《Python Web 开发从入门到实践（FastAPI+Bootstrap）》教案

课程教案课程名称PythonWeb开发从入门到实践课程代码001002主讲教师钱彬教师职称副研究员教学单位南京理工大学2026年8月10日课程教案课程简介课程名称PythonWeb开发从入门到实践总学分：2学分总学时：24学时其中：讲课16学时实践8学时课程类别必修课()选修课(√)公共课（）学科课（√）专业课（）实践课（）全校任选课（）授课对象计算机科学与技术、软件工程等相关专业考核方式考核方式：考查（大作业/项目答辩）成绩评定：平时成绩（考勤、实验）占总成绩的40%；期末大作业（完整Web项目及部署）占总成绩的60%。教学目的和要求教学目的：本课程以构建企业级门户网站为载体，系统讲解基于Python语言的现代化Web开发技术栈。课程围绕高性能异步框架FastAPI与前端框架Bootstrap5展开，涵盖数据库建模（SQLModel）、后台管理（SQLAdmin）、用户认证（JWT）、异步任务处理以及AI应用集成（OpenCV/LLM）。旨在培养学生具备独立进行Web全栈开发、系统架构设计及生产环境部署的工程实践能力。教学要求：1、掌握PythonWeb开发环境搭建及FastAPI框架的核心运行机制；2、熟练运用SQLModel进行数据库ORM建模及Alembic版本控制；3、掌握前后端分离架构下的模板渲染、静态资源管理及RESTfulAPI设计；4、具备集成第三方服务（如AI模型、办公自动化）及云服务器部署的实战能力。教学重点和难点教学重点：FastAPI依赖注入系统、异步编程模式（Async/Await）、SQLModel数据库交互、Jinja2模板与Bootstrap前端整合、JWT用户认证体系、Nginx反向代理部署。教学难点：异步非阻塞I/O的理解与应用、复杂数据库关系（一对多）的处理、用户鉴权与路由保护机制、生产环境下的安全配置（HTTPS/SSL）。教材、参考书《PythonWeb开发从入门到实践（FastAPI+Bootstrap）-微课视频版》，钱彬、沈肖波著，清华大学出版社。注：此页针对课程整体内容进行填写课程教案第1学时—第4学时教学内容第一部分基础篇（第1-2章）

一、开发环境搭建

（一）Python解释器安装与虚拟环境配置

（二）FastAPI与Uvicorn安装

（三）VSCode开发工具配置

（四）第一个FastAPI应用（HelloWorld）与API文档体验

二、基础语法回顾与前端基础

（一）Python核心语法（装饰器、类型提示）

（二）HTML5、CSS3与JavaScript基础

（三）Bootstrap5栅格系统与组件

（四）实战项目：在线Web计算器教学目的要求1.掌握PythonWeb开发环境的标准化搭建流程；2.理解FastAPI的基本路由机制；3.掌握前端基础技术及Bootstrap框架的使用，能够实现简单的前后端交互。教学重点难点重点：虚拟环境管理，FastAPI路由定义，Bootstrap响应式布局。难点：Python装饰器的原理与应用，前后端数据交互流程。教学设计采用PPT讲解核心概念，结合IDE现场演示环境搭建与代码编写，引导学生完成HelloWorld及计算器案例。课后延伸学生课后需在本地完成开发环境配置，并复现“在线Web计算器”项目，提交运行截图。备注（其他需补充说明的内容）课程教案第5学时—第8学时教学内容第二部分开发篇（第3-5章）

一、项目框架设计

（一）项目目录结构规范

（二）APIRouter模块化路由配置

（三）Jinja2模板引擎与静态资源挂载

二、数据库建模与后台管理集成

（一）SQLModelORM基础与模型定义

（二）Alembic数据库版本控制与迁移

（三）SQLAdmin后台管理系统集成与汉化

（四）开发“公司简介”模块：从数据库到前端渲染教学目的要求1.理解企业级Web项目的目录结构设计；2.掌握使用SQLModel进行数据库建模的方法；3.学会使用Alembic管理数据库变更；4.能够集成SQLAdmin实现可视化的后台数据管理。教学重点难点重点：模块化路由设计，ORM模型定义，Jinja2模板继承。难点：Alembic迁移脚本的生成与执行，SQLAdmin的自定义配置。教学设计通过代码演示项目骨架的搭建，重点讲解数据库迁移的工作流，展示从后台添加数据到前台显示的完整链路。课后延伸完成企业门户网站项目的基础框架搭建，实现公司简介模块的后台管理与前台展示。备注（其他需补充说明的内容）课程教案第9学时—第12学时教学内容第二部分开发篇（第6-7章）

一、开发“新闻动态”模块

（一）TinyMCE富文本编辑器集成

（二）富文本图片上传接口开发

（三）新闻列表分页逻辑实现

（四）新闻详情页渲染与图片自适应

二、开发“产品中心”模块

（一）“一对多”数据库关系建模（产品与类别）

（二）复杂查询逻辑（多维筛选、模糊搜索）

（三）Jinja2自定义过滤器（关键词高亮）教学目的要求1.掌握富文本内容的存储与展示处理；2.理解并实现数据库的一对多关系；3.掌握Web应用中常见的分页、搜索、筛选功能的后端逻辑与前端实现。教学重点难点重点：富文本编辑器集成，一对多关系建模，复杂SQL查询语句构建。难点：分页算法逻辑，搜索关键词高亮过滤器的实现。教学设计结合实际业务场景，演示富文本编辑器的配置与文件上传处理，对比讲解单表查询与关联查询的区别。课后延伸完善新闻与产品模块，实现带有分页、搜索和筛选功能的前端页面。备注（其他需补充说明的内容）课程教案第13学时—第16学时教学内容第二部分开发篇（第8-9章）

一、开发“人才招聘”模块与办公自动化

（一）表单提交与文件上传（Form与UploadFile）

（二）FastAPI后台任务（BackgroundTasks）

（三）OpenPyXL自动化生成Excel报表

二、开发“认证系统”模块

（一）用户模型与密码哈希（bcrypt）

（二）JWT令牌生成与解析

（三）依赖注入（DependencyInjection）实现路由保护

（四）后台登录/登出逻辑实现教学目的要求1.掌握文件上传的处理方法；2.理解异步后台任务的应用场景；3.掌握Web安全核心机制，包括密码加密存储、JWT认证流程及基于依赖注入的权限控制。教学重点难点重点：Form表单处理，JWT认证流程，FastAPI依赖注入系统。难点：后台任务的异步执行机制，JWT令牌的签发与校验逻辑，Cookie安全设置。教学设计重点演示后台任务在处理耗时操作（如Excel导出）中的优势，详细剖析JWT认证的全流程代码实现。课后延伸实现简历投递功能及自动归档，完成后台管理系统的登录认证保护。备注（其他需补充说明的内容）课程教案第17学时—第20学时教学内容第二部分开发篇（第10-11章）

一、开发“服务支持”模块（API与AI集成）

（一）API用户体系与Key管理

（二）接口速率限制与鉴权

（三）集成OpenCV实现二维码生成与解码服务

二、开发“首页”模块与性能优化

（一）数据聚合与展示

（二）服务端缓存（FastAPI-Cache）应用

（三）大语言模型（LLM）API集成实现智能客服教学目的要求1.了解对外API服务的设计规范与限流策略；2.掌握将AI算法（CV/LLM）集成到Web应用的方法；3.理解服务端缓存对提升Web性能的重要性。教学重点难点重点：API鉴权与限流，OpenCV库调用，大模型接口对接。难点：图像数据的二进制流处理，大模型提示词工程与上下文管理。教学设计展示如何将Python强大的AI生态（OpenCV）封装为Web服务，演示缓存对页面加载速度的提升效果。课后延伸完成在线二维码工具的开发，并集成智能客服功能。备注（其他需补充说明的内容）课程教案第21学时—第24学时教学内容第三部分部署篇（第12章）

一、Web部署架构与原理

（一）生产环境与开发环境的差异

（二）Nginx反向代理机制

二、云服务器部署实战

（一）WindowsServer环境初始化与依赖安装

（二）Nginx安装与反向代理配置

（三）域名解析与SSL证书申请

（四）HTTPS安全访问配置教学目的要求1.理解Web应用的生产环境部署架构；2.掌握Nginx反向代理服务器的配置方法；3.具备将本地项目迁移至云服务器并