人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目式教程 教案 任務(wù)2.5模塊

《任務(wù)2.5模塊》第1課時(shí)教案課程名稱(chēng)人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)課題任務(wù)2.5模塊班級(jí)：授課時(shí)間2025.3.1授課時(shí)數(shù)2課時(shí)地點(diǎn)：教材分析內(nèi)容分析本課時(shí)將重點(diǎn)介紹Python中的模塊和數(shù)據(jù)框（DataFrame）。通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解如何使用模塊實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用，掌握Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。課程內(nèi)容涵蓋了模塊的導(dǎo)入、常用模塊的介紹、數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的獲取和處理等知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)具體的案例和編程練習(xí)，幫助學(xué)生掌握模塊和數(shù)據(jù)框的編程技巧。學(xué)情分析學(xué)生對(duì)Python的基本概念和語(yǔ)法有一定的了解，但對(duì)模塊和數(shù)據(jù)框的具體應(yīng)用還不夠熟悉。學(xué)生對(duì)編程有較高的興趣，但需要通過(guò)更多的互動(dòng)和實(shí)踐來(lái)鞏固所學(xué)知識(shí)。本課時(shí)將通過(guò)豐富的代碼示例和互動(dòng)練習(xí)，幫助學(xué)生深入理解模塊和數(shù)據(jù)框的使用方法和編程邏輯。課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解Python中模塊的概念和分類(lèi)。2.掌握模塊的導(dǎo)入方法和常用模塊的功能。3.了解Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。能力目標(biāo)1.能夠正確使用模塊實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。2.能夠使用Pandas模塊創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)框。3.能夠編寫(xiě)符合編程風(fēng)格規(guī)范的代碼。4.能夠在JupyterNotebook中編寫(xiě)和運(yùn)行Python代碼。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)編程的興趣和好奇心。2.提升學(xué)生的邏輯思維能力和問(wèn)題解決能力。思政目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，了解編程技術(shù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。2.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技進(jìn)步對(duì)就業(yè)和社會(huì)生活的影響。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.Python中模塊的概念和分類(lèi)。2.模塊的導(dǎo)入方法和常用模塊的功能。3.Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。教學(xué)難點(diǎn)1.如何正確使用模塊實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。2.如何使用Pandas模塊創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)框。3.如何編寫(xiě)符合編程風(fēng)格規(guī)范的代碼。4.如何在JupyterNotebook中編寫(xiě)和運(yùn)行Python代碼。教學(xué)策略設(shè)計(jì)思路1.通過(guò)代碼示例和互動(dòng)練習(xí)，幫助學(xué)生理解Python中模塊的概念和分類(lèi)。2.采用議題式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生探討模塊的基本邏輯和技巧。3.利用多媒體教學(xué)資源，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受和理解。4.通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新思維。5.設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)?zāi)K和數(shù)據(jù)框的編程技巧。6.通過(guò)即時(shí)評(píng)價(jià)反饋，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)效果。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教學(xué)與信息化手段課前預(yù)習(xí)任務(wù)1.發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括Python中的模塊和數(shù)據(jù)框。2.布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀相關(guān)資料并思考模塊和數(shù)據(jù)框的使用方法。3.提供預(yù)習(xí)指南，指導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行有效的預(yù)習(xí)。1.閱讀預(yù)習(xí)資料，了解Python中的模塊和數(shù)據(jù)框。2.思考模塊和數(shù)據(jù)框的使用方法。3.完成預(yù)習(xí)任務(wù)，準(zhǔn)備課堂討論。幫助學(xué)生提前了解課程內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。預(yù)習(xí)資料、在線(xiàn)閱讀平臺(tái)課前調(diào)查1.設(shè)計(jì)問(wèn)卷，調(diào)查學(xué)生對(duì)Python模塊和數(shù)據(jù)框的了解程度。2.收集問(wèn)卷數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)。3.根據(jù)調(diào)查結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略。1.完成問(wèn)卷調(diào)查，反饋對(duì)Python模塊和數(shù)據(jù)框的了解情況。2.反饋調(diào)查結(jié)果，提出自己的疑問(wèn)。了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，為課堂教學(xué)提供依據(jù)。在線(xiàn)問(wèn)卷調(diào)查工具課中導(dǎo)入新課1.通過(guò)一段視頻或案例，引出模塊和數(shù)據(jù)框的概念。2.提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考模塊和數(shù)據(jù)框的基本邏輯和技巧。3.簡(jiǎn)要介紹本課時(shí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。1.觀看視頻或案例，初步了解模塊和數(shù)據(jù)框的概念。2.回答教師提出的問(wèn)題，積極參與討論。3.明確本課時(shí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。視頻播放設(shè)備、PPT講解模塊1.詳細(xì)講解模塊的概念和分類(lèi)。2.通過(guò)實(shí)例，說(shuō)明模塊的導(dǎo)入方法和常用模塊的功能。3.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)模塊的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。1.認(rèn)真聽(tīng)講，做好筆記。2.觀看實(shí)例，加深理解。3.積極參與討論，總結(jié)模塊的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解模塊的概念和分類(lèi)。PPT、代碼示例講解數(shù)據(jù)框1.詳細(xì)講解Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。2.通過(guò)實(shí)例，說(shuō)明數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的獲取和處理方法。3.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)數(shù)據(jù)框的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。1.認(rèn)真聽(tīng)講，做好筆記。2.觀看實(shí)例，加深理解。3.積極參與討論，總結(jié)數(shù)據(jù)框的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解Pandas模塊的基本操作。PPT、代碼示例案例分析1.選擇幾個(gè)典型的Python代碼案例，如查詢(xún)女學(xué)生的學(xué)號(hào)與姓名。2.引導(dǎo)學(xué)生分析這些案例的代碼邏輯和實(shí)現(xiàn)方法。3.組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享各自的觀點(diǎn)。1.認(rèn)真聽(tīng)講，做好筆記。2.分析案例，總結(jié)代碼邏輯和實(shí)現(xiàn)方法。3.積極參與小組討論，分享觀點(diǎn)。通過(guò)案例分析，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高分析問(wèn)題的能力。PPT、代碼示例小組討論1.設(shè)計(jì)討論題目，如“模塊的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景”、“如何使用Pandas模塊創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)框”等。2.組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，每組推選一名代表匯報(bào)討論結(jié)果。3.對(duì)各組的討論結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。1.積極參與小組討論，發(fā)表自己的觀點(diǎn)。2.匯報(bào)討論結(jié)果，分享小組的見(jiàn)解。3.聽(tīng)取教師和其他同學(xué)的意見(jiàn)，反思自己的觀點(diǎn)。通過(guò)小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和批判性思維。討論題目、小組討論記錄實(shí)踐活動(dòng)1.設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，如編寫(xiě)一個(gè)查詢(xún)女學(xué)生的學(xué)號(hào)與姓名的程序。2.提供必要的技術(shù)支持和指導(dǎo)，確?；顒?dòng)順利進(jìn)行。3.組織學(xué)生分享實(shí)踐活動(dòng)的體會(huì)和收獲。1.積極參與實(shí)踐活動(dòng)，編寫(xiě)一個(gè)查詢(xún)女學(xué)生的學(xué)號(hào)與姓名的程序。2.記錄實(shí)踐活動(dòng)的過(guò)程和體會(huì)。3.分享實(shí)踐活動(dòng)的體會(huì)和收獲。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，幫助學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，提高實(shí)踐能力。Python代碼編輯器、JupyterNotebook總結(jié)與反饋1.匯總本課時(shí)的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。2.對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出優(yōu)點(diǎn)和不足。3.布置課后作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。4.預(yù)告下節(jié)課的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。1.認(rèn)真聽(tīng)講，回顧本課時(shí)的主要內(nèi)容。2.接受教師的評(píng)價(jià)，反思自己的表現(xiàn)。3.記錄課后作業(yè)，準(zhǔn)備完成。4.了解下節(jié)課的內(nèi)容，做好預(yù)習(xí)。通過(guò)總結(jié)與反饋，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，明確下一步的學(xué)習(xí)方向。PPT、課后作業(yè)課后課后作業(yè)1.寫(xiě)一篇關(guān)于Python模塊和數(shù)據(jù)框的小論文。2.編寫(xiě)一個(gè)查詢(xún)女學(xué)生的學(xué)號(hào)與姓名的程序，實(shí)現(xiàn)任務(wù)2.5的要求。3.完成課后練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。1.完成課后作業(yè)，認(rèn)真撰寫(xiě)小論文。2.編寫(xiě)一個(gè)查詢(xún)女學(xué)生的學(xué)號(hào)與姓名的程序，實(shí)現(xiàn)任務(wù)2.5的要求。3.完成課后練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。通過(guò)課后作業(yè)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高寫(xiě)作和編程能力。課后作業(yè)資料、代碼編輯器復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)1.提供復(fù)習(xí)資料，幫助學(xué)生鞏固本課時(shí)的知識(shí)。2.布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀下節(jié)課的預(yù)習(xí)資料。3.提供預(yù)習(xí)指南，指導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行有效的預(yù)習(xí)。1.認(rèn)真復(fù)習(xí)本課時(shí)的知識(shí)，完成復(fù)習(xí)資料。2.閱讀下節(jié)課的預(yù)習(xí)資料，做好預(yù)習(xí)。3.按照預(yù)習(xí)指南，進(jìn)行有效的預(yù)習(xí)。通過(guò)復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，為下節(jié)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。復(fù)習(xí)資料、預(yù)習(xí)資料板書(shū)設(shè)計(jì)一、Python模塊1.模塊的概念和分類(lèi)模塊實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用，減少開(kāi)發(fā)成本的舉措。Python中的模塊可分為三類(lèi)：內(nèi)置模塊、第三方模塊和自定義模塊（圖2.27）。2.模塊的導(dǎo)入方法導(dǎo)入模塊語(yǔ)法如下：import模塊名如：importpandas如果模塊名稱(chēng)較長(zhǎng)的模塊，可使用as為這些模塊起別名，語(yǔ)法格式如下：import模塊名as別名如：importpandasaspd如果只希望導(dǎo)入模塊中指定的類(lèi)或函數(shù)，其語(yǔ)法如下：from模塊名import類(lèi)或函數(shù)名如：fromsklearn.datasetsimportnames在使用第三方模塊之前，需要使用包管理工具——pip下載和安裝第三方模塊。其語(yǔ)法如下：pipinstall模塊名如：pipinstallpandas3.常用模塊的功能1）NumPy是Python科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)工具包，它支持大量的維數(shù)組和矩陣運(yùn)算，也為數(shù)組運(yùn)算提供了大量的數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)。2）Pandas是Python數(shù)據(jù)分析的庫(kù)，提供二維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)框的相關(guān)操作。4）Plotly支持許多圖形，用于可可視化。5）Scikit.learn機(jī)器學(xué)習(xí)的核心程序庫(kù)，封裝了大量經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。6）NLTK（NaturalLanguageToolkit）自然語(yǔ)言處理工具包。二、數(shù)據(jù)框（DataFrame）1.數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建1）從字典中創(chuàng)建數(shù)據(jù)框①語(yǔ)法：dict1={key1:[values1],key2:[values2],……}pd.DataFrame(dict1)②快速體驗(yàn)：importpandasaspddict1={"name":["Tony","Nancy","Judy","Cindy"],

"age":[16,17,18,15],

"sex":["male","female","female","female"]}df2=pd.DataFrame(dict1)df2執(zhí)行結(jié)果如圖2.28所示：圖2.28數(shù)據(jù)框創(chuàng)建2）從Excel文件創(chuàng)建數(shù)據(jù)框語(yǔ)法：df=pd.DataFrame(pd.read_excel(文件名))2.數(shù)據(jù)框的讀取和處理方法（1）了解數(shù)據(jù)1）head()與tail()df.head(n)方法返回前n行，默認(rèn)是5。df.tail(n)方法返回后n行，默認(rèn)是5。2）info()()方法查看數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)類(lèi)型，而且不需要一列一列的查看，()可以輸出整個(gè)表中所有列的數(shù)據(jù)類(lèi)型。3）shapedf.shape()方法會(huì)以元組的形式返回行、列數(shù)。4）describe()df.describe()方法就是可以就可以獲取所有數(shù)值類(lèi)型字段的分布值。（2）獲取數(shù)據(jù)框元素1）獲取行①loc方法：傳入的是行所在行索引的名稱(chēng)。df1.loc[2]#返回行索引為2的行注意：要想返回?cái)?shù)據(jù)框，需要再加一層[]，如：df1.loc[[2]]，下同。df1.loc[[1,3]]##選擇第1行和第3行②iloc方法：傳入的是行的絕對(duì)位置。df1.iloc[2]#返回行第3行df1.iloc[:2]#選擇前2行df1.iloc[[0,2]]#選擇第1行和第3行，或df1.loc[[1,3]]③條件過(guò)濾df[df["column_name"]==value]#單一條件過(guò)濾df[(df["column_name1"]<=value2)&(df["column_name2"]==value2)]#多條件過(guò)濾df[df["Col3"]關(guān)系表達(dá)式value][["Col1","Col2"]]#過(guò)濾滿(mǎn)足條件的列2）獲取列①列名方法df1["name"]#選擇name列df1[["name","num"]]#多列名要用列表②點(diǎn)方法#選擇name列，只能選擇一列3）行列同時(shí)獲取①loc方法：傳入的是行所在行索引，所在列的名稱(chēng)。df1.loc[[1,3],["name","age"]]#獲取1、3標(biāo)簽行，name,age列。df1.loc[:,["name","num"]]#獲取namenum列的全部行。df1.loc[[2,3],:]#獲取2、3標(biāo)簽行全部列。df1.loc[1:3,:]#獲取1~3行全部列②iloc方法：傳入的是行所在行，所在列的絕對(duì)位置。df1.iloc[[0,2],[0,1]]#獲取第0，2行，第0，1列元素。df1.iloc[:,[0,2]]#獲取第0，2列的全部行。df1.iloc[[1,2],:]#獲取第1、2行全部列。df1.iloc[0:3,:]#獲取第1~3行全部列。三、總結(jié)與反饋教學(xué)評(píng)價(jià)1.教學(xué)分析：教學(xué)內(nèi)容的選取符合學(xué)生的認(rèn)知水平，教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)，涵蓋了Python中的模塊和數(shù)據(jù)框。2.教學(xué)目標(biāo)確定：多數(shù)學(xué)生能夠掌握Python中的模塊和數(shù)據(jù)框的語(yǔ)法和功能，能夠編寫(xiě)符合編程風(fēng)格規(guī)范的代碼。3.教學(xué)策略：采用議題式教學(xué)法和案例分析法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步提高主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力、思辨能力、分析能力、動(dòng)手能力。利用多媒體教學(xué)資源，有助于突破教學(xué)重點(diǎn)，易于學(xué)生掌握復(fù)雜知識(shí)的學(xué)習(xí)規(guī)律，形成解決問(wèn)題的思路與有效方法。4.教學(xué)特色：教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過(guò)