数据采集与预处理技术-P2T3-教案

授课教案20—20学年第学期_______学院________专业课程名称数据采集与预处理技术任课教师授课形式理论教学□课内实践□理论+实践☑习题复习□考核评价□其他活动□课时安排2学时（90分钟）序号6授课日期月日月日月日月日授课班级2026级相关专业教学班授课地点实训机房（多媒体）教学内容：项目二任务三Python进阶编程课程思政设计：1.工程协作意识——函数要有文档字符串，命名要能看出职责。课堂讲清代码写出来不只是给自己看，能被同事读懂才算完成。2.复用与效率——三个平台的清洗逻辑相同，就抽成同一个函数。课堂讲清重复劳动是工程上的浪费，抽象出来是为了把精力留给真正不同的地方。3.责任与边界——封装把敏感数据收进对象内部，只留受校验的接口。课堂讲清权限收窄不是不信任，而是让每一次修改都可追溯。4.容错与担当——异常处理的意义不是掩盖错误，而是让程序在出错时给出可辨认的结果。课堂讲清出现问题时如实报出、留痕可查，是技术人员的基本担当。教学目标：知识目标：能说出函数的定义结构以及单一职责原则的含义；能说出位置参数、默认参数、关键字参数与可变参数四种参数形式的写法与适用场合；能说出类与对象的关系，以及构造方法中self参数的作用；能说出继承与封装各自解决什么问题；能说出异常处理的基本结构，以及自定义异常的写法与抛出方式。能力目标：能把一段重复出现的处理逻辑封装为函数并写出文档字符串；能为一个业务实体设计包含属性与方法的类；能用继承复用已有类并重写其中需要变化的方法；能在程序中捕获具体异常并给出可辨认的返回结果。素质目标：养成写函数就写文档字符串的习惯；养成一个函数只做一件事的习惯；养成对可能出错的操作预先设防、对出错情况如实记录的习惯。教学重难点及解决方法：教学重点：函数的定义与四种参数形式；类的定义、构造方法与对象的使用；try与except的结构及多种异常的分别处理。教学难点：封装中私有属性与对外接口的关系；多个except块的排列顺序及其原因；继承中父类构造方法的调用时机。学生常把通用异常写在具体异常之前，也常在子类构造方法中漏掉对父类构造方法的调用。解决方法：针对难点：多个except的排列用现场演示来教——把通用异常放到最前面运行一次，学生看到针对具体异常的处理块确实一次都没执行，顺序的道理由运行结果给出；子类构造方法漏调父类这一处，用报错信息反推，学生读到属性不存在的报错就知道哪里漏了。针对重点问题：采用边讲边练，每讲完一个语法点即在机房同步敲一遍，教师巡看每行输出；四种参数形式做成一张对照表投屏，学生照表写调用；讲封装时把直接访问私有属性会报什么错现场演示一次，学生看到报错才理解接口的意义；课后按随堂检测结果推送分层强化练习。教学环境及平台：实训机房（多媒体），人手一机，配备投影与广播教学系统；课程在线教学平台。软件与工具：Python3运行环境、文本编辑器。数据与素材：教材示例商品数据（智能手机、无线耳机、平板电脑三种商品，含各自的编号、单价与库存）。教学资源：①教材《数据采集与预处理技术》第36–47页正文与示例代码；②本课程课件（含四种参数形式对照表、订单管理系统的类关系图、异常类型对照表）；③课程在线教学平台（预习测验、随堂练习、课后答疑）与课程AI智能体。学习效果评价方式：过程性评价40%＋终结性评价60%的综合评价方式，本次课成绩计入平时成绩，对应其中三项：①课堂实操（主要部分）：完成订单管理程序的编写与运行，按函数封装合理性、类设计合理性、异常处理完整性三项评分；②随堂测验：下课前5题（单一职责的含义、默认参数的写法、self的作用、多个except的排列顺序、自定义异常的继承关系），平台自动批改，当场讲评错误率最高的一题；③课后作业：提交订单管理程序的源码与运行结果，并说明其中自定义异常在什么条件下被抛出。课前预习：平台3道诊断题（函数怎么定义、类怎么创建），统计错误率用于调整讲授重点。课后小结：填表说明：1.序号，指该课程授课的顺序号，应与授课计划一致；2.授课形式在相应的选项打“√”。教学内容及过程时间分配方法及手段思政元素【教师活动】1.给出情境：公司同时在三个电商平台开店，小同事接到任务，要把三个平台的订单数据都清洗一遍。2.讲他做第一遍时的做法：把清洗代码原样抄了三份，只把读取数据那一行换了换。3.提问：三个平台的清洗规则一旦要改，这段代码要改几处？让学生先算。4.讲他做第二遍时的做法：把清洗逻辑收进一个函数，三个平台各调一次。5.讲随之而来的第二个问题：商品、订单、库存这些东西都有各自的信息和能做的动作，散在变量里越写越乱。6.点明本任务要讲的三件事：函数、面向对象、异常处理——分别解决重复、组织与容错。【学生活动】听情境并记录小同事前后两种做法的差别；回答改一次规则要动几处；说出自己写代码时遇到过的重复劳动。【设计意图】对应知识目标1。用同一条故事线承接前两个任务，函数、类、异常三件事先各对应到一个具体痛点，学生带着问题进入而不是先学语法再找用途；让学生自己算改几处，重复劳动的代价由学生算出来；把三件事的各自职责讲在开头，后面每讲完一件都能回到这一页。环节一情境导入：三个平台同一套逻辑（8分钟）情境导入任务驱动法（投屏＋讲述）复用意识：重复劳动是浪费【教师活动】1.给定义：函数是把一段代码组织好、可重复使用的代码块，用来实现一个特定的功能。2.讲三部分结构：函数名、参数列表、函数体，用def关键字定义，用return返回结果。3.讲单一职责原则：一个函数只完成一个明确的任务，讲清这样做之后改一处不会牵动别处。4.投屏演示订单金额函数的完整写法：接收单价、数量、折扣率三个参数，折扣率给了默认值，不传就按无折扣算。5.逐行讲清文档字符串的写法：用三引号包起来，放在函数定义的第一行，写清楚功能、参数含义与返回值。6.并列演示三种调用方式：只传必需的参数、按顺序传全部参数、用参数名等于值的形式传参数。7.讲清后一种叫关键字参数，顺序可以调换，别人读代码时一眼能看出每个值是什么。8.提问：这个函数改名为calculate好不好？引导学生说出函数名要能看出职责。【学生活动】记录函数的结构三部分；说出单一职责原则的含义；说出三种调用方式各自的写法；对函数名该怎么起发表看法。【设计意图】对应知识目标1，落实重点函数的定义。先讲单一职责再讲写法，学生知道为什么要有函数才愿意把逻辑拆开；文档字符串与命名放在一起讲，两者都是给别人看的部分，呼应思政中的工程协作；三种调用方式并列演示，学生看到的是同一个函数的三种用法而不是三个函数。环节二函数把逻辑收成一个名字（15分钟）讲授＋板书直观演示法（投屏＋同步敲）协作意识：代码写给人看【教师活动】1.点明四种参数形式：位置参数、默认参数、关键字参数、可变参数，并列成对照表投屏。2.讲位置参数：按照参数定义的顺序依次传入，个数要对得上。3.讲默认参数：定义函数时给参数指定默认值，调用时可以省略。投屏演示问候函数的两种调用结果。4.讲清默认参数必须写在普通参数之后，否则语法上就通不过。5.讲第一种可变参数：用一个星号接收任意数量的位置参数，函数内部把它们当作一个序列来处理。6.投屏演示多件商品总价的计算，传两件与传四件都能算出结果，学生看清参数个数不必事先确定。7.讲第二种可变参数：用两个星号接收任意数量的关键字参数，函数内部把它们当作一个字典来处理。8.讲四种参数同时出现时的排列顺序：普通参数、默认参数、一个星号的可变参数、两个星号的可变参数。9.提问：调用者手上的数据个数不确定时，该用哪种参数？让学生回答。【学生活动】记录四种参数形式的写法；说出默认参数必须排在哪里；说出参数个数不确定时该用哪一种；观察传两件与传四件的运行结果。【设计意图】对应知识目标2。四种形式并列成表而不是逐个讲完再总结，学生手上有对照，写代码时可以照表套；可变参数用同一个函数传不同个数的现场演示，灵活性由结果说明；排列顺序作为一条硬规则单独交代，配合默认参数必须靠后的演示，学生知道这是语法要求而不是风格建议。环节三四种参数与它们的排列顺序（12分钟）讲授＋板书对照表讲练结合规范意识：写法有规矩才好协作【教师活动】1.讲面向对象的视角：程序由一组相互协作的对象组成，每个对象都有自己的属性与能做的动作。2.讲类与对象的关系：类是对象的模板，对象是类的具体实例，同一个类造出来的对象属性各不相同。3.讲命名约定：类名通常采用每个单词首字母大写的形式。4.投屏演示商品类的完整写法：用class关键字定义，构造方法中接收名称、价格、库存三个参数并挂到对象自己身上。5.讲清self参数是对当前对象自身的引用，通过它才能访问对象的属性与方法。6.讲两个方法：一个返回格式化后的商品信息，一个模拟销售过程——先检查库存是否充足，充足就扣减并返回成功，否则返回失败。7.演示创建对象与调用方法的语法：用类名加括号造对象，用点号访问属性、调用方法。8.现场造出手机与耳机两个对象并各自打印信息，学生看清两个对象互不影响。9.讲这样组织的好处：相关的信息与操作装在一起，改一个对象的属性不会牵动别的对象。【学生活动】记录类的定义结构与self的作用；说出类与对象的关系；观察两个对象的打印结果并说出它们是否互相影响；跟着造一个对象并调用它的方法。【设计意图】对应知识目标3，落实重点类的定义与使用。先讲类与对象的关系再讲写法，学生知道模板与实例的区别才不会把两者混为一谈；self单独讲并配合点号访问演示，引用的含义落到具体动作上；现场造两个互不影响的对象，封装带来的独立性由运行结果给出。环节四类与对象把信息和动作装在一起（15分钟）讲授＋板书直观演示法（投屏＋同步敲）组织能力：结构清晰才谈得上维护【教师活动】1.讲继承要解决的问题：不同类型的商品有共同的属性，又各有自己特有的属性，全部重写一遍就是浪费。2.讲写法：定义子类时把父类名写在子类名后面的括号里。3.投屏演示电子产品类的写法：在构造方法中先调用父类构造方法初始化共有属性，再初始化品牌与保修期两个特有属性。4.单独强调调用父类构造方法这一步不能漏，漏了之后共有属性就不存在。5.讲方法重写：子类可以重写父类的方法，讲清重写时先取到父类的结果再往上追加信息，是常见做法。6.演示调用子类对象的方法时执行的是重写后的版本，讲清这就是多态的体现。7.讲封装：把对象的内部实现细节收起来，只对外提供必要的访问接口。8.投屏演示银行账户类的写法：余额设为私有属性，外部只能看余额、存款、取款三个方法改变它。9.现场演示直接访问私有属性时报出的错误，讲清报错本身就说明保护生效了。10.讲两个方法内部的校验逻辑：存款金额必须为正数，取款金额不能超过余额。【学生活动】记录继承与封装的写法；说出子类构造方法中不能漏掉哪一步；观察直接访问私有属性时的报错并说出它说明什么；说出两个账户方法中各自的校验条件。【设计意图】对应知识目标4，突破难点两处。子类漏调父类构造这一处用报错反推，学生读到属性不存在的提示就知道问题出在哪；封装的保护作用用现场报错来呈现，抽象的收窄权限变成了看得见的报错信息，呼应思政中的责任边界；两个概念按复用与保护两条线索分列，学生不会把它们当成同一种机制。环节五继承与封装复用与保护（12分钟）讲授＋板书直观演示法（投屏＋同步敲）责任边界：接口收窄为可追溯【教师活动】1.讲异常的概念：程序运行时遇到的意外情况，如文件不存在、除数为零、类型不对；不处理就会让程序直接终止。2.讲基本结构：把可能出问题的代码放进try块，出问题时跳到对应的except块去处理，没出问题就跳过except。3.投屏演示除法函数的写法：捕获除零异常后打印提示并返回一个可辨认的空结果，而不是让程序崩溃。4.讲常见异常类型：文件不存在、下标越界、键不存在，各自对应不同的异常名。5.讲多个except的排列顺序：具体的写在前面，通用的写在最后。6.现场演示把通用异常放到最前面运行一次，学生看到具体异常的处理块一次都没有执行，顺序的道理由结果给出。7.讲else与finally：前者在没有异常时执行，后者无论是否异常都会执行，常用于关闭文件这类收尾动作。8.讲自定义异常：继承Exception即可，可以在其中带上商品名称、请求数量、可用库存这类上下文信息。9.投屏演示库存不足异常类的写法，讲清用raise在检测到条件不满足时抛出。10.布置实操任务：按教材第36–47页的任务实施，完成电商订单管理系统，包含订单异常基类、库存不足异常、商品类、订单类与订单管理器五个部分。11.讲清系统设计：每个类只管一件事；商品负责自己的库存，订单负责自己的金额与状态，管理器负责协调。12.运行示例，逐行核对输出：三种商品入库，前两个订单创建成功，第三个请求数量超过库存触发异常被捕获并打印失败信息，随后支付与统计。13.教师巡看，重点检查三处：子类构造方法中父类构造方法的调用、多个except的排列顺序、自定义异常是否在条件满足时才抛出。【学生活动】独立完成订单管理系统的编写与运行；逐行核对输出，不符则回看上一步；说出第三个订单为什么创建失败；记录三处检查结果。【设计意图】对应能力目标1～4，属形成性评价。异常处理的顺序用现场反例来教，学生看到具体块确实被跳过，规则就不再是背诵内容；自定义异常带上上下文信息这一设计，为后续排查留下凭据，呼应思政中的容错与担当；巡看三处对应本节的three个难点，检查落在具体动作上。环节六异常处理与上机实操（23分钟）演示—实操—巡视任务驱动法（机房实操）容错担当：出错如实报留痕可追溯【教师活动】1.引导学生用三句话小结：①一个函数只做一件事；②子类构造要先调父类构造；③具体异常在前、通用异常在后。2.板书知识框架：函数与参数→类与对象→继承与封装→异常处理→订单管理系统，学生拍照记录。3.课程在线教学平台推送当堂检测5题（单一职责的含义、默认参数的写法、self的作用、多个except的排列顺序、自定义异常的继承关系），限时5分钟，系统自动批改，当场讲评错误率最高的一题。4.布置作业并预告：下一任务讲各类文件的读写，请课前把教材第48–64页文件操作基础部分先看一遍。【学生活动】口述三句话小结；独立完成检测；记