教學《Python應用程序設計》教學大綱A【易】2021-3

易建勛《Python應用程序設計》教學：教學大綱APAGE2頁共14頁《Python程序設計》課程簡介（ProgramDesignforPython）適用專業(yè)：全校文科、理工科專業(yè)基礎課（本科）學分：4總學時：84講授學時：56實踐學時（上機等）：28課程類別：專業(yè)基礎課修習類型：必修考核方式：考試先修課程：無課程教材：易建勛編著，Python應用程序設計，清華大學出版社，2021。內容簡介：本課程是全校各個專業(yè)的程序設計基礎課程，它是培養(yǎng)學生程序設計能力的一門重要基礎課程。課程內容一共14章，第1-6章著重介紹Python程序設計語言的基本語法知識，主要教學內容有：程序編寫和運行方法，軟件包安裝方法，基本數(shù)據(jù)類型，程序基本結構，標準函數(shù)的應用方法，自定義函數(shù)的設計方法，程序模塊的設計方法，文件的讀寫方法，面向對象的程序設計方法，程序運行錯誤的防止等。第7-14章是更深入的程序設計內容，以及Python程序設計語言在各個專業(yè)領域的應用案例，主要教學內容有：文本數(shù)據(jù)的分析方法，圖形用戶界面程序設計，簡單圖形繪制程序的設計，圖形可視化程序設計，數(shù)據(jù)庫程序設計，網(wǎng)絡爬蟲程序設計，大數(shù)據(jù)處理的程序設計，數(shù)據(jù)挖掘程序設計，簡單游戲程序設計，機器學習程序設計，圖像處理程序設計，科學計算程序設計等。通過本課程的學習，應當使學生掌握Python語言的基本特征，掌握程序設計的方法和步驟，并且對程序結構和功能能夠進行正確的解釋，從而培養(yǎng)學生利用Python程序語言解決專業(yè)實際問題的能力。制定人：職稱：時間：2021年3月

《Python程序設計》課程教學大綱A（ProgramDesignforPython）一、課程說明課程名稱Python程序設計課程英文ProgramDesignforPython課程編號課程類別公共基礎課先修課程無后續(xù)課程課程設計，專業(yè)課程總計學時84課程學分5講授學時56實踐學時28考核方式考試修習類型必修適用專業(yè)文科和理工科專業(yè)教學層次四年制大本生開課時間一年級開課院系二、教學目標和任務《Python程序設計》是為大學本科各個專業(yè)開設的一門專業(yè)基礎課，它是大學入門程序設計的重要課程。本課程從Python語言的基本實現(xiàn)入手，結合課程案例和上機實驗，系統(tǒng)地介紹Python程序語言的主要功能和編程技術。1、教學目標通過本課程的學習，使學生熟練掌握程序設計的基本方法。并且培養(yǎng)學生分析問題，設計算法，編程解決問題的能力。掌握程序的排錯方法，軟件包的安裝和使用方法，從而使學生學會利用程序語言去建模、解決一些專業(yè)的數(shù)據(jù)處理問題。提高學生的程序設計水平和計算機應用能力，為進一步的課程學習奠定良好的基礎。2、主要教學內容通過課程學習，學生應當了解和掌握以下教學內容：Python程序語言的基本特征，常用軟件包的安裝和升級方法，Python程序語言的語法規(guī)則，程序編寫和運行方法，軟件包安裝方法，基本數(shù)據(jù)類型，程序基本結構，標準函數(shù)的應用方法，自定義函數(shù)的設計方法，程序模塊的設計方法，文件的讀寫方法，面向對象的程序設計方法，程序運行錯誤的防止等。更深入的教學內容為Python程序設計語言在各個專業(yè)領域的應用案例，主要內容有：文本數(shù)據(jù)的分析方法，圖形用戶界面程序設計，簡單圖形繪制程序的設計，圖形可視化程序設計，數(shù)據(jù)庫程序設計，網(wǎng)絡爬蟲程序設計，大數(shù)據(jù)處理的程序設計，數(shù)據(jù)挖掘程序設計，簡單游戲程序設計，機器學習程序設計，圖像處理程序設計，科學計算程序設計等。三、教學建議課程教學中建議注意以下問題。1、教學內容選擇Python標準庫函數(shù)豐富，另外還有大量非常成熟的第三方軟件包，這對應用程序設計非常有利，但是也帶來了選擇難題。教材雖然提供了多種方案解決這些問題，但是教學中并不需要介紹所有程序設計模塊。建議每個章節(jié)重點介紹2個左右的程序設計模塊，其他模塊讓學生在課程實驗或課程設計中完成更好。2、教學要點第一部分基礎程序設計部分內容簡單，一般不存在學習困難。在第二部分應用程序設計中，由于涉及的軟件模塊較多，部分模塊會涉及到一些專業(yè)背景知識。因此，建議將教學重點放在核心函數(shù)的應用上。尤其是第三方軟件包中的核心函數(shù)，教學中可以重點介紹核心函數(shù)的功能，核心函數(shù)的主要參數(shù)，這些參數(shù)的含義，如何設置參數(shù)等。在今后的專業(yè)課程教學中，會講解到這些函數(shù)采用了那些算法。本課程的重點是程序設計，建議在教學中重點講解核心函數(shù)的使用方法，淡化函數(shù)的算法原理和專業(yè)背景知識。3、教學方法基礎教學部分，應當遵循簡單易學的原則；應用部分力求解決實際問題。教材列舉了600多個應用程序例題，教學中可以通過“案例-模仿-改進-創(chuàng)新”的學習方法，使學生快速掌握Python語言的程序設計方法。幫助學生利用所學程序設計知識，解決專業(yè)領域的具體問題。在教學中，應當鼓勵學生利用網(wǎng)絡資源和動手實驗來解決問題。四、教學內容和要求教學章節(jié)教學內容教學建議第1章基礎知識【6學時】1、Python運行環(huán)境（1）Python程序語言特征（2）Pythonshell運行環(huán)境（3）第三方軟件包安裝pip2、程序中的符號（1）變量命名方法【重點】（2）程序路徑【難點】3、程序語法規(guī)則（1）Python程序結構（2）Python語法規(guī)則【重點】文理全選第2章數(shù)據(jù)結構【6學時】1、數(shù)字和字符串（1）字符串2、列表和元組（1）列表基本操作【重點】（2）列表切片操作【重點】（3）元組基本操作【重點】3、字典和集合（1）字典【重點】文理全選第3章程序語句【6學時】1、順序語句（1）導入語句【重點】2、條件判斷語句（1）if-else條件判斷語句【重點】（2）if-elif多分枝判斷語句【重點】3、循環(huán)語句（1）for計數(shù)循環(huán)【重點】（2）while條件循環(huán)【重點】（3）循環(huán)中止（4）循環(huán)嵌套【重點，難點】文理全選第4章函數(shù)與模塊【6學時】1、函數(shù)程序設計（1）內置標準函數(shù)程序設計（2）自定義函數(shù)程序設計【重點，難點】（3）自定義模塊導入和調用【重點】2、簡單繪圖程序設計（1）海龜繪制基本圖形【重點】3、程序的迭代與遞歸【文科不選】（1）迭代程序特征（2）遞歸程序特征【重點，難點】4.4常用程序設計技巧（1）Python中要注意的坑【重點】文理全選第5章文件讀寫【6學時】1、TXT文件讀寫（1）讀取文件全部內容【重點】（2）向文件寫入數(shù)據(jù)【重點】2、CSV文件讀寫（1）CSV文件讀取【重點，難點】（2）CSV文件寫入3、Excel文件讀寫（1）Excel文件內容讀取【重點】（2）Excel文件寫入數(shù)據(jù)文理全選第6章深入編程【6學時】1、正則表達式（1）正則表達式運算符【難點】（2）正則表達式常用函數(shù)【難點】2、異常處理【文科單選】（1）程序錯誤原因【重點】（2）新手易犯錯誤【重點】3、異常處理語句try-except【重點】4、面向對象編程（1）類的構造（2）對象方法創(chuàng)建5、函數(shù)式編程（1）高階函數(shù)（2）匿名函數(shù)【重點，難點】工科全選文科單選第7章GUI程序設計【6學時】2、窗口程序設計（1）簡單窗口程序設計（2）事件驅動程序設計【重點】（3）組件簡易管理器pack3、常用組件設計（1）文字標簽組件Label【重點】（2）圖片標簽組件Label【重點】（3）單行文本框組件Entry（4）多行文本框組件Text4、GUI程序設計案例（1）案例：單選題窗口程序設計（2）案例：多選題窗口程序設計【重點】（3）案例：簡單計算器程序設計（4）案例：文本編輯器框架設計【重點】文理全選第8章文本分析程序設計【6學時】1、文本文件清洗（1）文本文件合并【重點】（2）文本文件去重【重點】（3）案例：唐詩生成姓名【重點】2、文本編碼處理（1）字符集的編碼（2）文本亂碼處理【重點】3、文本關鍵詞提?。?）案例：《全宋詞》關鍵詞提取【重點】（2）案例：《三國演義》關鍵詞提取【重點】文科全選工科不選第9章可視化程序設計【6學時】1、二維圖可視化Matplotlib【工科單選】（1）Matplotlib常用繪圖函數(shù)（2）案例：企業(yè)產(chǎn)值單折線圖【重點】（3）案例：氣溫變化多折線圖【重點】（4）案例：農(nóng)產(chǎn)品比例餅圖2、詞云圖可視化WordCloud（1）案例：普通詞云圖（2）案例：遮罩詞云圖【重點，難點】3、地圖可視化PyEcharts（1）案例：城市空氣質量地圖【重點】4、網(wǎng)絡圖可視化NetworkX（1）案例：《三國演義》社交網(wǎng)絡圖【重點】文科全選工科單選第10章數(shù)據(jù)庫程序設計【6學時】1、數(shù)據(jù)庫技術概述（1）數(shù)據(jù)庫的組成【重點】（2）數(shù)據(jù)庫的運算（3）SQL基本語法【重點】（4）SQL程序設計2、SQLite程序設計（1）SQLite數(shù)據(jù)庫特征【重點】（2）SQLite數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建【重點】（3）SQLite的增刪查改【重點，難點】（4）SQLite圖形管理工具【重點】（5）案例：應用案例3、MySQL程序設計（1）MySQL數(shù)據(jù)庫連接（2）MySQL的增刪查改【重點】文科全選工科不選第11章大數(shù)據(jù)程序設計【6學時】1、數(shù)據(jù)分析工具Pandas（1）Pandas數(shù)據(jù)類型（2）Pandas讀寫文件【重點，難點】（3）Pandas讀寫數(shù)據(jù)【重點】（4）Pandas數(shù)據(jù)統(tǒng)計【重點】2、數(shù)據(jù)獲?。?）獲取股票數(shù)據(jù)Tushare（2）網(wǎng)絡爬蟲原理【重點，難點】（3）網(wǎng)頁簡單爬取Newspaper【重點】（4）網(wǎng)頁爬取技術Requests【重點】（5）網(wǎng)頁解析技術BeautifulSoup【重點】（6）案例：爬取房源信息3、數(shù)據(jù)清洗（1）數(shù)據(jù)清洗技術【重點】（2）重復數(shù)據(jù)處理【重點】（3）缺失數(shù)據(jù)處理【重點】（4）異常數(shù)據(jù)處理（5）案例：股票數(shù)據(jù)本福特檢查【重點】4、數(shù)據(jù)挖掘（1）數(shù)據(jù)分布特征【重點】（2）案例：影片分類KNN【重點】（3）案例：城市聚類K-means【重點】（4）案例：產(chǎn)品銷售回歸分析【重點】工科全選文科不選第12章人工智能程序設計【6學時】1、機器學習（1）基本概念（2）機器學習過程【重點】2、機器學習：數(shù)據(jù)預處理（1）數(shù)據(jù)集加載【重點】（2）數(shù)據(jù)預處理【重點】3、機器學習：識別與預測（1）案例：識別鳶尾花-KNN模型【重點】（2）案例：預測乳腺癌-LR模型（3）案例：數(shù)字圖片的文本化【重點，難點】（4）案例：識別手寫數(shù)字-SVC模型工科全選文科不選第13章簡單游戲程序設計【6學時】1、游戲基本概念（1）游戲框架【重點】（2）創(chuàng)建畫面Surfaces【重點】2、游戲動畫（1）圖像畫面變換transform【重點】（2）畫面位塊復制blit【重點，難點】（3）精靈和精靈組sprite（4）精靈碰撞檢測【重點，難點】3、事件處理（1）獲取事件【重點】（2）鍵盤事件【重點】（3）鼠標事件（4）異常處理4、游戲案例（1）案例：配樂動畫【重點】（2）案例：抓魚游戲【重點，難點】工科全選文科不選第14章其他應用程序設計【6學時】1、圖像處理程序設計（1）案例：人物圖像特效處理【重點】（2）案例：B超圖像面積計算【重點，難點】（3）案例：圖像中的物體計數(shù)【難點】2、視頻處理程序設計（1）攝像頭視頻顯示與保存【重點】（2）案例：人臉的動態(tài)跟蹤【重點，難點】3、語音合成程序設計【文科單選】（1）TTS語音轉換原理（2）案例：文本朗讀pyttsx3【重點】（3）案例：文本朗讀WindowsAPI4、科學計算程序設計（1）積分運算編程【重點】（2）解線性方程組【重點】（3）解微分方程組（4）曲線擬合編程工科全選文科單選五、教學環(huán)節(jié)學時分配教學內容講授學時上機學時合計講課習題其它實驗上機其它第1章基礎知識426第2章數(shù)據(jù)結構426第3章程序語句426第4章函數(shù)與模塊426第5章文件讀寫426第6章深入編程426第7章GUI程序設計426第8章文本分析426第9章可視化程序設計426第10章數(shù)據(jù)庫程序設計426第11章大數(shù)據(jù)程序設計426第12章人工智能程序設計426第13章游戲程序設計426第14章應用程序設計44考試22合計562884六、實踐性教學內容安排要求本課程包含14個大類實驗。實驗項目類型學時實驗內容（選做）教學建議實驗1：Python基本操作驗證性21、Pythonshell操作2、IDLE操作3、文件路徑提前預習文理全做實驗2：數(shù)據(jù)結構實驗驗證性21、運算符操作2、字符串操作3、列表操作4、元組操作5、字典操作提前預習文理全做實驗3：程序結構實驗設計性21、模塊導入2、輸入/輸出語句3、if條件判斷編程4、for循環(huán)編程5、循環(huán)嵌套編程提前預習文理全做實驗4：函數(shù)與模塊程序設計設計性21、標準函數(shù)編程2、自定義函數(shù)編程3、自定義模塊設計4、迭代程序設計5、遞歸程序設計提前預習理工全做文科選做實驗5：文件讀寫程序設計設計性21、文本文件讀寫編程2、csv文件讀寫編程3、Excel文件讀寫編程提前預習文理全做實驗6：深入程序設計設計性21、正則表達式編程2、程序異常處理3、面向對象編程4、函數(shù)式編程提前預習理工全做文科不做實驗7：GUI程序設計設計性綜合性21、簡單窗口程序設計2、事件驅動程序設計3、標簽組件程序設計4、計算器程序設計5、文本編輯器程序設計提前預習文理全做實驗8：文本分析程序設計設計性綜合性21、文件合并程序設計2、唐詩取姓名程序設計3、姓名按筆畫拼音排序4、關鍵詞提取程序設計提前預習文科全做理工不做實驗9：可視化程序設計設計性綜合性21、折線圖程序額吉2、散點圖程序設計3、曲線圖程序設計4、詞云圖程序設計5、地圖程序設計6、社交網(wǎng)絡圖程序設計提前預習文科全做理工選做實驗10：數(shù)據(jù)庫程序設計設計性綜合性21、SQLite增刪查改2、SQLite圖形管理工具3、SQLite綜合應用4、SQL增刪查改提前預習文科全做理工選做實驗11：大數(shù)據(jù)程序設計設計性綜合性21、Pandas文件讀寫編程2、股票數(shù)據(jù)分析編程3、文理爬蟲程序設計4、數(shù)據(jù)清洗程序設計5、本福特檢查程序設計提前預習理工全做文科不做實驗12：人工智能程序設計設計性綜合性21、Sklearn機器學習編程2、數(shù)據(jù)預處理程序設計3、KNN模型程序設計4、圖片文本化程序設計5、識別手寫數(shù)字程序設計提前預習理工全做文科不做實驗13：游戲程序設計設計性綜合性21、游戲框架程序設計2、游戲繪圖程序設計3、游戲動畫程序設計4、精靈碰撞程序設計5、鍵盤事件程序設計提前預習理工全做文科不做實驗14：應用程序設計設計性綜合性21、圖像邊緣提取程序設計2、圖像光滑處理程序設計3、圖像面積計算程序設計4、全景圖拼接程序設計5、視頻捕捉程序設計6、語音播報程序設計提前預習理工全做文科選做七、相關