项目 10 科学计算基础教案

序号：20章节名称项目10科学计算基础（二）教学课时2授课班级人工智能2501、2502授课时间授课地点教学目标知识目标理解布尔索引的原理，掌握数据搜索与筛选的方法（np.argmax、np.where等函数）。掌握NumPy中数组的常用统计函数（sum、mean、max等），理解其在不同轴上的计算逻辑。能力目标1.能运用条件表达式和相关函数对数组进行数据搜索与筛选，解决实际问题（如健身数据筛选、学生成绩筛选）。2.能使用统计函数计算数组的常见统计信息（均值、方差等），对数据进行分析（如成绩统计分析）。素质目标培养对科学数据的敏感性，能够根据问题选择合适的计算方法和工具。增强数学思维和分析能力，能够通过编程解决实际的科学计算问题。提高综合运用工具的能力，能够灵活使用不同的库和工具解决复杂问题。培养严谨的科学计算态度，确保计算结果的准确性和代码的高效性。教学内容主要内容布尔索引，数据搜索函数（np.argmin、np.argmax、np.where等），数据搜索与筛选的任务实操与巩固。2.常用统计函数（sum、mean、min、max、var、std等），统计函数在不同轴上的计算，成绩统计分析实操与任务巩固。重点数据搜索与筛选的方法；统计函数的正确应用及轴参数的理解。难点多条件组合的布尔索引逻辑；统计函数在多维数组中轴参数的选择。教法改革教学方法讲授法、演示法、实操法、案例分析法教学手段多媒体教学、编程环境实操、任务驱动练习教学反思作业及学习评价表学习评价表评价内容自评同桌评师评能正确使用布尔索引实现数据搜索能熟练运用数据搜索函数能掌握常用统计函数的使用能积极回答教师的提问能积极参与小组讨论评价指标A．优秀B.一般C.较差二、教学设计教学步骤教学内容与情境设计教师活动学生活动时间分配情境导入结合健身数据筛选场景，提问：如何从大量健身数据中筛选出步数、心率等符合条件的记录？结合学生成绩统计场景，提问：如何快速计算班级成绩的平均分、最高分等信息？【课程思政】通过学习场景激发兴趣，培养探索精神引入场景、提问、明确目标思考问题，了解任务核心5分钟知识讲解1讲解布尔索引的原理及多条件组合。详细介绍

np.argmin、np.argmax、函数的功能和参数等。结合健身数据案例演示筛选操作。PPT讲解、代码演示记录要点，观察演示15分钟知识讲解2讲解简单的数据搜索与筛选。介绍np.where、np.extract等函数的使用，说明其参数的含义；结合代码进行演示。【课程思政】鼓励学生多尝试不同参数，培养其勇于探索的精神。PPT讲解、代码演示记录要点，观察演示15分钟实操演练安排学生完成例1.4（简单数据搜索与筛选）及学生成绩中优秀（>90）和不及格（<60）成绩的筛选任务。组织学生小组讨论，分享操作心得和遇到的问题及解决方法。【课程思政】锻炼动手能力，体会理论应用于实践巡回指导，解决代码问题、函数调用问题编写代码，运行调试，记录遇到的问题15分钟知识讲解31.讲解sum、mean、min、max、median、var、std等函数的用法，说明axis参数在多维数组中的作用（axis=0为列方向，axis=1为行方向），演示cumsum、cumprod等函数的应用。2.结合成绩统计案例说明统计函数的实际意义。【课程思政】培养逻辑思维，理解运算规则的重要性讲解算法模型，演示表达式计算编写代码，运行调试，记录遇到的问题10分钟实操演练完成例1.5（成绩统计分析）及自定义数组的统计分析任务（计算均值、方差等）。【课程思政】培养学生的分析能力和耐心，在不断尝试中追求更好的结果。指导学生处理算法模型参数、函数导入等问题记录算法特点和评估方法，分析案例中分类结果的优劣，思考如何改进。15分钟总结与作业1.总结数据搜索筛选和数组统计函数的核心要点。