项目 10 科学计算基础教案

序号：19章节名称项目10科学计算基础（一）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识别NumPy数组的基本属性（ndim、shape等），掌握NumPy数组的创建方法（从现有数据、生成序列、随机生成等）。理解索引和切片的机制，掌握一维数组和多维数组的索引与切片操作。能力目标1.能根据需求创建不同类型的NumPy数组，并正确获取数组的基本属性信息。

2.能运用索引和切片访问数组的特定元素或子集，解决实际数据处理问题（如天气数据管理、学生成绩查询）素质目标1.培养对科学数据的敏感性，灵活选择数组创建方法；增强逻辑思维，用索引和切片高效处理数据。2.养成规范编程习惯，注重代码的可读性和高效性。教学内容主要内容1.NumPy库的基本使用，数组的创建（array函数、特殊数组生成函数、随机数组生成函数），数组基本属性（shape、dtype等），数组创建的任务演练与巩固。

2.一维数组的索引与切片，多维数组的索引与切片，索引赋值，天气数据管理实操，学生成绩查询系统任务巩固。重点NumPy数组的创建方法；索引和切片的正确应用。难点多维数组的索引与切片逻辑；数组创建时数据类型和形状的一致性。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创建不同类型的Numpy数组能熟练运用切片操作能使用索引访问数组的特定元素或子集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气象学家分析一周气温数据的场景，提问：如何用NumPy创建数组存储气温数据并进行后续处理？结合学生成绩管理系统场景，提问：如何快速获取特定学生或课程的成绩？【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1NumPy数组基础：讲解NumPy库的作用，数组创建规则（数据类型、形状一致性），安装与导入方法。PPT讲解、代码演示记录要点，观察演示15分钟知识讲解2数组创建方法：介绍array函数、arange、linspace等特殊数组生成函数，rand、randint等随机数组生成函数，演示数组属性（shape、dtype等）的获取。【课程思政】培养严谨态度，注重规则理解PPT讲解、代码演示记录要点，观察演示15分钟实操演练实现例1.1（创建奇偶数数组）、例1.2（创建随机数组）及身体质量指数计算实训中的数组创建任务。【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.索引与切片（15分钟）：讲解一维数组的正向/反向索引、切片规则，多维数组的多维度索引与切片方法，演示索引赋值操作。2.结合天气数据管理案例说明索引与切片的应用。【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分钟实操演练任务：完成例1.3（天气数据管理）及学生成绩查询简易系统的切片操作任务。【课程思政】提升问题解决能力，感受编程实用性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NumPy数组创建、索引及切片的核心要点