Python编程基础与应用-课程标准、授课计划 李方园

《Python编程基础与应用》课程标准表1课程基本信息课程代码课程归属课程类型 理论课程 理实课程 实践课程课程性质 必修课程 限选课程 任选课程课程类型 公共课 专业课 任选课适用专业课时64学分4执笔人时间审核人时间1课程性质和课程设计1.1课程定位与作用本课程是**专业的专业核心课程。通过对本门课程的学习，使学生系统地获得一门人工智能中常用的数据分析处理编程语言，掌握基本的编程技能，并注重培养学生抽象分析问题和设计算法、编程实现解决问题的能力和常见的程序设计能力、排错能力以及Python软件包查找、使用能力，从而使学生学会利用程序语言去建模、解决一些人工智能、智能控制方面的数据处理问题。1.2课程设计基本理念作为一门实践性很强的专业核心课，通过真题真做、综合实践的形式，简化基础理论的讲解和分析，依据工学结合、学练结合的原则，培养学生职业素养和职业能力，基本理念如下：（1）通过工学结合、综合实践练习，能够掌握Python基础语法，能够应用Python语言编程解决人工智能、智能控制等相关领域的应用间题。（2）通过综合实践练习，能够理论联系实际，提升分析问题与解决问题的能力。1.3课程设计思路本课程采用线上线下混合教学模式，授课过程用翻转课堂等创新形式，通过本课程的学习，使学生“真题真做”，引入企业导师参与授课，教学项目采用来自企业真实项目，尽量做到。它对于培养学生的工程意识、逻辑思维、编程素质和项目管理能力具有极为重要的意义。培养学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力，为成为工程人员打下良好的应知应会基础。2课程目标1总目标通过任务引领型的项目活动，掌握人工智能Python程序设计语言以及基本程序设计、实现和调试方法等基础知识，培养学生实践能力、抽象思维、逻辑推理、自己获取知识，应用Python知识解决实际问题等方面的能力，以提高依靠程序处理数据的能力。2具体目标2.1知识目标了解人工智能的概念、内容和方法；熟练区分选择语句、循环语句、循环控制语句；熟练掌握多种文件及文件夹操作的函数和模块；熟悉GUI基础知识和tkinter控件。2.2能力目标能够进行Python交互式解释执行与脚本式解释运行；能进行各种序列的创建、操作；能采用多种结构化设计解决复杂问题；能够使用各种库和模块进行交互界面和爬虫程序编写。2.3素质目标了解课程思政的学习必要性和作用，提高学生对职业教育、职业素养方面的正确认知；通过熟悉中国制造2025的主要内容及作用地位，培养学生对中国创新发展的主观意识；了解工匠精神的内在价值与含义，培养学生专注、专研的意识与素养；了解校园文化与企业文化的基本内容，培养学生校园文化认同感和企业文化的归属感。3课程学习内容表2课程内容与课时序号教学单元课时安排小计理论实践1人工智能导入4222Python编程入门8443Python序列操作8444结构化程序设计8445Python函数、模块与类8446文件及文件夹操作8447交互界面设计12668网络爬虫应用844合计6424404单元教学设计与要求教学单元一：人工智能导入单元学时：4学时学习任务：通过探索人工智能在智能控制、智能决策、智能设计与制造中的典型应用场景，掌握人工智能的概念、内容和方法。知识目标：了解人工智能的概念。了解人工智能应用的方法。熟悉人工智能的内容。技能目标：能够辨析人工智能的典型应用场景。能够用图示来阐述智能机器人的工作原理。素质目标：培养学生严谨理性、精益求精、实事求是的工程素养和工匠精神。重点：人工智能在智能控制、智能决策、智能设计与制造中的典型应用难点：智能机器人的实现原理教学方法与建议：翻转课堂，结合在线课程的学习。课外作业：根据要求，认真完成人工智能应用调研。教学单元二：Python编程入门单元学时：8学时学习任务：在Python语言开发环境的配置之后，通过交互式解释执行与脚本式解释运行，相应的Python语句就可以输出使用者的预期效果；学习包括标识符、缩进和冒号、引号、注释等在内的语法规则，基本数据类型，基本输入输出函数和运算符等入门知识，并熟练使用。知识目标：基本掌握Python的程序结构特点和语法规则。基本了解两种基本输入输出函数。熟练掌握Python的基本数据类型。熟练掌握运算符优先级。技能目标：能够进行Python交互式解释执行与脚本式解释运行。能够判断变量与常量。能够进行字符串及其基本操作。能够用input函数、print函数实现简单编程。素质目标：培养计算机编程意识，并能正确对待人工智能在应用过程的利弊，充分认识到人工智能的重要性和科学性。重点：Python数据类型及其转换Python的位运算Python的比较运算难点：字符串及其基本操作Python逻辑运算符的应用Python三目运算符的应用教学方法与建议：翻转课堂，结合在线课程的学习，仿真+实操。课外作业：根据要求，认真完成程序编制。教学单元三：Python序列操作单元学时：8学时学习任务：通过学习，要求掌握序列的基本概念，通过编程来进行序列的创建、操作，重新定义复合数据类型，用于组织形成其它数据结构。知识目标：基本了解序列及和序列相关的内置函数。基本掌握列表、元组和“可变的”tuple元组。熟练掌握字符串的操作方法。熟练掌握字典和集合的概念与异同点。技能目标：能进行列表创建和列表基本操作。能熟练掌握元组的应用。能进行字符串的复杂运算。能进行字典和集合的创建与应用。素质目标：从工程实训的角度出发理解不同行业对于人工智能编程有着不同的需求，掌握需求分析是介于系统分析和工程设计阶段之间的桥梁。重点：通过序列内置函数进行序列的排序等运算列表、元组、集合和字典的索引难点：列表的嵌套使用集合的交集、并集、差集运算教学方法与建议：翻转课堂，结合在线课程的学习，仿真+实操。课外作业：根据要求，认真完成多种序列的操作。教学单元四：结构化程序设计单元学时：8学时学习任务：通过学习选择语句、循环语句、循环控制语句。知识目标：了解程序设计与算法的基本概念。熟悉结构化程序设计的基本要点。技能目标：能用if语句构成选择结构解决分支程序设计。能熟练应用while语句解决循环程序设计。能采用选择与循环实现序列操作。素质目标：培养软件工匠精神，在潜移默化中培育社会主义核心价值观。重点：程序设计常见解决思路范围及for循环控制循环控制语句采用多种结构化设计解决复杂问题的思路难点：if语句嵌套来实现分支结构编程循环嵌套解决复杂结构编程采用选择与循环实现序列操作教学方法与建议：通过虚拟软件工程提出方案、程序编制和实施的形式，让讲述更形象。课外作业：根据要求，认真完成程序与文档说明。教学单元五：Python函数、模块与类单元学时：4学时学习任务：通过学习，要求了解丰富的系统函数与模块，还会建立自已的函数与模块，同时面向对象程序设计掌握类的声明、对象的创建与使用等内容。学会使用继承父类后子类可以获得父类所拥有的方法和属性，并添加新的属性和方法来满足新事物的需求。知识目标：了解函数的形式参数、实际参数、关键字参数和默认值参数熟练掌握函数的局部变量与全局变量基本了解类的构造方法熟练掌握模块的导入与常用模块技能目标：能够对函数进行定义，并进行调用能够使用匿名函数lambda表达式能够导入模块，并采用时间和日期处理模块进行编程能够使用random库、string模块等进行复杂程序编写素质目标：树立良好的职业道德和敬业精神，拥有踏实肯干、认真负责的工作精神。重点：函数的局部变量与全局变量的使用模块的综合应用难点：递归函数的编写类的封装与继承教学方法与建议：通过使用手册查找模块、函数等形式，让学生在自学中找到发现知识的奥秘。课外作业：根据要求，认真完成函数及其说明文档。教学单元六：文件及文件夹操作单元学时：4学时学习任务：通过学习，要求了解打开文件、读取和追加数据、插入和删除数据、关闭文件、删除文件等基本函数功能，掌握os模块、shutil模块，采用文件异常处理，以及EXCEL文件的打开、读取和修改等功能。知识目标：了解文件的定义和文件操作的几个常见函数。了解文件编程中withas用法。掌握shutil模块的复制功能、压缩解压功能掌握EXCEL文件操作的库函数。技能目标：能够编写打开文件、读取文件、写入文件的语句能够对EXCEL文件进行打开、读取和修改动作。素质目标：树立良好的团队意识和合作精神。重点：打开文件、读取文件、写入文件的应用导入os模块、shutil模块解决复杂程序编写难点：shutil模块的文件和文件夹的移动和改名文件异常处理方式Excel文件操作教学方法与建议：通过使用手册查找参数形式，发展学生自学。课外作业：根据要求，认真完成电路图绘制与说明。教学单元七：交互界面设计单元学时：12学时学习任务：通过学习，要求导入tkinter模块；申请frame或Toplevel控件作为容器使用；创建其他控件；通过GM(geometrymanager)管理整个控件区域组织。用tkinter可以编写Python的IDLE界面，对于其他简单的图形界面也能应付自如。知识目标：了解GUI基础知识。熟练掌握tkinter控件的属性与函数。熟练掌握messagebox模块的应用方法技能目标：能够采用4步法创建tkinter窗口。能够利用tkinter模块制作计算器和BOM录入界面。素质目标：培养对科学技术的兴趣，增强学习愿望，具有促进学生全面而富有个性的发展。重点：tkinter模块的按钮Button、文本框控件Entry、复选框Checkbuttontkinter模块的菜单Menu难点：messagebox模块simpledialog模块教学方法与建议：通过使用手册查找参数形式，发展学生自学。课外作业：根据要求，认真完成电路图绘制与说明。教学单元八：网络爬虫应用单元学时：8学时学习任务：通过学习，要求能通过程序模拟浏览器请求站点的行为，把站点返回的HTML代码爬到本地，进而提取自己需要的数据，存放起来使用。知识目标：了解OSI参考模型、TCP/IP模型urllib模块的应用BeautifulSoup技能目标：根据爬虫的定义与基本流程进行基本要素的爬取素质目标：增强质量意识、效益意识和新技术意识，培养积极服务社会的责任感。重点：urllib.request模块urllib.parse模块BeautifulSoup标签定位方法BeautifulSoup标签选择器难点：爬虫的定义与基本流程使用标准库解析分析网页输出使用lxml解析库分析网页输出教学方法与建议：通过使用手册查找参数形式，发展学生自学。课外作业：根据要求，认真完成程序编制与说明。5实施建议5.1教师基本要求教学团队每位教师要有新一代信息技术相关的基础知识，具备计算机编程、PLC编程等相关能力，最好具备企业实践经历。5.2校内外实践教学条件要求校内实训基地条件要求：具备50台计算机的机房，配置Python3.8以上编程环境。校外实训基地条件要求：具有承接人工智能、智能控制方面的业绩，并能提供至少20个实习工位。5.3教学方法建议在教学过程中，通过概念引入、直观示例和错误分析等方法和现代教育手段逐步提高学生的Python程序设计能力和探索创新的精神。同时，要对Python常见的数据处理应用等，予以足够的重视，使学生在学完本课程后，对类似的数据处理有分析、解决的能力。线上线下混合教学模式，理论与实践相结合，增加在线课程的学习，课后作业和课堂考核。5.4教学评价、考核要求总成绩=平时上课(10%)+在线课程（10%）+实验报告(20%)+阶段性测试(20%)+卷面考核(40%)。总成绩为百分制。平时上课，考核到课情况、上课回答问题的情况、平时作业9次，预计完成时间15小时，占10%；在线课程的考核，占10%；5次实验报告完成情况，占20%；平时3次测试，共计20%；期末采用上机考核，占40%。5.5课程资源开发与利用5.5.1教材的选用与编写《***》讲义5.5.2网络资源建设网络资源在超星网络教学平台上，包括教学大纲、授课计划等各种课件和作业、网络测试等。5.5.3信息化教学资源建设结合网络直播和云课堂开展网络教学，教学PPT、教学项目设计和实现等。授课计划 2020版***学院学期授课计划学年第二学期课程名称：专业班级：任课老师：年一月十七日编制学期授课计划编制说明学生情况分析***为普高生，在计算机编程的理论理解水平相对较高，但实践动手能力尚需提高。本课程将以实践编程与理论学习相结合，调动学生的积极性，利用已经学过的专业知识来解决人工智能、智能控制应用中的一些入门问题。教材情况分析该教材取材广泛、深度适宜、注重实际应用和实践方法的介绍，淡化了复杂的理论，深化了编程入门和应用案例。课程思政设计说明本课程通过案例讲授、纪录片观摩等手段，让学生了解当今中国新一代信息技术的发展和行业趋势，培养学生的工匠精神和精益求精的工作态度。教学内容、方法改革说明本课程是传授Python程序设计语言以及基本程序设计、实现和调试方法等基础知识，培养学生实践能力、抽象思维、逻辑推理、自己获取知识，应用Python知识解决实际问题等方面的能力，以提高依靠程序处理数据的能力。在教学过程中，通过概念引入、直观示例和错误分析等方法和现代教育手段逐步提高学生的Python程序设计能力和探索创新的精神。同时，要对Python常见的数据处理应用等，予以足够的重视，使学生在学完本课程后，对类似的数据处理有分析、解决的能力。课程考核办法说明总评包括卷面考核（40%）+过程性考核（60%）构成，总成绩为百分制。平时上课，考核到课情况、上课回答问题的情况、平时作业9次，，占10%；在线课程考核，占20%；5次实训报告完成情况，占10%；平时3次测试，共计20%；期末采用上机考核，占40%。作业和实训报告预计完成时间33.5小时。其他说明课程标准制定部门教材名称出版社主编出版时间本课程总课时64已授课时数0未授课时数64课外阅读书目/本课程总课时64本学期课时分配本学期课时数64本学期教学周数16课程周学时数4实习周数/课堂教学32实训（验）32测验/机动/专业群审查意见：专业群负责人签名：年月日学院审查意见：学院负责人签名：

年月日授课计划表授课顺序周次授课章节与内容提要教学课时重点（★）难点（▲）德育元素课外作业小计讲授实践12教学单元一：人工智能导入1.人工智能的概念。2.人工智能应用的方法。220★人工智能的内容▲智能机器人的实现原理引发职业愿景，激发社会至于核心价值观认同感对应在线课程的学习，人工智能应用调研报告（实训报告1）（耗时2小时）23.人工智能的内容。训练：a.辨析人工智能的典型应用场景。b.用图示来阐述智能机器人的工作原理。202★人工智能的典型应用▲智能机器人的应用趋势33教学单元二：Python编程入门1.Python语言概述2.Python语法介绍训练：交互式解释执行与脚本式解释运行 211★程序结构特点▲语法规则了解行业规划解析，软件工匠精神对应在线课程的学习，教材1.1～1.2（耗时1.5小时）43.Python基本数据类型（1）数据类型概述（2）变量与常量（3）整数类型（4）小数、浮点数类型（5）复数类型（6）字符串及其基本操作（7）数据类型转换211★变量与常量▲字符串及其基本操作544.基本输入输出函数训练：用input()函数、print()函数实现编程211★输入输出函数定义▲input()函数、print()函数实现编程中国制造2025和人工智能发展对应在线课程的学习，教材2.1～2.4（耗时2小时）65.运算符（1）算术运算符、赋值运算符、位运算符（2）比较运算符（关系运算符）（3）逻辑运算符、三目运算符训练：键盘输入整数，赋值到变量int1，对该变量进行任意3种变量操作，并输出结果211★Python的位运算、比较运算▲运算符优先级75教学单元三：Python序列操作1.序列及通用操作训练：序列的通用操作2.列表及操作训练：列表的基本操作与方法211★通过序列内置函数进行序列的排序等运算▲列表的嵌套应用人工智能领军人物奋斗故事分享对应在线课程的学习，教材2.5～2.8（耗时1.5小时）83.元组及操作（1）元组及其创建（2）元组的基本操作与方法（3）“可变的”tuple元组训练：元组操作符、函数在表达式或语句中的使用211★元组的基本操作与方法▲元组操作符的复杂应用964.字符串及操作训练：字符串的基本操作与方法5.字典训练：字典的基本操作与方法211★字符串的基本操作▲字典的基本操作与方法工匠精神的认识和探索对应在线课程的学习，实训报告2（耗时3小时）106.集合（1）集合及其创建（2）集合的基本操作与方法训练：通过键盘输入创建1个集合，并至少对该集合进行3种操作，并输出结果211★集合的基本操作▲集合的交集、并集、差集运算117教学单元四：结构化程序设计1.结构化程序设计2.选择结构（1）if语句的形式（2）if语句的嵌套211★结构化程序设计流程图▲if语句的嵌套工匠精神的认识和探索对应在线课程的学习，教材3.1～3.5（耗时2小时）123.循环结构训练a：while循环语句训练b：for循环语句训练c：循环嵌套训练d：循环控制语句211★循环结构的常见方式▲循环控制语句1384.采用选择与循环实现序列操作（1）序列推导式（2）zip函数及用法（3）reversed函数及用法（4）sorted函数及用法212★序列推导式▲选择与循环实现复杂序列操作人工智能技术前沿了解对应在线课程的学习，教材3.5～3.9（耗时2小时）145.综合案例解析训练a：编写计算班级学生平均分程序训练b：编写判读是否素数的程序211★采用多种结构化设计解决复杂问题的思路▲综合案例解析159教学单元五：Python函数、模块与类1.函数的定义（1）函数的形式参数和实际参数（2）函数的关键字参数（3）函数的默认值参数211★函数的形式参数和实际参数▲函数的编程国内人工智能成功实践案例剖析对应在线课程的学习，教材4.1-4.3（耗时1.5小时）162.函数的高级应用（1）匿名函数lambda表达式（2）闭包函数（3）递归函数211★匿名函数lambda▲递归函数的编写17103.类与对象4.类的封装与继承5.模块与库（1）时间和日期模块、random库、string模块（2）math和cmath模块、sys模块211★类的构造方法▲类的封装与继承职业素养和道德规范的培养对应在线课程的学习，实训报告3（耗时3小时）186.综合案例解析训练a：函数的综合应用训练b：继承的综合应用211★相关库文件的应用▲综合案例解析1911教学单元六：文件及文件夹操作1.文件对象训练：打开文件、读取文件、写入文件211★打开文件、读取文件、写入文件的应用▲文件对象的编程优秀学长工作经验分享对应在线课程的学习，教材5.1-5.2（耗时1小时）202.os模块及应用训练：使用os.path模块3.shutil模块及应用训练a：复制功能训练b：压缩解压功能训练c：删除功能211★导入os模块、shutil模块▲shutil模块的应用21124.文件异常处理5.Excel文件及其操作（1）openpyxl概述（2）openpyxl库函数训练：Excel文件操作实例211★文件异常处理▲Excel文件操作编程企业文化和校园文化介绍1对应在线课程的学习，教材5.4（耗时1.5小时）226.综合案例分析训练a：简易文件搜索引擎训练b：自动整理当前目录下的所有文件信息211★文件属性及其编程▲文件及文件夹综合应用2713教学单元七：交互界面设计1.tkinter基