Python语言基础与应用 教案全套-教学案例 刘琼 第1-7章 Python语言初体验-文件和数据格式化

教案纸第一讲第一章Python语言初体验课程时长：2学时教学目标了解Python语言的历史和发展。掌握Python的安装过程。熟悉Python的开发环境，包括IDLE的使用和pip工具的安装与使用。能够编写并执行简单的Python程序。教学内容1.1Python语言概述（10分钟）Python的历史和发展。GuidovanRossum创建Python的背景。Python2.x到Python3.x的演进。Python语言的特点。简洁易读的语法。面向对象编程。可移植性。解释型语言。开源。Python语言的应用领域。Web开发。数据科学。人工智能与机器学习。自动化运维。游戏开发。桌面应用与网络编程。1.2、Python的安装（15分钟）访问Python官方网站下载Python安装包。选择适合操作系统的Python版本进行下载。安装Python，注意勾选“AddPythontoPATH”选项。安装完成后验证Python是否安装成功（通过命令行输入python--version）。1.3、Python的开发环境（40分钟）IDLE集成开发环境介绍。启动IDLE。交互式编程与文件式编程的区别。在IDLE中创建、编辑和运行Python程序。pip工具的使用。pip工具简介。使用pip命令安装第三方库（如requests库）。使用pip命令查看已安装的库列表。使用pip命令升级和卸载库。第一个Python程序。在IDLE中编写并运行打印“Hello,World!”的程序。解释程序执行过程和结果。课堂练习与讨论（15分钟）学生自行安装Python并验证安装是否成功。学生使用IDLE编写并运行一个简单的Python程序（如计算两个数的和）。讨论Python语言的特点和应用领域，分享个人对Python的第一印象。课后作业复习Python语言的历史和特点。使用pip工具安装一个感兴趣的Python第三方库（如NumPy或pandas），并简单了解其用途。编写一个Python程序，实现以下功能：从用户输入中获取两个整数。计算并输出这两个整数的和、差、积和商（除不尽时保留两位小数）。教学评估通过课堂练习和讨论评估学生对Python安装和开发环境的掌握情况。通过课后作业评估学生对Python语言特点和第三方库安装的理解以及编程实践能力。第二讲第二章Python基本语法概述课程时长：2学时教学目标掌握Python语言的编程规范，包括缩进、注释等。理解常量、变量与对象在Python中的概念和应用。熟悉Python中常用的数据类型，包括数字、字符串、列表、元组、字典和集合。教学内容2.1Python语言的编程规范一、代码缩进介绍Python中缩进的重要性，解释为什么缩进是强制性的。演示如何正确使用4个空格进行缩进，并强调不要混用空格和制表符。二、注释解释注释的作用，提高代码的可读性和可维护性。演示单行注释和多行注释的写法，如使用#和三个引号（'''或"""）。2.2常量、变量与对象一、常量介绍常量的概念，说明Python中并没有真正的常量类型，但可以使用约定俗成的方式表示常量（如全大写字母）。二、变量解释变量的定义和作用，说明Python中不需要事先声明变量类型。演示如何给变量赋值，并改变变量的值。三、对象介绍Python中一切皆对象的概念，解释对象的标识、类型和值。通过示例演示变量如何引用对象，并解释可变对象和不可变对象的区别。2.3数据类型一、数字类型介绍整数（int）、浮点数（float）和复数（complex）的表示方法和运算规则。演示数字类型的常见操作，如加、减、乘、除等。二、字符串类型解释字符串类型的定义和作用，介绍字符串的定界符（单引号、双引号、三引号）。演示字符串的常见操作，如连接、切片、查找等。三、列表类型介绍列表的定义和作用，说明列表是有序的元素集合。演示列表的创建、修改和常用操作（如追加、删除元素）。四、元组类型解释元组的定义和作用，说明元组是不可变的有序元素集合。演示元组的创建和使用。五、字典类型介绍字典的定义和作用，说明字典是无序的键值对集合。演示字典的创建、访问和修改。六、集合类型解释集合的定义和作用，说明集合是无序的唯一元素集合。演示集合的创建和基本操作（如并集、交集）。课堂练习编写代码，演示正确的缩进和注释使用。定义一个变量和一个常量，并输出它们的值。创建一个包含不同数据类型的列表、元组、字典和集合，并进行相关操作。作业布置复习Python的编程规范，确保在编写代码时严格遵守。编写一个程序，使用列表和字典存储学生信息，并允许用户通过姓名查询学生信息。尝试使用集合解决一个实际问题，如找出两个列表中的共同元素。第三讲《Python基本语法概述》教案-2.4Python的语句概述&2.5输入输出函数课程时长：2学时教学目标理解Python中表达式和语句的概念及其关系。掌握赋值语句的多种形式和用法。学会使用import语句导入模块和对象。理解控制流语句（特别是if和for语句）的基本概念。熟悉输入输出函数input()和print()的用法。教学内容2.4Python的语句概述一、表达式解释表达式的定义和组成元素（数字、变量、运算符、括号、字面量）。示例演示表达式与语句的区别。二、赋值语句解释赋值语句的基本形式和用法。演示多重赋值、增强赋值、链式赋值和解构赋值的示例。三、引入语句（import语句）介绍import语句的三种格式及其用法。示例演示标准库math和random的导入和使用。四、控制语句简要介绍选择结构和循环结构。示例演示if语句和for语句的用法。2.5输入输出函数一、input()函数解释input()函数的作用和用法。示例演示input()函数接收用户输入，并处理为字符串类型。引入eval()函数与input()函数的结合使用，以处理数值输入。二、print()函数解释print()函数的作用和用法。演示print()函数输出单个值、多个值、指定分隔符和结束符的用法。介绍print()函数将输出重定向到文件的用法。课堂练习编写代码，使用赋值语句给变量赋值，并进行简单的算术运算。编写代码，使用if语句判断用户输入的分数等级（如A、B、C等）。编写代码，使用for循环打印数字1到10。编写一个程序，使用input()函数接收用户输入的两个数字，并使用print()函数输出它们的和。作业布置复习赋值语句和控制流语句的基本概念，编写一个简单的程序，根据用户输入的年龄输出对应的年龄段描述（如“儿童”、“青少年”、“成年”等）。编写一个程序，使用input()函数接收用户输入的姓名和年龄，并使用print()函数输出一条包含姓名和年龄的问候信息。教学评估

通过课堂练习和作业完成情况评估学生对Python语句、表达式、赋值语句、引入语句、控制流语句以及输入输出函数的理解和掌握程度。第四讲《Python基本语法概述》教案-2.6turtle库课程时长：2学时教学目标了解turtle库的基本概念及其在图形编程中的应用。掌握turtle库中常用的函数和命令，用于绘制基本图形。熟悉turtle库的坐标系和角度控制。能够使用turtle库绘制简单的图形和图案。教学内容一、引入turtle库（5分钟）介绍turtle库的概念及其在图形编程中的作用。演示如何使用importturtle语句引入turtle库。二、turtle库的坐标系（10分钟）讲解turtle库中的空间坐标系和角度坐标系。演示如何理解和使用这两种坐标系来控制海龟的移动和旋转。通过示例代码展示海龟在画布上的初始位置和初始方向。三、turtle的画布函数（10分钟）介绍screensize()和setup()函数的作用和用法。演示如何设置画布的大小、位置和背景颜色。通过示例代码展示不同画布设置的效果。四、turtle的画笔函数（20分钟）画笔状态函数讲解pendown(),

penup(),

pensize(),

pencolor(),

color(),

begin_fill(),

end_fill(),

clear(),

reset(),

hideturtle(),

showturtle(),

isvisible(),

write()等函数的作用和用法。演示如何使用这些函数来控制画笔的状态和颜色填充。通过示例代码展示不同画笔设置的效果。画笔运动函数讲解forward(),

backward(),

right(),

left(),

goto(),

setheading(),

circle(),

home(),

undo(),

speed()等函数的作用和用法。演示如何使用这些函数来控制海龟的移动和旋转。通过示例代码展示不同画笔运动的效果。五、turtle库综合实践（25分钟）绘制红边正方形（5分钟）讲解并演示使用turtle库绘制红边正方形的代码。学生动手实践，绘制自己的红边正方形。绘制实心正方形（5分钟）讲解并演示使用turtle库绘制实心正方形的代码，包括填充颜色的设置。学生动手实践，绘制自己的实心正方形。绘制电脑印花图案（10分钟）讲解并演示使用turtle库绘制电脑印花图案的代码，包括循环和角度控制的应用。学生动手实践，尝试绘制自己的印花图案。绘制劳动勋章（5分钟）讲解并演示使用turtle库绘制劳动勋章的代码，包括两个海龟对象的创建和协同工作。学生动手实践，尝试绘制自己的劳动勋章或其他复杂图案。课堂小结（5分钟）总结turtle库在图形编程中的应用和重要性。强调代码规范性和可读性的重要性。鼓励学生在课后继续探索turtle库的其他功能和用法。作业布置要求学生使用turtle库绘制一个自己喜欢的图形或图案，并附上代码和解释。鼓励学生尝试使用turtle库完成一些创意性的图形设计任务。第五讲第三章Python的基本数据类型-3.1数字类型&3.2数字类型的运算课程时长：2学时学习目标熟练掌握数字类型（整数、浮点数、复数）的概念及使用。熟练掌握数字类型的运算。教学内容一、引言（5分钟）简述Python中数据的重要性及数字类型在编程中的基础地位。二、数字类型（25分钟）3.1数字类型1.整数（int）定义整数类型及其特点。演示整数在不同进制下的表示方法（十进制、二进制、八进制、十六进制）。解释整数对象的不可变性及Python中的整数缓存机制。2.浮点数（float）定义浮点数类型及其特点。演示浮点数的表示方法（普通表示法和科学计数法）。讲解浮点数比较中可能出现的问题，并介绍解决方法（如使用abs()函数或round()函数）。3.复数（complex）定义复数类型及其表示方法（实部和虚部）。演示复数的创建及访问实部和虚部的方法。三、数字类型的运算（35分钟）3.2数字类型的运算1.算术运算操作符列出并解释Python中的算术运算操作符（+、-、*、/、//、%、**）。演示操作符与赋值符号结合形成的增强赋值操作符。强调数值运算可能改变数据类型的情况。2.数值运算函数介绍与数值运算相关的内置函数（abs(),

divmod(),

pow(),

round(),

max(),

min()）。通过示例代码展示这些函数的用法。课堂练习（25分钟）编写代码，使用不同进制表示整数并进行转换。编写代码，演示浮点数比较问题的解决方法。编写代码，创建复数并进行基本运算。编写代码，使用数值运算函数（如abs(),

divmod(),

pow(),

round()）进行计算。编写代码，计算用户输入的两个数的算术运算结果（加、减、乘、除、整除、取余、幂运算）。课堂小结（5分钟）总结数字类型的特点及用途。强调数字类型运算在编程中的重要性。鼓励学生继续探索Python中其他数据类型和运算。作业布置编写一个程序，接收用户输入的任意两个数（可以是整数、浮点数或复数），并计算它们的和、差、积、商（如果适用的话）、整除结果、余数及幂运算结果。研究Python中数值运算的其他高级话题，如精度控制、大数运算等。第六讲第三章Python的基本数据类型-3.3字符串类型&3.4字符串类型的操作课程时长：2学时学习目标掌握字符串的表示方法，包括定界符和转义字符。理解字符串的编码方式，特别是Unicode编码。掌握字符串的索引和切片操作。熟悉字符串的基本操作符和常用的操作函数。学会使用字符串的常用方法，如查找、替换、格式化等。教学内容一、引言（5分钟）简述字符串在编程中的重要性。引出本节课的主题：字符串类型。二、字符串的表示（10分钟）字符串定界符介绍单引号、双引号、三单引号和三双引号作为字符串定界符的用法。演示不同定界符之间的嵌套使用。转义字符解释转义字符的概念和用途。列出常见的转义字符及其作用（如换行符\n、制表符\t、反斜杠\\等）。演示转义字符在字符串中的使用。介绍原始字符串（rawstring）的概念和使用方法。三、字符串的编码（5分钟）介绍Python3中字符串默认采用Unicode编码的特点。演示如何使用chr()和ord()函数进行Unicode编码值与其对应字符的转换。解释字符串运算与Unicode编码之间的关系。四、字符串索引和切片（10分钟）字符串索引介绍字符串索引的概念和正向递增序号、反向递减序号的用法。演示通过索引访问字符串中特定字符的示例代码。字符串切片介绍字符串切片的概念和用法。演示切片操作的格式和参数（起始索引、结束索引、步长）。通过示例代码展示切片操作的不同效果。五、字符串类型的操作（40分钟）字符串操作符介绍字符串操作符（连接、重复、成员测试）的用法。演示示例代码。字符串操作函数介绍常用的字符串操作函数（如len(),

str(),

chr(),

ord(),

int(),

float()）。演示这些函数的用法和示例代码。字符串处理方法介绍字符串的常用方法（如upper(),

lower(),

find(),

strip(),

split(),

replace(),

count(),

center(),

join()）。演示这些方法的用法和示例代码。通过一个综合示例（首都单词处理）来加深理解。format()方法介绍format()方法的基本使用和格式控制。演示不同格式控制标记（填充、对齐、宽度、精度、类型）的用法和示例代码。课堂练习（20分钟）练习字符串的基本操作，包括索引、切片、连接、替换等。使用format()方法格式化字符串输出。课堂小结（5分钟）总结字符串类型的特点和重要性。强调掌握字符串操作对于编程的重要性。鼓励学生继续探索Python中字符串的其他高级用法。作业布置编写一个程序，接收用户输入的字符串，输出该字符串的长度、第一个字符、最后一个字符、以及反转后的字符串。使用format()方法格式化输出一个包含姓名、年龄、地址信息的字符串模板。第七讲第三章Python的基本数据类型-3.5精选案例课程时长：2学时学习目标掌握通过不同方法处理三位整数，提取其各位数字并反向输出的技巧。学会将秒数转换为小时、分钟和秒格式的编程方法。理解如何从一串数字字符串中提取最大值和最小值。深化对Python基本数据类型及其操作的理解。教学内容一、引言（5分钟）简要回顾Python的基本数据类型（整数、浮点数、字符串等）。强调数据类型操作在编程中的重要性。二、应用举例-提取三位整数的各位数字并反向输出（30分钟）方法一：数学方式求解演示代码，解释整除（//）和取余（%）运算符的应用。强调数据类型转换的必要性（从字符串到整数）。方法二：字符串方式求解演示代码，介绍字符串索引和切片操作。讨论输入有效性检查的重要性。方法三：一行代码求解演示代码，使用字符串切片[::-1]进行反转。讨论代码简洁性和可读性的平衡。课堂练习（10分钟）学生尝试编写代码，实现以上三种方法。教师巡视指导，解答疑问。三、应用举例-秒数转换为小时、分钟和秒格式（25分钟）问题描述与分析阐述问题的实际需求和处理流程。强调整除和取模运算在时间转换中的应用。编写代码演示完整的代码实现，包括输入、处理和输出部分。介绍format()函数的用法和格式化字符串的编写。课堂练习（10分钟）学生编写代码，实现秒数到时间格式的转换。教师点评学生代码，强调编程规范和错误处理。四、应用举例-提取数字字符串中的最大值和最小值（25分钟）问题描述与分析阐述问题的实际需求和处理流程。讨论数据类型转换（从字符串到浮点数）的必要性。编写代码演示完整的代码实现，包括输入、字符串处理、类型转换和结果输出。介绍split()函数和max()、min()函数的应用。课堂练习（10分钟）学生编写代码，实现数字字符串中最大值和最小值的提取。教师点评学生代码，强调数据处理的逻辑性和准确性。课堂小结（5分钟）总结本节课学习的三种应用实例及其编程方法。强调数据类型操作在解决实际问题中的重要性。鼓励学生多实践、多思考，加深对Python基础数据类型的理解。作业布置编写一个程序，接收用户输入的一串数字（可能包含小数），并输出这些数字中的最大值和最小值。编写一个程序，将用户输入的秒数转换为“天:小时:分钟:秒”的格式输出。思考并尝试编写一个程序，实现将用户输入的字符串反转输出（不限制字符串长度）。第八讲第四章Python程序的控制结构-4.1程序流程图&4.2顺序结构&4.3条件表达式学习目标理解程序流程图的基本元素及其作用。掌握顺序结构的概念及其在程序中的应用。熟悉条件表达式及其组成元素（关系运算符、逻辑运算符等）。教学内容一、引言（5分钟）简要介绍程序控制结构的重要性及其在编程中的作用。引出本章将要学习的内容：程序流程图、顺序结构、条件表达式。二、4.1程序流程图（15分钟）程序流程图基本概念解释程序流程图的作用：描述程序的基本操作和控制流程。展示流程图的基本元素（起止框、判断框、处理框、输入输出框、注释框、流向线、连接点），并解释其含义。顺序结构流程图示例展示顺序结构流程图（如图4.2所示），解释其含义。讨论顺序结构在程序中的作用和重要性。三、4.2顺序结构（15分钟）顺序结构概念解释顺序结构的概念：程序按照书写顺序从前到后依次执行语句。讨论顺序结构在程序中的基础性和重要性。顺序结构示例编写一个简单的Python程序示例，展示顺序结构的应用。分析示例程序中的赋值语句、输入语句和输出语句，解释它们在顺序结构中的作用。四、4.3条件表达式（35分钟）关系运算符介绍关系运算符（<、<=、>、>=、==、!=），解释其含义和用法。示例演示比较不同类型数据（数值、字符串）时的大小关系。逻辑运算符介绍逻辑运算符（not、and、or），解释其含义和用法。示例演示逻辑运算符的组合使用，特别是惰性求值的特点。条件表达式的特殊用法解释条件表达式中非False即为True的原则。示例演示包含函数调用等复杂表达式的条件判断。条件表达式练习提供几个练习题，让学生编写条件表达式，检查其对条件表达式的掌握情况。五、课堂练习（20分钟）提供一些包含顺序结构和条件表达式的编程题目，让学生练习编写程序。教师巡视指导，解答学生疑问。六、课堂小结（5分钟）总结本章学习的重点和难点。强调程序控制结构在编写高效、健壮程序中的重要性。作业布置编写一个Python程序，要求用户输入两个整数，判断并输出它们的大小关系。编写一个Python程序，根据用户输入的分数判断其等级（如A、B、C等），并输出结果。第九讲第四章Python程序的控制结构-4.4选择结构课程时长：2学时学习目标理解选择结构（分支结构）的概念及其重要性。掌握单分支结构（if语句）的语法和使用方法。掌握双分支结构（if-else语句）的语法和使用方法。理解多分支结构（if-elif-else语句）的语法和使用方法。能够根据实际问题设计合适的选择结构。教学内容一、引言（5分钟）介绍选择结构的概念及其在编程中的重要作用。简述本章将要学习的内容：单分支结构、双分支结构和多分支结构。二、单分支选择结构（if语句）（20分钟）语法介绍展示if语句的基本语法格式。强调冒号“:”和缩进的重要性。流程图解析展示图4.3单分支结构流程图，解释流程。示例分析（例4-1）分析回文字符串判断示例代码。讨论当条件不满足时程序的行为。练习与讨论提供练习题，让学生编写简单的单分支结构程序。讨论学生代码，强调if语句的正确使用。三、双分支选择结构（if-else语句）（25分钟）语法介绍展示if-else语句的基本语法格式。解释条件成立与不成立时程序的执行流程。流程图解析展示图4.4双分支结构流程图，解释流程。示例分析（例4-2）分析改进后的回文字符串判断示例代码。讨论if-else语句如何提供更完整的用户反馈。三元运算符介绍解释三元运算符的语法和使用方法。示例演示三元运算符的惰性求值特点。练习与讨论提供练习题，让学生编写包含if-else语句和三元运算符的程序。讨论学生代码，强调if-else语句和三元运算符的正确使用。四、多分支选择结构（if-elif-else语句）（25分钟）语法介绍展示if-elif-else语句的基本语法格式。解释多个条件判断时的执行流程。流程图解析展示图4.5多分支结构流程图，解释流程。示例分析（例4-3和例4-4）分析根据月份判断季节的示例代码。讨论问答式计算器的设计思路和实现方法。练习与讨论提供练习题，让学生编写包含if-elif-else语句的程序。讨论学生代码，强调多分支结构的合理设计和使用。五、课堂小结（5分钟）总结选择结构（单分支、双分支、多分支）的语法和使用方法。强调选择结构在编程中的重要性，以及根据实际问题设计合适选择结构的能力。作业布置编写一个程序，根据用户输入的分数判断其等级（如A、B、C等）。尝试使用Tkinter库设计一个图形界面的问答式计算器。第十讲第四章Python程序的控制结构-4.5循环结构课程时长：2学时学习目标理解循环结构的概念及其在编程中的作用。掌握for循环的语法和使用方法，包括遍历字符串、列表、range()函数等。掌握while循环的语法和使用方法，理解其执行流程和条件控制。了解循环结构的扩展模式（如for-else和while-else）。熟悉循环控制语句break和continue的用法。教学内容一、引言（5分钟）介绍循环结构的概念及其在编程中的重要性。简述本节课将要学习的内容：for循环、while循环、循环控制语句。二、for循环（25分钟）语法介绍展示for循环的基本语法格式。解释遍历结构（如字符串、列表、range()函数）的作用。示例分析遍历字符串示例，解释循环变量和循环体的作用。使用range()函数计算累加和示例，强调range()函数的用法和参数意义。遍历列表连接字符串示例，讨论循环中的字符串连接操作。for循环的扩展模式介绍for-else结构，并通过示例演示其执行流程。讨论for-else结构在程序中的应用场景。练习与讨论提供练习题，让学生编写使用for循环的程序。讨论学生代码，强调for循环的正确使用。三、while循环（25分钟）语法介绍展示while循环的基本语法格式。解释while循环的执行流程和条件控制。示例分析计算阶乘的示例，强调循环条件和循环变量的更新。while循环的扩展模式（while-else），通过示例演示其执行流程。循环控制语句介绍break和continue语句的作用和用法。通过示例展示break和continue在循环中的实际应用。练习与讨论提供练习题，让学生编写使用while循环和循环控制语句的程序。讨论学生代码，强调while循环和循环控制语句的正确使用。四、循环结构编程思路总结（10分钟）强调循环结构在解决实际问题中的重要作用。总结循环结构设计的关键步骤：理解循环需求、选择合适的循环结构、初始化循环变量、设置循环条件、更新循环变量、注意循环体内的操作、考虑循环的退出条件。强调循环控制语句（break和continue）在灵活控制循环执行流程中的作用。作业布置编写一个程序，使用for循环遍历一个列表，并打印列表中每个元素的平方。编写一个程序，使用while循环和循环控制语句实现一个猜数字游戏。程序随机生成一个1到100之间的整数，用户输入猜测的数字，程序根据用户输入给出提示（太大、太小或正确），直到用户猜对为止。第十一讲第四章Python程序的控制结构-4.6程序的异常处理课程时长：2学时学习目标理解异常的概念及其在程序中的重要性。掌握Python异常处理的基本结构（try-except）。学会使用try-except结构捕获和处理不同类型的异常。了解异常类型及其作用。能够编写包含异常处理的健壮程序。教学内容一、引言（5分钟）介绍异常的概念及其在程序中的作用。简述异常处理在Python编程中的重要性。二、异常处理的基本概念（10分钟）解释什么是异常，以及异常如何影响程序的执行。介绍Python异常处理机制的基本结构：try-except。阐述try块和except块的作用。三、try-except结构详解（20分钟）基本语法格式展示try-except结构的语法，并解释各部分的功能。示例分析使用示例代码（如除以零的示例）演示try-except结构的用法。分析代码执行流程，强调异常捕获和处理的过程。捕获不同类型的异常介绍常见的异常类型（如ZeroDivisionError、ValueError等）。通过示例展示如何捕获和处理不同类型的异常。try-except结构的扩展介绍try-except-else和try-finally结构。通过示例说明这些扩展结构的用法和适用场景。四、异常处理在程序中的应用（25分钟）例4-9程序分析分析程序需求，明确数据处理流程和异常处理需求。讨论算法选择和循环控制策略。编写程序引导学生编写包含异常处理的除法运算程序（例4-9）。讨论程序的健壮性和可靠性，强调异常处理的重要性。程序测试与调试测试学生编写的程序，验证异常处理的效果。引导学生根据测试结果调试程序，解决可能存在的问题。五、课堂小结（5分钟）总结异常处理在Python编程中的重要性。强调掌握try-except结构对于编写健壮程序的意义。鼓励学生在编写程序时注重异常处理，提高程序的稳定性和可靠性。作业布置编写一个程序，要求用户输入一个文件名，程序尝试打开并读取文件内容。如果用户输入的文件不存在或无法打开，程序应捕获异常并输出相应的错误提示信息。尝试修改例4-9程序，增加对用户输入的第一个数字是否为有效数字的验证，并处理相应的异常。注：本教案假设学生已经具备一定的Python编程基础，能够理解基本的语法和程序流程。在实际教学中，教师应根据学生的实际情况调整教学内容和方法。第十二讲第四章Python程序的控制结构-4.7random库&4.8精选案例课程时长：2学时学习目标理解伪随机数的概念及其在计算机中的应用。掌握Python的random库及其常见函数的使用。通过实际案例应用random库，提高编程实践能力。了解异常处理的重要性，并掌握try-except结构的基本用法。教学内容一、引言（5分钟）介绍随机数在编程中的重要作用和应用场景。简述random库作为Python标准库之一的功能和重要性。二、random库基础（20分钟）伪随机数概念解释解释伪随机数的生成原理及其与真随机数的区别。random库函数介绍列表展示表4-4中的random库常见函数及其功能描述。逐一解释每个函数的参数、返回值和用法，并辅以示例代码。实战演练提供练习题目，让学生动手实践random库函数的使用。讨论学生代码，纠正错误并强调注意事项。三、精选案例——猜拳游戏（25分钟）案例介绍简述猜拳游戏的规则和玩法。游戏程序设计分析游戏逻辑，确定所需的功能模块。引导学生编写包含用户输入、电脑随机选择、胜负判断等功能的猜拳游戏程序。异常处理讨论用户输入错误时可能遇到的问题，并引入异常处理机制。展示如何在程序中添加try-except结构来处理可能出现的异常。程序测试与改进测试学生编写的猜拳游戏程序，验证功能完整性和异常处理效果。根据测试结果讨论改进方案，优化程序结构。四、课堂小结与作业布置（10分钟）课堂小结总结random库和异常处理在编程中的应用场景和重要性。强调掌握random库和异常处理对于提升编程技能的意义。作业布置设计一个彩票抽奖程序，使用random库从一组号码中随机抽取中奖号码。要求程序能够处理用户输入错误的情况，并加入异常处理机制。教学建议鼓励学生多动手实践，通过编写实际案例来加深理解。在讨论过程中引导学生思考并解决问题，培养自主学习和解决问题的能力。注意观察学生的学习情况，及时给予指导和帮助。第十三讲第五章函数和代码复用-5.1函数的基本用法&5.2函数的参数传递课程时长：2学时学习目标理解函数的概念及其在编程中的重要性。掌握Python中函数的定义和调用方法。熟悉函数的参数传递方式，包括位置参数、可选参数、关键字参数和可变长度参数。教学内容一、引言（5分钟）介绍函数在数学和计算机科学中的作用。简述Python中函数的基本结构和重要性。二、函数的基本用法（25分钟）函数的定义解释函数定义中的关键组成部分：函数名、形参列表和函数体。示例展示如何定义一个函数，包括有返回值和无返回值的函数。强调函数定义与函数调用的区别。函数的调用解释函数调用语法，包括实参列表的传递。示例展示如何调用函数，并处理返回值（如果有的话）。讨论函数调用时参数传递的顺序和数量。函数的返回值解释return语句的作用和返回值的概念。示例展示如何返回一个或多个值，并讨论返回值类型。讨论没有return语句时函数的返回值（默认为None）。lambda函数简要介绍lambda函数的概念和用途。示例展示如何使用lambda函数。讨论lambda函数的适用场景和限制。pass语句解释pass语句的作用和用途。示例展示如何在函数中使用pass语句作为占位符。讨论pass语句的正确使用场景。三、函数的参数传递（35分钟）位置参数传递解释位置参数传递的概念和规则。示例展示如何传递位置参数，并讨论实参和形参的顺序和数量。讨论位置参数传递的局限性。可选参数传递解释可选参数（默认参数）的概念和用法。示例展示如何定义和使用带有默认值的参数。讨论可选参数如何增加函数的灵活性。关键字参数传递解释关键字参数传递的概念和规则。示例展示如何通过参数名称来传递参数值。讨论关键字参数传递的优势和适用场景。可变长度参数传递解释可变长度参数的概念和用途（包括*args和**kwargs）。示例展示如何定义和使用可变长度参数。讨论可变长度参数在处理不确定数量参数时的优势。四、课堂小结与作业布置（5分钟）总结函数的基本用法和参数传递方式。强调函数在编程中的重要性，并鼓励学生在实际编程中多使用函数。布置作业：编写几个包含不同参数传递方式的函数，并进行调用测试。教学建议在讲解过程中，结合大量示例代码进行演示，帮助学生理解概念。鼓励学生动手编写代码，加深对函数定义和调用的理解。引导学生讨论函数参数传递的不同方式及其适用场景，培养学生的逻辑思维能力。第十四讲第五章函数和代码复用-5.3函数的递归调用&5.4变量的作用域课程时长：2学时学习目标理解递归调用的概念及其在编程中的应用。掌握递归函数的设计和实现方法。了解函数参数传递中的递归调用技巧。理解变量的作用域，包括局部变量和全局变量。教学内容一、引言（5分钟）介绍递归调用在编程中的重要性及其应用场景。简述递归函数的基本结构和调用机制。二、递归调用基础（30分钟）递归的定义解释递归调用的概念和原理。介绍基例和链条的概念及其在递归中的作用。递归的使用描述递归函数的实现步骤。分析递归调用中的参数传递和状态保存。递归举例例5-1阶乘计算展示阶乘计算的递归函数实现。分析递归过程中的参数变化和返回值传递。例5-2斐波那契数列展示斐波那契数列的递归函数实现。讨论递归效率问题及其优化策略。实践环节学生动手编写阶乘计算和斐波那契数列的递归函数。教师巡视指导，解答学生疑问。三、变量的作用域（25分钟）局部变量解释局部变量的概念和特点。通过示例代码展示局部变量的作用域和生命周期。全局变量解释全局变量的概念和特点。演示如何在函数内部访问和修改全局变量。讨论全局变量与局部变量同名时的冲突问题。实践环节学生编写包含局部变量和全局变量的示例代码。教师点评学生代码，强调作用域规则的重要性。四、课堂小结与作业布置（10分钟）总结递归调用的概念、实现方法和注意事项。强调变量作用域规则在编程中的应用。布置作业：编写一个使用递归实现的二分查找函数，并分析其参数传递和作用域问题。教学建议在讲解递归调用时，结合图示和实例帮助学生理解递归的过程和机制。强调递归终止条件的重要性，避免无限递归的发生。在讨论变量作用域时，注意区分局部变量和全局变量的使用场景和注意事项。鼓励学生多动手实践，通过编写代码加深对递归调用和作用域规则的理解。第十五讲第五章函数和代码复用-5.5精选案例课程时长：2学时学习目标掌握函数的高级用法，包括递归调用。理解并应用标准库中的函数，如math库中的gcd函数。通过实践案例，熟悉函数的定义、调用和参数传递。理解变量作用域的概念，包括局部变量和全局变量。教学内容一、引言（5分钟）回顾函数的基本概念和用法。引出函数的进阶话题：递归调用和标准库函数的使用。二、递归调用与标准库函数（20分钟）递归调用定义递归调用的概念。讲解基例和链条的重要性。示例：阶乘函数的递归实现。标准库函数介绍math库和fractions库中的常用函数。示例：使用math库中的gcd函数计算最大公约数。实践环节编写程序，输入任意两个整数，使用递归和math库中的gcd函数分别计算最大公约数和最小公倍数。学生动手实践，教师巡视指导。三、变量作用域（15分钟）局部变量定义局部变量的概念和特点。示例：展示局部变量的作用域和生命周期。全局变量定义全局变量的概念和特点。讨论全局变量与局部变量同名时的冲突问题。示例：展示如何在函数内部访问和修改全局变量。实践环节学生编写包含局部变量和全局变量的示例代码，并解释其作用域。教师点评学生代码，强调作用域规则的重要性。四、精彩案例实践（30分钟）例5-3最大公约数和最小公倍数计算分析案例需求，讲解实现思路。展示完整的程序代码，并解释每一部分的作用。例5-4生日贺卡动态效果介绍turtle库的基本用法。分析生日贺卡的绘制过程，讲解函数draw_polygon的实现。展示完整的程序代码，并运行演示效果。例5-5随机四则运算测试分析案例需求，讲解时间限制和分数统计的实现思路。展示random库和time库在案例中的应用。展示完整的程序代码，并解释每一部分的作用。实践环节学生分组选择案例进行实践，每组选择一个案例进行编程实现。教师巡视指导，解答学生疑问，确保每组都能成功实现案例。五、课堂小结与作业布置（5分钟）总结递归调用、标准库函数、变量作用域等知识点。强调函数在编程中的重要性，鼓励学生在实际项目中多使用函数。布置作业：要求学生编写一个使用函数实现的简单游戏或工具，并考虑变量的作用域问题。教学建议在讲解案例时，注重分析案例需求和实现思路，帮助学生理解案例背后的逻辑。在实践环节中，鼓励学生动手实践，通过编程实践加深对知识点的理解。在作业布置时，注重作业的实用性和挑战性，激发学生的创造力和学习兴趣。第十六讲第六章Python组合数据类型-6.1列表&6.2元组&6.3字典课程时长：2学时学习目标理解Python中列表、元组和字典这三种组合数据类型的基本概念及其应用场景。掌握列表、元组和字典的创建、访问、修改（对于列表）以及常用方法。学会在编程实践中灵活应用这些组合数据类型。教学内容6.1列表（30分钟）一、列表的定义与特点列表是由一系列元素按特定顺序构成的数据序列。列表中的元素可以是任意类型的数据，且允许重复。列表具有动态性，可以自动扩容和缩容。二、列表的创建使用方括号直接创建。使用构造函数list()创建。使用列表推导式创建。三、列表的基本操作使用len()函数查看列表长度。使用下标和切片访问列表元素。使用for循环遍历列表。四、列表的修改与删除修改列表元素：使用下标和赋值语句。删除列表元素：使用del关键字。五、列表方法append()：在列表末尾添加元素。insert()：在指定位置插入元素。remove()：删除第一个出现的指定元素。pop()：删除并返回指定位置的元素，默认删除最后一个。clear()：清空列表。其他常用方法如count(),

index(),

sort(),

reverse()等。六、列表应用举例列表元素交换、翻转等操作示例。6.2元组（30分钟）一、元组的定义与特点元组与列表类似，但元组是不可变的，即创建后不能修改。元组中的元素也可以是任意类型的数据。二、元组的创建使用小括号直接创建。元组中只有一个元素时，需要在元素后加逗号。三、元组的访问使用下标和切片访问元组元素。使用for循环遍历元组。四、元组的方法元组类型仅支持count()和index()方法。五、元组应用举例使用元组存储不常改变的数据集。6.3字典（30分钟）一、字典的定义与特点字典是一种无序的键值对集合。键是唯一的，且必须是不可变类型（如字符串、数字、元组）。值可以是任意类型的数据。二、字典的创建使用大括号直接创建。使用dict()构造函数创建。三、字典的访问使用键访问字典中的值。使用for循环遍历字典的键、值或键值对。四、字典的修改与删除修改字典中的值：使用键和赋值语句。添加新的键值对：直接给不存在的键赋值。删除键值对：使用del关键字或pop()方法。五、字典方法get()：获取指定键的值，若键不存在则返回默认值。update()：更新字典中的键值对。keys()、values()、items()：分别返回字典中所有的键、值、键值对。pop()、popitem()、setdefault()等。六、字典应用举例使用字典存储用户信息、配置参数等。课堂练习与作业练习创建并操作列表、元组和字典。完成一个使用列表、元组或字典的实际编程任务，如统计单词频率、实现一个简单的通讯录等。第十七讲第六章Python组合数据类型-6.4集合&6.5数据结构高级进阶课程时长：2学时学习目标掌握Python中集合的基本概念和操作。了解Python数据结构的高级特性，包括序列、迭代器、列表生成式和生成器。能够使用集合、序列、迭代器、列表生成式和生成器解决实际问题。教学内容6.4集合（约30分钟）一、集合的基本概念集合中元素的特点。集合与列表、元组、字典的区别。二、集合的声明与操作使用set()和{}创建集合。使用len()查看集合元素个数。遍历集合元素。三、集合运算交集、并集、差集运算。判断元素是否在集合中。四、集合方法add(),

remove(),

discard(),

pop()等方法的使用。五、练习学生练习集合的基本操作。重难点理解集合元素的无序性和唯一性。掌握集合的基本运算方法。教学建议通过实例演示集合的操作。引导学生比较集合与其他数据类型的区别。6.5Python数据结构高级进阶（约60分钟）一、序列序列的定义和特点。序列类型的访问和操作。二、迭代器可迭代类型与迭代器的概念。使用iter()和next()操作迭代器。三、列表生成式列表生成式的语法和用法。条件表达式和嵌套循环在列表生成式中的应用。四、生成器生成器的概念和优势。使用yield关键字定义生成器函数。五、练习学生练习使用迭代器、列表生成式和生成器。重难点理解迭代器的概念和用法。掌握列表生成式和生成器的编写技巧。教学建议通过示例代码演示迭代器和生成器的使用。引导学生思考列表