Python程序设计教学大纲实验大纲

《Python程序设计》课程教学大纲一、课程的性质、目的与任务《Python程序设计》是软件工程专业中的一门非常实用的课程，该课程从Python的编程基础知识和几种热门的Python应用方向出发，重要内容包括具有数据类型与基本计算、控制语句和函数、数据构造、文献读写、类和对象这几部分的Python基础知识，以及包括PythonGUI开发、网络爬虫、Web开发、数据分析与可视化、机器学习等Python项目的开发措施。本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，从Python编程的基础理论知识入手，循序渐进的学习Python项目的开发，并通过引入实际案例的学习，协助学生更好的系统性学习Python，做到理论与实践相结合，措施与应用相结合。本课程除规定学生掌握Python语言的运用，更重要的是规定学生拥有分析问题、处理问题的能力和学以致用的思想，为更深入地学习和此后的实践打下良好的基础。二、教学内容及教学基本规定1.Python的入门知识（2课时）理解Python作为初学者编程语言的优势；理解怎样获取Python；理解集成开发环境和PyCharm的特点和使用；理解JupyterNotebook的获取和使用；理解包管理器pip的基本概念和使用；掌握Python的编写规范和自动代码调整的措施。2.数据类型和基本计算（2课时）掌握常用的数值类型的定义和特点，包括整型、浮点型、复数类型、布尔型；掌握数值类型转换的措施；掌握变量的申明和使用措施；掌握多种算术运算符的使用，包括比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符、复合赋值运算符、位运算符、按位取反、异或运算和复合赋值运算符；理解运算符的优先级次序。3.控制语句和函数（2课时）理解Python程序中代码块的概念；掌握Python中if选择构造的使用方法；掌握Python中while、for循环构造的使用方法及其互相转换；掌握break、continue与pass的使用方法；掌握Python函数的定义与调用；掌握Python函数参数的特点与使用方法；掌握函数嵌套和使用轮子的措施。4.数据构造（2课时）理解常见数据构造的特点，包括集中构造、线性构造、树形构造和图形构造；掌握元组的概念和操作措施；掌握列表的概念和操作措施；掌握字典的概念和操作措施；掌握字符串的概念和有关操作，包括转义字符的含义、字符串的表达、输入、运算、格式化、内建措施、访问和遍历。5.文献读写（2课时）掌握文献操作和文献系统的有关知识，包括怎样打开文献、关闭文献、读文献、写文献和定位读写；掌握文献数据序列化的措施；掌握文献系统的操作措施。6.类和对象（2课时）理解类和对象的基本概念；理解类和对象的关系；理解面向对象和面向过程的区别；理解类的定义措施，包括类名、属性的申明和类的访问；理解类的三种措施，即静态措施、类措施和实例措施；7.PythonGUI开发（4课时）理解GUI编程的基本概念，包括窗口与组件的概念和事件驱动与回调机制；理解Tkinter的重要组件的构建措施，包括标签、框架、按钮、输入框、单项选择按钮和多选按钮、列表框和滚动条；掌握运用Tkinter库进行窗口化程序的编写的基本措施。8.Python网络爬虫（4课时）理解HTTP、HTML、JavaScript的概念；理解Requests的概念；掌握使用Requests编写爬虫程序的措施；理解其他常见的网页解析工具，包括BeautifulSoup、XPath与lxml；理解Scrapy框架与Selenium；理解处理表单以及反爬虫机制。9.PythonWeb开发（4课时）理解Flask框架基础和Jinja2模板，掌握搭建简朴Web网站的措施；理解Django框架基础，掌握使用Django创立项目和模型、生成管理界面、构建前端页面的措施。10.Python数据分析与可视化（4课时）理解MATLAB和Python在数据分析与可视化上各自的特点；理解NumPy的使用措施；理解Pandas的使用措施；理解Matplotlib的使用措施；理解SciPy与SymPy这两种库。11.Python机器学习（4课时）理解机器学习的基本概念；理解机器学习的分类，包括监督学习、非监督学习、半监督学习和强化学习；理解对于多分类任务常用的评价指标；理解卷积神经网络的概念和深度神经网络的基本组件。12.试验（16课时）教学阐明及教学基本规定见《Python程序设计》试验教学大纲。三、教学措施本课程教学措施以教师为主导的启发式讲授教学法为主，讨论（提问）式教学为辅，结合课外学习的教学措施。试验以学生动手试验为主，教师的启发式讲授教学法为辅，并结合讨论（提问）式教学，以及结合课外学习的教学措施。1．本课程概念较多，因此教学形式以讲授方式为主。本课程拟采用多媒体PPT的教学措施，增长课堂信息，浅显通俗地对概念、定义和原理进行解释，增长教学的直观性，教学过程中注意各个知识点的关联性，以使学生更好地理解课程内容。2．对课程中关键性概念、设计思想方面的问题可辅以课堂讨论的形式。3．为加强和贯彻动手能力的培养，每章课后应安排作业，协助学生学习和应用。四、课内外教学环节及基本规定本课程共48个课时，其中理论32个课时，讲授16周（每周2课时）；试验16个课时，讲授8周（每周2课时）。课外学习规定：1．做好课前预习，预习时以教材为主，理解有关的概念、定义、原理。预习中认真思索，以便带着问题积极地听课。2．课后要复习，有余力的学生复习时还应阅读参照资料，认真整顿课堂听课笔记。3．规定学生课外自主学习，学生课外阅读的参照资料以本大纲所列参照资料为主。五、考核内容及方式本课程成绩由平时成绩和期末考核成绩组合而成，课程成绩以百分制计算，分派比例如下：1．平时成绩占30%，重要考察作业的完毕程度，理论课和试验课的出勤率，试验课的考试成果。其中作业占10%，试验占15%，出勤率占5%。2．期末成绩占70%，采用考试的考核方式。考试采用闭卷形式，题型为选择题、对的/错误题、填空题、简答题，以及应用题。六、持续改善本课程根据学生作业、课堂讨论、平时考核状况和学生、教学督导等反馈，及时对教学中局限性之处进行改善，并在下一轮课程教学中改善。《Python程序设计》试验教学大纲教学内容及教学基本规定1.使用Tkinter进行GUI编程(2课时)掌握GUI编程中的事件驱动和回调机制；理解使用Tkinter进行GUI编程的过程；理解使用GUI制作游戏的基本环节；理解怎样运用Tkinter库进行窗口化程序的编写；理解扫雷游戏和连连看游戏的完整编程过程；2.网络爬虫程序的编写(2课时)理解requests的使用措施；理解模拟浏览器Selenium的使用方法；理解分析网站数据的措施；理解编写网络爬虫的完整流程和措施；理解针对小说网站和购物网站的爬虫的完整编程过程；3.案例：使用Flask框架实现简朴的微博网站(2课时)理解网站所需的基本设计，包括界面设计、模型设计和接口设计；理解搭建Flask服务、连接数据库的措施；理解怎样注册蓝图和实现接口；理解怎样使用模板渲染网页；理解怎样进行网页的权限控制；4.案例：使用Django搭建顾客注册登录系统(2课时)理解创立项目以及一种App的措施；理解进行全局配路由及视图框架搭建的措施；理解编写网站主页面的程序的措施；理解进行登陆页面及对应视图逻辑的编写的措施；理解注册页面样式的措施；理解设置找回密码功能的措施；5.案例：新生数据分析与可视化(2课时)理解使用Pandas对数据进行预处理的措施；掌握使用Matplotlib库进行画图的措施；掌握使用Pandas库进行画图的措施；6.案例：美国波士顿房价预测(2课时)理解使用Pandas库进行数据清洗的措施；理解通过建模拟合进行数据分析的措施；理解通过AUC对成果进行分析的措施；7.案例：基于线性回归、决策树和SVM算法的鸢尾花分类任务（2课时）理解数据集的概念和分析措施；理解多分类任务的评价指标，包括混淆矩阵、精确率、精确率与召回率、PR曲线、ROC曲线与AUC曲线；理解在多分类任务中使用Logistic的措施；理解在多分类任务中使用决策树的措施；理解在多分类任务中使用SVM的措施；8.案例：使用PyTorch进行基