GUI实例的学习，理解如何在GUI编程中改善用户体验，培养精益求精的工匠精神。）五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标1Python程序设计入门1完成作业1：基本概念课程目标1课程思政目标12Python语言基础4+2完成作业2：语言基础完成实验1：熟悉上机环境课程目标1课程思政目标13Python流程控制5+4完成作业3：流程控制完成实验2：流程结构课程目标2课程思政目标24函数模块4+2完成作业4：函数课程目标2课程思政目标25文件与异常处理2+2完成作业5：文件完成实验3：Python的特征数据类型及操作、文件课程目标2课程思政目标26面向对象编程4+2完成作业6：类和对象完成实验4：函数与模块、面向对象设计课程目标2课程思政目标27使用Python进行数据分析5+5完成作业7：数据分析课程目标3课程思政目标38GUI编程和用户界面3+3完成作业8：GUI编程完成实验5：图形化界面设计、图形绘制、计算生态课程目标3课程思政目标3六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1熟悉上机环境2熟悉上机过程、掌握输入输出语句、掌握字符串。配置环境，编写简单程序验证性必做2流程结构4掌握if-else语句、循环语句及嵌套编写流程、循环、嵌套相关的程序验证性必做3Python的特征数据类型及操作、文件2掌握列表、元组、字典、集合，掌握文件读写方法掌握文件读写方法利用列表、元组、字典等结构，编写文件的读写操作程序验证性必做4函数与模块、面向对象设计4掌握函数的定义与调用方法、掌握创建类及类实例的方法编写程序，实现函数定义与调用，创建类及类实例综合性必做5图形化界面设计、图形绘制、计算生态8掌握常见控件的运用、用户事件响应，掌握简单图形绘制方法、掌握基本的标准库、了解常见的第三方库编写GUI，进行图形绘制验证性必做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式、成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等点名记录讨论发言记录作业批改成绩10%实验考核操作及实验报告操作成绩报告批改成绩20%期末考核开卷考试期末卷面成绩70%考核类别考查成绩登记方式百分制八、课程目标达成度评价方法课程目标教学环节成绩评定课程目标1讲授作业A10期末考试B10实验一实验成绩C10目标达成度1=（A1+B1+C1）/（A10+B10+C10）课程目标2讲授作业A20期末考试B20实验二、实验三、实验四实验成绩C20目标达成度2=（A2+B2+C2）/（A20+B20+C20）课程目标3讲授作业A30期末考试B30实验五实验成绩C30目标达成度3=（A3+B3+C3）/（C30+B30+C30）九、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材：[1]《Python程序设计实用教程》，杨连贺等：清华大学出版社，2018年06月出版