《Python程序設(shè)計A》教學(xué)大綱

《Python程序設(shè)計A》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08150261課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時：64學(xué)時（理論48學(xué)時，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時）先修課程：C程序設(shè)計后續(xù)課程：數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化適用專業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)開課單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明《Python程序設(shè)計A》是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課。該課程的主要任務(wù)是掌握Python語言的語法知識和編程思想，具備熟練的Python編程技能和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計能力，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識，熟練掌握閱讀和分析程序的方法和技巧，熟練掌握調(diào)試Python程序的方法；養(yǎng)成良好的程序設(shè)計風(fēng)格，能夠使用Python語言解決實(shí)際應(yīng)用問題，最終掌握發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力及自學(xué)新知識的能力，同時為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握Python語言中的語法基礎(chǔ)知識，熟練使用選擇語句和循環(huán)語句，掌握列表、元組、字典、集合和字符串等序列結(jié)構(gòu)的用法，掌握函數(shù)的使用、文件及目錄的操作，理解面向?qū)ο缶幊趟枷?，能夠使用Python語言解決相關(guān)工程問題。課程目標(biāo)2：掌握使用Python語言進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)的方法和技術(shù)，能夠根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際問題進(jìn)行方案設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)。課程目標(biāo)3：能夠針對大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，使用Python語言解決數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、可視化等問題，同時在實(shí)踐過程中積極培育社會主義核心價值觀，樹立正確的審美觀念和勞動觀念。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《Python程序設(shè)計A》課程教學(xué)目標(biāo)對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1．工程知識1.3掌握相關(guān)自然科學(xué)知識、工程基礎(chǔ)知識和思維方法，能夠?qū)⑵溆糜诮鉀Q數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，能夠?qū)?shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)知識用于對復(fù)雜工程問題解決方案的分析與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：掌握Python語言中的語法基礎(chǔ)知識，熟練使用選擇語句和循環(huán)語句，掌握列表、元組、字典、集合和字符串等序列結(jié)構(gòu)的用法，掌握函數(shù)的使用、文件及目錄的操作，理解面向?qū)ο缶幊趟枷耄軌蚋鶕?jù)實(shí)際問題進(jìn)行程序設(shè)計。H4．研究4.2能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)問題選擇研究路線，并設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)2：掌握使用Python語言進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)的方法和技術(shù)，能夠根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際問題進(jìn)行方案設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)。H5．使用現(xiàn)代工具5.1針對數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，能夠選擇和使用適合的信息檢索工具獲取信息。課程目標(biāo)3：能夠針對大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，使用Python語言解決數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析、可視化等問題，同時在實(shí)踐過程中積極培育社會主義核心價值觀，樹立正確的審美觀念和勞動觀念。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時實(shí)驗(yàn)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1Python概述1.1Python語言的發(fā)展歷程和特點(diǎn)1.2Python開發(fā)環(huán)境的安裝與使用1.3Python代碼規(guī)范1.4模塊的導(dǎo)入教學(xué)要求：理解Python語言的特點(diǎn)。掌握Python開發(fā)環(huán)境IDLE的安裝與使用。掌握Python程序中的縮進(jìn)、注釋和語句分行等代碼規(guī)范。（4）掌握使用import關(guān)鍵字導(dǎo)入模塊的三種方式。重點(diǎn)：Python語言的特點(diǎn)和代碼規(guī)范；開發(fā)環(huán)境IDLE的安裝與使用；模塊的導(dǎo)入方式。難點(diǎn)：模塊的導(dǎo)入方式。212.Python語言基礎(chǔ)2.1常量與變量2.2基本數(shù)據(jù)類型2.3運(yùn)算符與表達(dá)式2.4常用內(nèi)置函數(shù)教學(xué)要求：理解Python中的變量類型。了解Python中的關(guān)鍵字。掌握整型、浮點(diǎn)類型和布爾類型的使用。掌握常用運(yùn)算符的使用。（5）理解掌握常用內(nèi)置函數(shù)的使用。重點(diǎn)：變量的類型和命名；數(shù)據(jù)類型，算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符和賦值運(yùn)算符；常用內(nèi)置函數(shù)。難點(diǎn)：變量的類型，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，range()和eval()內(nèi)置函數(shù)。6413.流程控制3.1條件表達(dá)式3.2選擇結(jié)構(gòu)3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)要求：熟練掌握if語句的用法。熟練掌握while循環(huán)語句、for循環(huán)語句的用法。（3）理解break與continue語句的區(qū)別。（4）熟練使用兩重循環(huán)解決簡單問題。重點(diǎn)：if語句；while循環(huán)語句，for循環(huán)語句，break與continue語句的作用。難點(diǎn)：選擇結(jié)構(gòu)的嵌套，break與continue語句的區(qū)別，循環(huán)的嵌套。6414.序列結(jié)構(gòu)4.1列表4.2元組4.3字典4.4集合教學(xué)要求：掌握列表對象的創(chuàng)建、刪除和元素的訪問。掌握使用列表的常用方法、運(yùn)算符、列表推導(dǎo)式和切片對列表的操作。掌握元組對象的創(chuàng)建、刪除和元素的訪問。（4）掌握字典對象和集合對象的創(chuàng)建與刪除。重點(diǎn)：列表對象的創(chuàng)建與刪除，列表元素的訪問，列表對象的常用方法，列表推導(dǎo)式，切片操作；元組對象的創(chuàng)建與刪除；字典對象的創(chuàng)建與刪除，字典元素的訪問；集合對象的創(chuàng)建與刪除。難點(diǎn):列表推導(dǎo)式，切片操作，元組與列表的區(qū)別，生成器推導(dǎo)式。815.字符串5.1轉(zhuǎn)義字符與原始字符串5.2字符串格式化5.3字符串常用操作教學(xué)要求：（1）理解常用轉(zhuǎn)義字符的含義。（2）掌握字符串的格式化方法。（3）掌握操作字符串對象的常用方法。重點(diǎn)：字符串格式化的三種方法：%格式字符、format()方法和格式化的字符串常量；字符串對象的查找替換方法、分割方法、連接方法、大小寫轉(zhuǎn)換方法和類型判斷方法和排版方法；連接字符串“+”運(yùn)算符。難點(diǎn):%格式字符，format()方法。416.函數(shù)6.1函數(shù)的定義與調(diào)用6.2函數(shù)參數(shù)6.3變量作用域6.4lambda表達(dá)式教學(xué)要求：掌握函數(shù)的定義和遞歸調(diào)用。理解形參和實(shí)參的概念、參數(shù)的傳遞和參數(shù)的類型。（3）理解局部變量與全局變量的作用域。（4）熟練使用lambda表達(dá)式創(chuàng)建簡單的匿名函數(shù)。重點(diǎn)：函數(shù)的定義和遞歸調(diào)用；參數(shù)的傳遞，位置參數(shù)、默認(rèn)值參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)和長度可變參數(shù)的用法；局部變量與全局變量的作用域；lambda表達(dá)式。難點(diǎn):函數(shù)的嵌套定義和遞歸調(diào)用，lambda表達(dá)式。641、2、37文件及目錄操作7.1文件概述7.2文件的打開與關(guān)閉7.3文本文件的讀寫7.4CSV文件的讀寫7.5文件操作應(yīng)用舉例教學(xué)要求：掌握文件的讀、寫、追加和文件對象的常用方法。掌握文本文件的讀寫和定位操作。（3）熟練掌握使用os和os.path模塊的常用方法操作目錄。重點(diǎn)：文件打開模式與文件對象的常用方法；文本文件的讀寫和定位操作；os和os.path模塊、創(chuàng)建目錄、刪除目錄和遍歷目錄。難點(diǎn)：應(yīng)用文件知識解決實(shí)際問題。618.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計8.1類的定義與使用8.2數(shù)據(jù)成員與成員方法8.3繼承與多態(tài)教學(xué)要求：（1）熟練掌握類的定義和對象的創(chuàng)建及使用。（2）掌握定義私有成員與公有成員的方法。（3）掌握類變量、實(shí)例變量、實(shí)例方法、靜態(tài)方法和類方法的定義。（4）理解掌握類的繼承、多態(tài)和__init__()構(gòu)造方法的實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn):類的定義，對象的創(chuàng)建和使用；私有成員與公有成員；類變量與實(shí)例變量；實(shí)例方法、類方法和靜態(tài)方法；繼承與多態(tài)。難點(diǎn):self參數(shù)，__init__()構(gòu)造方法，靜態(tài)方法和類方法，多態(tài)。641、2、39.異常處理結(jié)構(gòu)與程序調(diào)試9.1異常的概念與表現(xiàn)形式9.2Python異常類與自定義異常9.3Python中的異常處理結(jié)構(gòu)教學(xué)要求：（1）理解異常的概念與常見的表現(xiàn)形式。（2）了解Python內(nèi)置異常類層次結(jié)構(gòu)與自定義異常。（3）掌握4種異常處理結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)：異常的概念與表現(xiàn)形式。try…except結(jié)構(gòu)、try...except...else結(jié)構(gòu)、帶有多個except的try結(jié)構(gòu)和try…except…finally結(jié)構(gòu)；上下文管理。難點(diǎn):try…except結(jié)構(gòu)、try...except...else結(jié)構(gòu)、帶有多個except的try結(jié)構(gòu)和try…except…finally結(jié)構(gòu)。2110圖形界面程序設(shè)計10.1圖形用戶界面概述10.2常用控件10.3對話框10.4布局管理器10.5布局處理教學(xué)要求：（1）掌握常用控件、對話框、布局管理器的使用，理解常用的事件處理機(jī)制。（2）能開發(fā)出一個簡單帶有圖形界面的小程序。重點(diǎn)：常用控件、對話框、布局管理器的使用。難點(diǎn)：根據(jù)實(shí)際需求，開發(fā)圖形界面程序。21、2、3合計48162.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.基本語法和運(yùn)算符實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：數(shù)據(jù)類型；算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符和賦值運(yùn)算符；常用內(nèi)置函數(shù)。實(shí)驗(yàn)要求：通過簡單程序，練習(xí)Python語言的基本語法、常用運(yùn)算符和內(nèi)置函數(shù)的使用。41、22.流程控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：if單分支選擇語句，if-else雙分支選擇語句，if-elif-else多分支選擇語句；while循環(huán)語句，for循環(huán)語句，break與continue語句。實(shí)驗(yàn)要求：熟練掌握選擇語句和循環(huán)語句的使用；理解break與continue語句的作用。41、23.函數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：列表、元組、字典和集合；字符串；函數(shù)的定義、調(diào)用和參數(shù)傳遞，局部變量與全局變量的作用域。實(shí)驗(yàn)要求：掌握列表、元組、字典和集合的常用操作，掌握字符串的常用操作，掌握函數(shù)的定義、調(diào)用和參數(shù)傳遞，掌握局部變量和全局變量的作用域。41、2、34.學(xué)生信息管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：類的定義，對象的創(chuàng)建和使用，私有成員與公有成員，類變量與實(shí)例變量，實(shí)例方法、類方法和靜態(tài)方法，繼承與多態(tài)；文本文件的讀寫操作。實(shí)驗(yàn)要求：掌握文本文件的讀寫操作；掌握類的定義、對象的創(chuàng)建和使用，理解類的屬性和方法；掌握類的繼承。41、2、3合計16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、知識點(diǎn)和案例結(jié)合式等教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生積極思考，用程序設(shè)計的思想分析和解決實(shí)際問題；以既能涵蓋教學(xué)大綱知識點(diǎn)，又能切實(shí)增強(qiáng)實(shí)際編程能力為原則，精選教學(xué)案例，講練結(jié)合，穩(wěn)步提升編程能力；課程提供豐富的線上資源鏈接，鼓勵同學(xué)們采用線上線下相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，使學(xué)生掌握使用Python語言進(jìn)行程序設(shè)計的理論知識和編程技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材（1）黃蔚.Python程序設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2020.（2）劉鵬,李肖俊,鐘濤.Python語言（第2版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2022.（3）曹潔等.Python機(jī)器學(xué)習(xí)原理與實(shí)踐（微課版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2022.2.參考書（1）董付國.Python程序設(shè)計(第3版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2020.（2）劉凡馨,夏幫貴.Python3基礎(chǔ)教程（第2版）[M].北京:人民郵電出版社,2021.（3）EricMatthes(著),袁國忠（譯）.Python編程從入門到實(shí)踐（第2版）[M].北京:人民郵電出版社,2020.（4）唐大仕.Python程序設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2020.3.期刊（1）邱曉鵬.基于Python的應(yīng)用程序黑客攻擊分析與實(shí)施[J].辦公自動化,2021,26(19):55-57.（2）鄧曉斌.基于Python的互聯(lián)網(wǎng)POI數(shù)據(jù)爬取[J].地理空間信息,2021,19(09):123-126.（3）任小強(qiáng),王雪梅,唐曉華等.基于Python的編譯原理教學(xué)演示模塊設(shè)計與實(shí)踐[J].工業(yè)控制計算機(jī),2021,34(09):72-73.（4）葉萍.基于Python的文檔附件自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程,2021,(18):182-183.（5）VictorCouty.GPUCorrel:AGPUacceleratedDigitalImageCorrelationsoftwarewritteninPython[J].SoftwareX,2021,19(16):281-288.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）伯樂開發(fā)網(wǎng)./.（2）Python中文學(xué)習(xí)大本營./.（3）博客園./.（4）CSDN./.（5）Python語言程序設(shè)計[DB/OL]./.（6）Python編程基礎(chǔ)[DB/OL]./.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)隨堂練習(xí)、課堂回答問題和出勤情況等進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?22實(shí)驗(yàn)10（1）根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分。（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√622作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?22階段測試10（1）主要階段性考核學(xué)生對本階段知識的掌握程度，滿分100分。（2）每次測試單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以階段測試成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?22期末機(jī)試考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、序列結(jié)構(gòu)、函數(shù)和面向?qū)ο缶幊痰葍?nèi)容。（3）考試題型為：編程題?！獭獭?01010合計：100分641818八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、階段測試、期末機(jī)試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀C(jī)試成績和過程性評價成績組成。其中：期末機(jī)試成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為編程題；期末機(jī)試中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題不低于5