《程序设计Python》课程教学大纲

《程序设计Python》教学大纲一、课程基本信息课程名称程序设计（Python）Programming(Python)课程编码CST220721030开课院部计算机科学与技术学院课程团队程序设计学分3.0课内学时56讲授32实验0上机24实践0课外学时56适用专业计算机科学与技术授课语言中文先修课程程序设计（C/C++）课程简介（限选）程序设计(Python)主要讲述Python语言的基本知识和程序设计，核心在于数据的获取、分析与处理，是一门非常重要的专业选修课。通过本课程的学习，让学生接触并了解数据获取、分析与处理的基本使用方法，使学生具有Python数据分析、设计和可视化开发的能力，并具有较强的分析问题和解决问题的能力，培养学生的数据分析能力，为机器学习、人工智能等计算机领域的高级应用奠定基础。通过课程的学习，使学生学会用计算机处理数据的思维方法，具备精益求精的工匠精神，增强解决问题的编程实践能力，为将来从事数据科学相关领域的工作打下坚实的基础。Programming(Python)mainlytellsthebasicknowledgeandprogrammingofPythonlanguage.Thecoreliesintheacquisition,analysisandprocessingofdata.Itisaveryimportantprofessionalelectivecourse.Throughthestudyofthiscourse,studentscancontactandunderstandthebasicusagemethodsofdataacquisition,analysisandprocessing,andhavetheabilityofPythondataanalysis,designandvisualdevelopment,andhavestrongabilitytoanalyzeandsolveproblems,cultivatestudents'dataanalysisability,andlaythefoundationforadvancedapplicationsincomputerfieldssuchasmachinelearningandartificialintelligence.Throughthestudyofthecourse,studentscanlearnthethinkingmethodofprocessingdatawithcomputers,havingthecraftsmanspiritofkeepingimproving,andenhancetheirprogrammingpracticeabilitytosolveproblems,andlayasolidfoundationforfutureworkindatasciencerelatedfields.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解程序设计的相关知识和技术、掌握程序设计的基本流程。为毕业要求指标点1.3的达成提供支持。是1.32M2目标2：掌握主流的程序设计开发工具，具有快速熟悉运用新的开发工具的能力，为毕业要求指标点5.1的达成提供支持。是5.13M3目标3：培养学生分析问题和利用程序设计解决问题的能力，能够针对具体的对象，开发或选用满足特定需求的现代技术解决问题，为毕业设计要求指标点5.3的达成提供一定支持。是5.34M4目标4：能撰写专业相关研究报告和设计文档，具备在公众场合开展报告陈述及交流、答辩的能力，为毕业设计要求指标点10.1的达成提供一定支持。是10.110.15M5目标5：充分认识终身学习的重要性，具有较强的自主学习和终身学习意识，，为毕业设计要求指标点12.1的达成提供一定支持。是12.16M6目标6：能保障课程正常秩序（政治层面、课堂保障层面，非学生能力层面）否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章python编程基础掌握基本数据类型、常用运算符和表达式的使用，理解数据类型的转换、运算符的优先级和结合性、数据的输入、输出，了解字符串的基本使用方法。M1,M2,M3////21.11.1基本数据类型掌握基本数据类型的概念，各种数据类型的数值（整型、浮点型）在内存中的表示方式及取值范围M1,M2,M30.5讲授0.5自学31.21.2常量与变量了解Python语言中各种数据类型常量的书写规则、变量的定义与命名规则、变量的存储与复制，以及数据类型的转换规则M1,M2,M30.2讲授0.2自学41.31.3运算符与表达式理解算术、赋值、关系、逻辑等运算符的操作含义和优先级、结合性的概念，常用表达式的概念、书写方式和计算规则M1,M2,M30.5讲授0.5自学51.41.4数据的输入和输出掌握不同数据类型数据的输入输出，map函数的使用M1,M2,M30.2讲授0.2自学61.51.5字符串了解字符串的定义方法，索引的使用，切片的建立方法M1,M2,M31.2讲授1.2自学71.61.6上机1完成Python数据输入输出相关练习M1,M2,M32上机2中学8第二章第二章典型数据结构本章重点难点：了解列表和元组的基本使用方法、了解字典的基本使用方法M1,M2,M3////92.12.1列表了解列表的定义方法，元素的增删改操作，索引的使用，切片的建立方法。M1,M2,M31讲授1自学102.22.2元组理解元组与列表的异同比较，元组的不可修改性，元组的隐性使用M1,M2,M31讲授1自学112.32.3字典掌握字典的定义，元素的访问，元素的增删改操作M1,M2,M31讲授1自学122.42.4上机2完成列表、元组和字典相关练习M1,M2,M32上机2自学13第三章第三章基本控制结构本章重点难点：掌握使用条件控制结构和循环控制结构设计累加、累乘、统计等算法的基本方法，理解嵌套的条件控制结构、嵌套的循环控制结构的流程控制过程，以及循环中断语句的作用；函数的作用和基本使用方法M1,M2,M3////143.13.1条件控制结构掌握条件控制结构（单分支、二分支和多分支）的特点和执行过程M1,M2,M31讲授1自学153.23.2循环控制结构循环控制结构的特点和执行过程，针对所选择的程序设计语言讲授for-in循环和do-while循环，通过实例阐述循环的应用方式、嵌套循环的应用和执行过程。M1,M2,M31讲授1自学163.33.3函数函数的定义，函数的调用，函数的返回值、函数的默认值M1,M2,M31讲授1自学173.43.4上机3完成基本控制结构及函数相关练习M1,M2,M34上机4自学18第四章第四章数据处理本章重点难点：如何打开和保存文件，如何总和使用列表和字典，如何使用json文件。M1,M2,M3,M5////194.14.1文件的读取和写入如何打开文件，设置文件编码，文件的读取，简单的数据清理M1,M2,M3,M50.5讲授0.5自学204.24.2数据处理以身份证处理为例，讲解字符串的截取和转换，如何进行函数封装，如何使用列表和字典M1,M2,M3,M51讲授1自学214.34.3json文件的使用如何用json文件保存和读取复合数据类型M1,M2,M3,M50.5讲授0.5自学224.44.4字典的嵌套使用如何构造嵌套的字典结构M1,M2,M3,M50.5讲授0.5自学234.54.5上机4完成数据处理相关练习M1,M2,M3,M54上机4自学24第五章第五章面向对象本章重点难点：掌握面向对象的基本概念，熟练掌握类的定义、继承和多态M1,M2,M3////255.15.1类与对象的基本概念类、类的成员、类成员函数的作用和定义方法；类对象的创建（定义）；类对象数据成员的访问，成员函数的调用。M1,M2,M31讲授1自学265.25.2对象的初始化如何进行初始化、有参初始化、无参初始化、self的使用。M1,M2,M30.5讲授0.5自学275.35.3向函数传递对象对象作为函数的参数。M1,M2,M30.5讲授0.5自学285.45.4对象的赋值和复制对象的赋值和复制方法；拷贝构造函数的定义和使用范围。M1,M2,M30.5讲授0.5自学295.55.5模块和包模块的定义，绝对导入和相对导入，模块重命名，__name__和__main__。M1,M2,M30.2讲授0.2自学305.65.6类的组合组合类的构造函数、调用顺序。M1,M2,M30.2讲授0.2自学315.75.7派生类的概念派生、继承的意义、概念与理解。扩充内部类。M1,M2,M30.2讲授0.2自学325.85.8派生类的构造函数派生类构造函数的定义、构造规则以及创建派生类对象时的调用顺序。M1,M2,M30.2讲授0.2自学335.95.9多态性，重写和super多态性的概念和基本使用方法，同名覆盖、访问声明。M1,M2,M30.2讲授0.2自学345.105.10扩展内置数据类型__repr__()和__str__()方法，__format__()方法，__hash__()方法，比较运算符，__new__()和__del__()方法，__add__()方法M1,M2,M30.2讲授0.2自学355.115.11多重继承多重继承的概念和声明；多重继承派生类构造规则和调用顺序。M1,M2,M30.2讲授0.2自学365.125.12上机5完成面向对象相关练习M1,M2,M36上机6自学37第六章第六章Numpy基础本章重点难点：ndarray的使用，矩阵运算M3,M4,M5////386.16.1科学数据的表示方法讲解向量、矩阵的基本表示方法。M3,M4,M51讲授1自学396.26.2矩阵运算矩阵的基本算术运算，以及筛选、连接等复杂操作。M3,M4,M51讲授1自学406.36.3数据广播如何进行不对等维度之间的算术操作。M3,M4,M50.5讲授0.5自学41第七章第七章pandas入门本章重点难点：pandas基本功能，汇总与统计，处理数据缺失M3,M4,M5////427.17.1pandas的数据结构介绍了解pandas的基本数据结构M3,M4,M50.5讲授0.5自学437.27.2基本功能了解pandas的基本功能M3,M4,M51.5讲授1.5自学447.37.3汇总和计算描述统计理解pandas的汇总和计算M3,M4,M50.5讲授0.5自学457.47.4处理缺失数据了解如何处理确实数据M3,M4,M50.5讲授0.5自学467.57.5层次化索引了解层次化索引M3,M4,M50.5讲授0.5自学477.67.6上机6完成numpy和pandas相关练习M3,M4,M52上机2自学48第八章第八章数据清理本章重点难点：如何合并数据集，如何处理数据轴，如何进行批量的数据转换M3,M4,M5////498.18.1合并数据集理解数据集合并M3,M4,M50.5讲授0.5自学508.28.2重塑和轴向旋转如何将多个数据集进行合并，形成综合有效的多维度数据M3,M4,M50.5讲授0.5自学518.38.3数据转换如何清洗无效数据，进行数据类型的转换等M3,M4,M50.5讲授0.5自学528.48.4apply函数的使用了解apply函数的使用M3,M4,M50.5讲授0.5自学53第九章第九章绘图与可视化本章重点难点：如何用可视化方法辅助分析数据M3,M4,M5////549.19.1基本图形的绘制线状图、柱状图、饼图、散点图等基本图形的绘制和参数的设置M3,M4,M51讲授1自学559.29.2词云的绘制如何生成词云，以及参数的设置M3,M4,M51讲授1自学569.39.3如何绘制地图如何将数据投影到地图上，增强数据在地理空间上的对比度M3,M4,M51讲授1自学579.49.4上机7完成绘图与可视化相关练习M3,M4,M52上机2自学5810.410.4透视表和交叉表了解透视表和交叉表M3,M4,M50.5讲授0.5自学5911.111.1网页的基本结构了解网页的基本结构和基本标签，掌握基本的标签属性M3,M4,M51.5讲授1.5自学60第十一章第十一章网络爬虫本章重点难点：了解网页的基本结构，构建网络爬虫M3,M4,M5////61第十章第十章：数据聚合与分组运算本章重点难点：如何进行数据的分组与聚合，并形成复杂的透视表和交叉表M3,M4,M5////6211.311.3BeautifulSoup的使用如何用BeautifulSoup处理网页M3,M4,M51讲授1自学6310.310.3分组级运算和转换了解分组级运算和转换M3,M4,M50.5讲授0.5自学6410.210.2数据聚合如何实现分组后的聚合M3,M4,M50.5讲授0.5自学6510.110.1Groupby技术如何使用groupby进行数据分组M3,M4,M50.5讲授0.5自学6611.211.2Selenium的基本使用方法如何用Selenium模拟浏览器，获取动态网页的源代码M3,M4,M51讲授1自学6711.411.4网页的动作模拟如何为网页元素进行赋值，模拟鼠标点击等操作M3,M4,M50.5讲授0.5自学6811.511.5上机8完成爬虫相关练习M3,M4,M52上机2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.安排100个作用在线自动评测编程题目。2.平时测验主要考核学生对Python基础知识掌握情况，最后根据自动评测编程题目成绩进行标准化，给出平时作业成绩，满分100分，作为个人部分成绩。30%2团队项目1.由来自不同班级的2-3人组成一个团队，根据所学知识共同完成一个人均代码量不低于200行的项目，强调考核学生团队协作以及项目开发能力，为毕业要求。2.项目验收以公开答辩的形式进行，每个组的组长及任课教师作为评委。每个团队需要通过PPT汇报、代码演示或视频展示形式讲解自己项目的需求、设计以及最终成果，满分100分，作为团队部分成绩。另外根据团队中每人的贡献度排序上下浮动5分。3.团队项目是对学生学习情况的全面检验，通过融入思政主题的编程设计题目，强调考核学生对程序设计综合能力的运用。通过对数据获取、数据处理、数据分析和可视化展示等环节的考核，特别是具体的问题求解能力的考核，为毕业要求1、5、10和12达成度的评价提供支持。70%五、评分细