项目 11 数据运算操作教案

序号：21章节名称项目11数据运算操作（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掌握NumPy数组的添加（np.append()）、删除（np.delete()）操作及参数含义；理解数组形状修改（reshape()、resize()、shape属性）、展平（flatten()、ravel()）、分割与组合（hsplit/vsplit/hstack/vstack等）的函数用法。掌握数组算术运算（+、-、*、/及np.add()等函数）、广播机制的规则及应用场景；了解数学运算（abs()、exp()等）和比较运算（np.equal()）的用法。。能力目标1.能对数组进行元素增删、形状调整、分割组合，解决气象数据整理、成绩数据处理等实际问题。2.能运用算术运算和广播机制处理数组，完成成绩统计、数据比较等任务（如学生成绩总和与差异计算）。素质目标1.培养数据处理的逻辑性，根据任务需求选择高效的数组操作方法。2.提升代码优化意识，注重函数参数的合理使用与运算效率。教学内容主要内容1.修改数据集合-数组元素添加与删除：np.append()（补充气象数据）、np.delete()（删除异常值）的axis参数应用。-数组形状修改：reshape()（不改变原数组）、resize()（调整大小）、shape属性（直接修改）的对比；数组展平（flatten()与ravel()差异）。-数组分割与组合：hsplit/vsplit/split（按列/行分割）、hstack/vstack/concatenate（按轴组合）的实操（如成绩数据拆分合并）。2.数组运算操作-算术运算：元素级加减乘除（如成绩求和）、np.add()等函数与运算符的用法对比。-广播机制：标量与数组、不同形状数组运算的规则（shape补齐、轴匹配）及示例（如批量成绩加分）。-数学与比较运算：abs()（处理负分）、np.equal()（成绩是否相等判断）的应用。重点数组修改的核心函数（append()、reshape()、hstack()等）及轴参数设置。算术运算的元素级特性与广播机制的规则。难点1.数组分割组合时轴方向的逻辑理解；reshape()与resize()的功能差异。2.广播机制中形状不匹配的判断与处理。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掌握NumPy数组的添加和删除操作能掌握数组算术运算能熟悉数学运算和比较运算的用法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数据处理与学生成绩管理场景：如何补充缺失气温值、调整数据形状以便分析？如何快速计算成绩总和与差异？引出数组修改与运算的必要性？【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数组修改：讲解添加删除、形状修改、分割组合的函数用法，演示气象数据补充、成绩数据拆分的实例，对比reshape()与resize()的区别。PPT讲解、代码演示记录要点，观察演示15分钟知识讲解2数组分割与组合：hsplit/vsplit/split（按列/行分割）、hstack/vstack/concatenate（按轴组合）的实操（如成绩数据拆分合并）。【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分钟实操演练练习：创建奇偶数数组并垂直合并、展平；修改数组形状后水平合并（身体质量指数实训）。【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.数组运算：讲解算术运算、广播机制规则，演示成绩求和、批量加分的广播实例；介绍数学与比较运算的用法。【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分钟实操演练练习：计算两数组的和差积（例1.3）；利用广播实现标量与数组、数组间运算（成绩批量处理）。【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.总结数组修改与运算的核心方法及易错点（如轴参数、广播规