《Python程序設(shè)計》課程教學(xué)大綱

《Python程序設(shè)計》教學(xué)大綱課程名稱：Python程序設(shè)計課程編號：2081英文名稱：PythonProgramming學(xué)時：48學(xué)時 學(xué)分：3學(xué)分開課學(xué)期：第1學(xué)期適用專業(yè)：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程類別：理論課課程性質(zhì)：專業(yè)核心課先修課程：無一、課程的性質(zhì)及任務(wù)《Python程序設(shè)計》課程是數(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)核心課，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解計算機的基礎(chǔ)知識；能夠了解python程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識；能夠了解使用python語言進行軟件開發(fā)的基本思想和方法；具備通過編寫程序解決實際問題的能力，培養(yǎng)進一步進行大數(shù)據(jù)及人工智能方向的開發(fā)和解決實際的能力。依據(jù)河北工程大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)計劃，本課程需要培養(yǎng)學(xué)生的能力是：具備解決python程序設(shè)計和軟件開發(fā)所需要的基礎(chǔ)共性知識（畢業(yè)要求指標(biāo)1.1）。能夠運用計算機原理，針對一定的任務(wù)需求進行基礎(chǔ)的python程序設(shè)計（畢業(yè)要求指標(biāo)3.2）。能夠熟悉python程序語言，并能夠利用該語言進行簡單的程序設(shè)計（畢業(yè)要求指標(biāo)5.1）。具備使用python程序語言進行簡單工程問題仿真的能力（畢業(yè)要求指標(biāo)5.3）。二、課程目標(biāo)與要求2.1課程目標(biāo)能夠理解Python的編程模式。熟練運用Python列表、元組、字典、集合等基本數(shù)據(jù)類型以及相關(guān)列表推導(dǎo)式、切片等特性來解決實際問題。熟練掌握Python分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與使用。能夠具備代碼優(yōu)化與安全編程意識。能夠進行基本的函數(shù)設(shè)計。

Python程序設(shè)計課程教學(xué)大綱PAGE10PAGE1042.2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)畢業(yè)要求二級指標(biāo)畢業(yè)要求12345●●1.1能夠利用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)知識進行大數(shù)據(jù)工程問題的表述1.具有扎實的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識和工程基礎(chǔ)，系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基礎(chǔ)知識，并綜合運用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題。●3.2能夠針對大數(shù)據(jù)特定的任務(wù)需求，完成大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、模塊的設(shè)計與開發(fā)3.能夠設(shè)計出大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的解決方案，具有數(shù)據(jù)采集、處理、分析、挖掘的能力，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等多維度協(xié)同發(fā)展因素。●5.1掌握基本的大數(shù)據(jù)開發(fā)環(huán)境的配置和應(yīng)用，熟練掌握軟件開發(fā)語言(如Python、Java語言等)，并能夠運用集成開發(fā)環(huán)境進行復(fù)雜程序設(shè)計5.能夠針對大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代信息技術(shù)工具，包括對大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的預(yù)測與仿真，并能夠理解其局限性?！?.3具備使用大數(shù)據(jù)平臺以及軟件對復(fù)雜工程問題進行仿真的能力，理解其使用要求、運用范圍和局限性2.3課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對應(yīng)矩陣序號課程目標(biāo)理論教學(xué)上機操作課后作業(yè)1能夠理解Python的編程模式。H2熟練運用Python列表、元組、字典、集合等基本數(shù)據(jù)類型以及相關(guān)列表推導(dǎo)式、切片等特性來解決實際問題。HL3熟練掌握Python分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與使用。HML4能夠具備代碼優(yōu)化與安全編程意識。HL5能夠進行基本的函數(shù)設(shè)計。HM注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點培養(yǎng)；M表示該能力在此環(huán)節(jié)有應(yīng)用要求；L表示該能力在此環(huán)節(jié)有所涉及。數(shù)據(jù)采集與清洗課程教學(xué)大綱PAGE2PAGE1232.4目標(biāo)達成度的評價課程目標(biāo)1、2、4主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)進行培養(yǎng)，在課后作業(yè)中有所涉及。主要通過課堂測試、課后作業(yè)和期末考試中概念性進行考核。目標(biāo)達成綜合以上內(nèi)容進行評價。課程目標(biāo)3主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)、課后作業(yè)進行培養(yǎng)，在上機部分中有應(yīng)用要求。主要通過課堂測試，課后作業(yè)和期末考試中分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等編程類題目進行考核，在上機操作中體現(xiàn)為能進行相關(guān)的編程。目標(biāo)達成綜合以上內(nèi)容進行評價。課程目標(biāo)5主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)和上機操作進行培養(yǎng)，在課后作業(yè)和上機部分中有應(yīng)用要求。主要通過課堂測試、課后作業(yè)中函數(shù)設(shè)計編程類題目進行考核，在上機課中能夠完成指定問題的程序設(shè)計。目標(biāo)達成綜合以上內(nèi)容進行評價。三、教學(xué)方法及手段理論教學(xué)以課堂講授為主，面向基礎(chǔ)知識的準確、扎實掌握，突出對概念的講解、對程序設(shè)計方法的基礎(chǔ)知識和編程知識的講授；理論教學(xué)強調(diào)將掌握python程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識和編程技術(shù)，面向知識的實際應(yīng)用；理論教學(xué)與課內(nèi)相結(jié)合，進行程序設(shè)計的應(yīng)用與訓(xùn)練。課程強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，強調(diào)通過自學(xué)的方式消化、吸收課程的龐大知識量，并在此基礎(chǔ)上舉一反三，通過上機操作進行練習(xí)掌握。四、課程的基本內(nèi)容與教學(xué)要求第1章程序設(shè)計簡介[教學(xué)目的與要求]：簡單了解計算機的發(fā)展和程序設(shè)計語言的基本情況，了解python的版本和一些編碼規(guī)范，掌握Anaconda3的安裝和安裝擴展庫的方法，了解標(biāo)準庫與擴展庫中對象的導(dǎo)入與使用。[本章主要內(nèi)容]：1.1計算機簡介1.2python版本簡介1.3python編程規(guī)范與代碼優(yōu)化建議（支撐課程目標(biāo)4）1.4Anaconda3的安裝及安裝擴展庫的方法1.5標(biāo)準庫與擴展庫中對象的導(dǎo)入與使用（支撐課程目標(biāo)1）1.6課程的性質(zhì)、內(nèi)容與學(xué)習(xí)方法[本章重點]：了解python的版本選擇，掌握python的安裝。理解python的編程規(guī)范。掌握安裝擴展庫、對象導(dǎo)入。[本章難點]：理解python的編程規(guī)范與代碼優(yōu)化。第2章運算符、表達式與內(nèi)置對象[教學(xué)目的與要求]：了解常用的幾種內(nèi)置對象，了解和掌握運算符和表達式及它們的用法，了解python的關(guān)鍵字。[本章主要內(nèi)容]：2.1python常用內(nèi)置對象（支撐課程目標(biāo)2）2.2python運算符與表達式（支撐課程目標(biāo)2）2.3python關(guān)鍵字2.4常用內(nèi)置函數(shù)（支撐課程目標(biāo)1、2）[本章重點]：常量與變量、字符串。算數(shù)運算符、關(guān)系運算符、位運算符。類型轉(zhuǎn)換?；据斎胼敵觥Ｅ判?、逆序。map、reduce、range對象。[本章難點]：位運算符的規(guī)則與使用。內(nèi)置對象的使用規(guī)則。range對象的理解。第3章序列結(jié)構(gòu)[教學(xué)目的與要求]：理解和掌握幾種常用序列結(jié)構(gòu)的常用用法，理解列表推導(dǎo)式和元組的生成器推導(dǎo)式，并可以進行設(shè)計。[本章主要內(nèi)容]：3.1列表（支撐課程目標(biāo)1、2）3.2元組（支撐課程目標(biāo)1、2）3.3字典（支撐課程目標(biāo)2）3.4集合（支撐課程目標(biāo)2）3.5序列解包（支撐課程目標(biāo)1、2、4）[本章重點]：列表的操作。元組的操作。字典、集合的基本操作。序列解包的形式與用法。[本章難點]：列表推導(dǎo)式語法。列表的切片操作。元組生成器推導(dǎo)式。序列解包的語法。第4章程序控制結(jié)構(gòu)[教學(xué)目的與要求]：了解關(guān)系運算符的用法，理解和掌握幾種選擇結(jié)構(gòu)，了解幾種循環(huán)結(jié)構(gòu)的語法，可以使用循環(huán)結(jié)構(gòu)進行簡單的編程操作。[本章主要內(nèi)容]：4.1條件表達式（支撐課程目標(biāo)1、3）4.2選擇結(jié)構(gòu)（支撐課程目標(biāo)1、3）4.3循環(huán)結(jié)構(gòu)（支撐課程目標(biāo)1、3、4）[本章重點]：條件表達式的語法。and、or的用法。單分支選擇結(jié)構(gòu)。for循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)。while循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)。break語句。continue語句。[本章難點]：循環(huán)結(jié)構(gòu)的語法和使用。分支選擇結(jié)構(gòu)的語法和使用。break與continue語句的區(qū)別。第5章函數(shù)[教學(xué)目的與要求]：掌握常用信號運算電路的原理和電路結(jié)構(gòu)，了解運算電路誤差的處理方法。[本章主要內(nèi)容]：5.1函數(shù)的定義（支撐課程目標(biāo)5）5.2函數(shù)參數(shù)（支撐課程目標(biāo)1、4、5）5.3lamada表達式（支撐課程目標(biāo)1、4、5）[本章重點]：函數(shù)的語法形式。Lambda表達式的使用。[本章難點]：函數(shù)的使用。Lambda表達式的使用。五、上機部分5.1本課程上機部分的地位和作用上機課是鞏固和擴展計算機語言課程理論知識的必要環(huán)節(jié)。Python程序設(shè)計是一門實踐性很強的課程，其主要任務(wù)是使學(xué)生獲得Python程序設(shè)計語言的基本概念、基本語法規(guī)則和基本操作技能，強調(diào)計算思維的培養(yǎng)，同時兼顧計算機實際編程能力的提升，為學(xué)生進一步學(xué)習(xí)和應(yīng)用計算機和大數(shù)據(jù)打下堅實的基礎(chǔ)。Python上機部分是該課程教學(xué)的重要組成部分，是理論教學(xué)的深化和補充，具有很強的實踐性，其目的是使學(xué)生將課堂所學(xué)理論知識與實際操作相結(jié)合，全面培養(yǎng)學(xué)生的計算機編程應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的問題分析與利用計算語言求解的能力。5.2教學(xué)基本要求通過講解和課堂實踐，使學(xué)生運用所學(xué)的基礎(chǔ)編程語法規(guī)則，能夠正確使用編程軟件進行操作，理解代碼的運行結(jié)果。熟悉基本的語法操作，學(xué)會對程序代碼中出現(xiàn)的語法錯誤和運行錯誤進行bug查找和修改。結(jié)合實際應(yīng)用，提供自己獨立分析和解決問題的能力。5.3上機部分內(nèi)容及要求大綱基本內(nèi)容包括兩個上機項目，在16個學(xué)時內(nèi)完成。上機一基本操作上機基本操作主要為練習(xí)前兩章的內(nèi)容。主要由學(xué)生練習(xí)操作前兩章中出現(xiàn)的示例，對部分示例，要求學(xué)生通過實際上機操作，理解其過程，能夠分析其結(jié)果。上機內(nèi)容要求如下：基本輸入輸出操作。要求能夠掌握基本的輸入輸出語法。通過練習(xí)加深對幾種內(nèi)置對象的理解。要求能夠區(qū)分和設(shè)計幾種內(nèi)置對象，掌握對內(nèi)置對象的命名。掌握幾種運算符。要求能夠理解算術(shù)運算符、位運算符和邏輯運算符的計算過程，能夠分析計算結(jié)果。上機二程序設(shè)計程序設(shè)計部分主要由學(xué)生通過對一些問題進行設(shè)計和編程，對結(jié)果進行驗證，通過實際的上機訓(xùn)練，能夠運用編程知識，掌握基本的程序設(shè)計，主要包括運算符使用、條件表達式和循環(huán)結(jié)構(gòu)、函數(shù)的設(shè)計。上機內(nèi)容要求如下：編寫程序，對數(shù)字進行操作，如逆序操作、各種進制的轉(zhuǎn)換操作。編寫程序，進行求和操作。編寫程序，利用條件表達式進行判斷。設(shè)計編寫滿足一定要求的函數(shù)。5.4教學(xué)文件及教學(xué)形式教學(xué)文件：《python程序設(shè)計基礎(chǔ)》（第3版），董付國，清華大學(xué)出版社，2023。教學(xué)形式主要包括：課堂講解、課堂指導(dǎo)與上機操作、編寫程序。5.5上機項目及學(xué)時分配序號上機項目上機學(xué)時上機類型上機類別上機性質(zhì)1基本操作4實踐專業(yè)必修2程序設(shè)計12實踐專業(yè)必修5.6本課程上機用到的設(shè)備和工具計算機，Anaconda3開發(fā)環(huán)境，jupyternotebook。六、課程學(xué)時分配教學(xué)課次教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)與計劃時數(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)計劃時數(shù)1程序設(shè)計簡介理論課62運算符、表達式與內(nèi)置對象理論課83序列結(jié)構(gòu)理論課8４程序控制結(jié)構(gòu)理論課65函數(shù)理論課46*基本操作上機課47*程序設(shè)計上機課12注：上機課由教師負責(zé)協(xié)調(diào)安排時間，原則上安排在課堂教學(xué)結(jié)束后、考試之前一周以上完成。本課程根據(jù)課程特點，跟課堂教學(xué)穿插進行。七、課程考核與成績評定7.1考核方式考核環(huán)節(jié)包括課程學(xué)習(xí)過程考核和期末考試，其中課程過程考核占總成績的30%，分別由課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、上機情況進行評定；期末考試成績占總成績的70%。各環(huán)節(jié)的比重如下?？己谁h(huán)節(jié)比重合計過程考核（平時成績）課堂表現(xiàn)8%30%作業(yè)12%上機10%期末成績期末測試70%70%總計100%100%7.2考核內(nèi)容及要求本課程為考試課?？己藘?nèi)容及分值分配如下?？己朔绞娇己藘?nèi)容分值課程目標(biāo)總分值期末考試70%基礎(chǔ)知識4～8目標(biāo)1100分運算符、表達式與內(nèi)置對象10～20目標(biāo)2、4列表10～25目標(biāo)2、4條件表達式10～20目標(biāo)3循環(huán)結(jié)構(gòu)5～20目標(biāo)3、4函數(shù)5～15目標(biāo)5過程考核30%課堂表現(xiàn)課堂測試、出勤情況8目標(biāo)1、2、3、4、58分課后作業(yè)作業(yè)完成情況12目標(biāo)2、3、512分上機上機出勤、上機表現(xiàn)及上機作業(yè)10目標(biāo)1、2、3、4、510分7.3成績評定1.課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)總分8分，由課堂測試與課堂出勤情況評定。其中，課堂測試滿分5分，以客觀題（填空、選擇、判斷）為主，每學(xué)期隨堂測試5~10次，每次測試1~2道題目；課堂出勤滿分3分。2.課后作業(yè)課后作業(yè)總分12分，由作業(yè)完成情況評定。每學(xué)期布置作業(yè)4次，每次作業(yè)占3分，評分標(biāo)準如下；評分標(biāo)準分值標(biāo)準描述課后作業(yè)3能夠按時認真完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度認真、書寫清楚、分析計算正確2能夠按時完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度較好、書寫較清楚、分析計算基本正確1能夠按時完成作業(yè)、作業(yè)態(tài)度一般、書寫不清楚、分析計算錯誤較多0不交作業(yè)或作業(yè)態(tài)度不認真、抄襲他人作業(yè)3.上機成績上機成績占所學(xué)課程的10%，即10分。根據(jù)學(xué)生的上機表現(xiàn)及上機編程作業(yè)，進行綜合評定。具體評分標(biāo)準如下表所示。評分標(biāo)準分值標(biāo)準描述上機表現(xiàn)（5）5無遲到、早退現(xiàn)象，態(tài)度端正，認真進行上機操作。4有遲到、早退現(xiàn)象或上機操作不夠認真。3有遲到、早退現(xiàn)象且上機操作不認真。1有遲到、早退現(xiàn)象，上機操作不動手，渾水摸魚。0曠課上機作業(yè)（5）5編程作業(yè)書寫規(guī)范，能夠正確運行，書寫認真。4部分語句冗余，但能運行處結(jié)果，書寫較認真。3部分語句錯誤，運行不出正確結(jié)果，書寫不夠認真。2運行不出結(jié)果，書寫不認真，明顯錯誤。0沒有提交上機作業(yè)。4.期末考試采用閉卷考試形式進行，期末成績?yōu)榘俜种?，計入總成績時乘以70%，由教務(wù)處安排考試流程，考試內(nèi)容須覆蓋支撐全部畢業(yè)要求指標(biāo)的授課內(nèi)容，考試完成后在綜合教務(wù)系統(tǒng)中按照設(shè)定的占比系數(shù)錄入成績。八、課程評價與持續(xù)改進8.1課程評價課程評價周期定為每1年評價一次。設(shè)置達成情況目標(biāo)值，采用成績分析法進行評價。課程達成評價根據(jù)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)課程達成評價方法進行計算，評價結(jié)果用于持續(xù)改進。大數(shù)據(jù)科學(xué)系負責(zé)人組織教師實施課程評價，制定持續(xù)改進措施，監(jiān)督持續(xù)改進過程。課程負責(zé)人負責(zé)撰寫課程考核總結(jié)報告，實施課程評價持續(xù)改進。8.2持續(xù)改進1）日常教學(xué)：根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，教師采取座談會、與學(xué)生單獨交流，及時調(diào)整教學(xué)方法、進度，做出教學(xué)