Python程序设计基础及应用（微课版）教学大纲

Python程序设计基础及应用教学大纲课程名称：Python语言程序设计学分：4 学时：64（理论：42，实验学时：22）一、课程简介《Python语言程序设计》是计算机类专业本科生专业必修课程。课程系统讲授Python语法知识、程序流程控制、基本数据类型与容器类型、函数、类、文件和文件夹操作、数据分析、数据可视化及网络爬虫基础知识，阐释面向对象编程与函数式编程两大编程思想与设计模式，夯实学生程序设计理论基础。通过课程学习，学生可熟练运用Python运算符、内置函数及数据类型解决实际问题，具备数据类型辨析与合理选用能力；掌握分支、循环、函数及类的设计实现方法，规范完成文本文件读写并了解二进制文件操作，具备程序开发与调试能力，可独立编制百行级专业实用程序。课程注重培养学生计算思维、工程实践与动手实操能力，引导学生熟知Python开发规范与行业标准，养成规范化编程习惯，树立严谨务实的实践意识、标准合规的质量意识与精益求精的创新素养，为后续专业学习、软件开发及职业发展筑牢基础。二、教学内容概述 2.1理论内容1、绪论（理论2学时，实验2学时）(1)Python语言简介(2)开发环境安装和使用(3)模块、包和库(4)Python程序结构及开发过程(5)Python程序运行方式教学要求：通过本章节学习，学生能了解Python语言的特点；了解Python开发环境的安装和使用；理解模块、库和包的概念，学会扩展库的安装与库中对象的导入和使用方法；掌握Python程序的结构和运行方式，为后续编程实践奠定坚实的语言基础。教学方法：讲授法、案例法、项目式等教学方法。2、语言基础（理论4学时）(1)标识符和变量(2)运算符与表达式(3)基本输入输出(4)编码规范教学要求：通过本章节学习，学生能熟练掌握常用的内置对象，理解常量和变量的概念及Python的存储机制，记住Python变量的命名规则；知道Python支持的常用数据类型；熟练掌握Python的运算符与表达式，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符及部分合成运算符的使用；了解Python的关键字；学会input()和print()函数的使用；掌握PEP8编程规范，为后续编写规范、高效的Python程序奠定坚实基础。教学方法：讲授法、案例法、对比分析法等教学方法。3、程序流程控制（理论4学时，实验2学时）(1)条件表达式(2)选择结构(3)循环结构(4)异常处理教学要求：通过本章节学习，学生能熟练掌握单分支、双分支、多分支选择结构及选择结构嵌套的语法书写要求，掌握三元运算符的使用规则；能够读懂条件结构相关代码，并灵活运用条件结构编程实现问题求解；熟练掌握for循环、while循环的构造与使用方法，学会循环的优化技巧；理解break与continue语句的作用，能够读懂循环结构相关代码，并灵活运用循环结构编程实现问题求解，具备运用流程控制语法解决实际编程问题的核心能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。4、数值和字符串（理论4学时，实验2学时）(1)数值类型(2)字符串教学要求：通过本章节学习，学生能掌握整型、小数、布尔类型变量的特性与使用方法；掌握字符串的常用操作方法；学会灵活运用字符串方法解决文本处理类实际问题；在此过程中培养分析问题和解决问题的核心能力，形成基于Python数据类型处理实际业务场景的思维模式。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。5、容器类型（理论4学时，实验2学时）(1)列表(2)元组(3)字典(4)集合(5)元素封装与序列拆封教学要求：通过本章节学习，学生能熟练掌握列表对象的创建、删除、元素访问及常用方法的使用，理解列表支持的运算符，明确原址操作与非原址操作的核心区别，掌握列表推导式的编写规则，理解并熟练运用切片完成列表的各类操作；熟练掌握元组对象的创建、删除及其他类型到元组的转换方法，理解元组与列表的本质差异，掌握并理解生成器推导式的应用场景与用法；熟练掌握字典对象的创建、删除，字典元素、键、值的访问方式，字典元素的添加与修改；熟练掌握集合对象的创建、删除及其他类型数据到集合的转换，掌握集合方法的使用，能完成集合的并、交、差、对称差等运算，学会利用集合提取序列中的唯一元素；同时熟练掌握序列拆封，理解序列封装的核心要求，具备运用Python核心数据结构解决复杂数据处理问题的能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。6、函数（理论4学时，实验2学时）(1)函数的定义与使用(2)函数参数(3)变量作用域(4)lambda表达式(5)生成器函数(6)递归函数教学要求：通过本章节学习，学生能熟练掌握Python函数的定义语法规则，理解函数递归调用的执行逻辑与适用场景；掌握形参与实参的核心概念，熟练掌握位置参数、默认值参数、关键参数、长度可变参数的使用方法，以及传递参数时的序列解包技巧；熟练掌握全局变量与局部变量的定义、作用域及使用规范；熟练掌握lambda表达式声明匿名函数的语法，能够在lambda表达式中调用函数，并将lambda表达式作为函数参数传递；理解生成器函数的构造方式与惰性求值的核心特点；学会递归函数的设计思路与实际使用，具备灵活运用函数编程思想解决模块化、复用性编程问题的能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。7、类和对象（理论4学时，实验2学时）(1)类和对象的创建(2)封装(3)构造方法和析构方法(4)继承(5)多态教学要求：通过本章节学习，学生能熟练掌握Python类的定义语法、使用方式及对象的创建方法；掌握类的属性（实例属性、类属性）与方法的定义规则和调用方式；学会类方法、实例方法、静态方法的区分标准、定义格式与实际应用场景；学会构造方法的定义逻辑与使用技巧，能通过构造方法完成对象初始化；掌握继承的定义语法、父类属性/方法的继承与重写规则；掌握方法多态的实现方式与使用场景，具备运用面向对象编程思想设计模块化、可扩展程序的核心能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。8、文件和目录（理论4学时，实验2学时）(1)文件处理流程(2)文本文件读写(3)二进制文件读写(4)CSV和JSON文件读写(5)文件操作(6)目录操作教学要求：通过本章节学习，学生能熟悉Python文件处理的完整流程（打开-操作-关闭）及异常处理规范；学会文本文件（含编码处理）和二进制文件的读写方法；掌握CSV文件（csv模块）和JSON文件（json模块）的读写逻辑，能完成结构化数据的存储与解析；掌握os模块与os.path模块中文件/目录的常用操作函数，具备处理各类文件及目录管理的能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。数据分析基础（理论4学时，实验2学时）多维数组对象ndarray数组运算Pandas数据结构数据选择和运算数据清洗聚合运算数组读取和存储教学要求：理解ndarray核心概念与关键属性，掌握创建方法，区分与Python标准列表的差异及不同维度数组特征。掌握ndarray基本算术运算、广播机制及通用函数，能实现批量数据处理，明确数据类型转换规则。掌握Series和DataFrame的定义、属性及适用场景，明确二者区别与联系。熟练运用loc、iloc及条件筛选提取数据，掌握DataFrame基本运算及缺失值处理逻辑。掌握缺失值、重复值、异常值的常用处理方法，确保数据可靠。掌握常用聚合函数，能结合groupby 实现分类聚合，提取数据统计特征。熟练运用numpy、Pandas相关方法，实现不同格式数据的读 写及参数设置。教学方法：讲授法、案例法、项目式等教学方法。10、数据可视化基础（理论4学时，实验2学时）(1)数据可视化概述(2)pyplot绘图流程(3)基于函数的可视化操作(4)分类图(5)seaborn可视化(6)词云教学要求：通过本章节学习，学生能掌握Python数据可视化的核心绘图流程（数据准备-画布创建-绘图-样式设置-保存/展示），能够正确设置图表标题、坐标轴、图例、网格线等关键元素；学会matplotlib和seaborn库中直方图、柱状图、散点图、饼图、箱线图等常见绘图函数的参数配置与使用方法，学会词云（wordcloud库）的制作流程与样式定制，具备将数据转化为直观可视化图表的实战能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式、对比分析法等教学方法。11、网络爬虫基础（理论4学时，实验2学时）(1)网络爬虫简介(2)常用爬虫技术(3)爬虫基础(4)网页解析基础(5)lxml库使用教学要求：通过本章节学习，学生能熟悉Python网络爬虫的完整流程（请求发送-响应获取-内容解析-数据提取-数据存储）及爬虫合规性规范；掌握静态网页的核心解析方法（XPath、CSS选择器），理解HTML/XML文档的节点结构；学会使用lxml库解析网页内容，能基于XPath语法定位并提取目标数据，实现简单静态网页的爬取与数据整理，具备基础的网页数据采集能力。教学方法：讲授法、案例法、项目式等教学方法。2.2实验内容序号实验名称实验内容学时1anaconda安装和使用Anaconda的安装、配置和简单实用22容器和控制语句使用列表、元组、字典、集合的使用23字符串处理编写对字符串（正则表达式）进行操作的程序24函数使用函数的设计与使用25类的使用类的设计与使用26文件和文件夹操作二进制和文本文件的操作使用27异常处理异常处理程序的编写28数据可视化数据可视化库matplotlib的使用29数组使用数值计算工具numpy的使用210数据分析Pandas库的使用211网络爬虫lxml、requests库的使用2合计22三、考核与成绩评定考核结构：过程性考核（40%）+终结性考核（60%），两部分成绩累加为课程最终成绩，60分为合格线。核心目标：全面考核学生Python基础语法掌握、编程逻辑思维、独立编码能力、实用程序开发 能力，杜绝抄袭、AI直接生成代码，聚焦真实编程能力评价。过程性考核方案（40分）课堂出勤与互动：5分，考勤+课堂提问/代码演示组成。 全勤得满分，缺勤扣分；主动完成课堂代码实操、回答问题额外加分。随堂编程练习：10分，课上限时编码（15-30分钟/次）共5-8次练习，覆盖基础语法、循环、选择、函数、类、文件操作等基础知识点，现场提交源代码。阶段性作业：15分，课后独立编程作业，共3次阶段性作业，覆盖函数、类和文件等实用知识，单次5分。要求独立完成，禁止抄袭，提交代码+运行截图。代码调试与改错：10分，线上/线下实操考核，给定包含bug的Python代码，要求独立排查错误、修正并正常运行，考察代码理解与调试能力。终结性考核方案（60分）独立完成Python实用程序大作业，禁止团队合作，禁止抄袭他人代码、禁止直接使用AI生成完整代码。代码量要求：有效代码行数≥100行（不含空行、纯注释行，以实际可执行代码统计）。程序类型：必须