《Python科學計算與數(shù)據(jù)處理》教學大綱課程英文名Pythonscientificcomputinganddataprocessing課程代碼A0802Z12學分2總學時32理論學時實驗/實踐學時課程類別學科基礎課課程性質任選先修課程無適用專業(yè)機械設計制造及其自動化開課學院機電工程學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)課；課程性質是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標（一）課程地位《Python科學計算與數(shù)據(jù)處理》是一門培養(yǎng)學生具Python編程和科學計算的學科基礎課。在機械設計制造及自動化專業(yè)教學計劃中，它是必修課程。本課程在教學內容方面應著重基本知識、基本理論和基本方法，在培養(yǎng)實踐能力方面應著重Python編程和科學計算的基本訓練。（二）課程目標1.了解python的開發(fā)環(huán)境和語言特點，掌握Python語言的基本語法；掌握if語句、switch語句、while語句、do-while語句、for語句的使用；掌握分支、循環(huán)結構程序設計的方法；掌握數(shù)組的定義和引用、字符串的處理方式以及利用數(shù)組解決實際問題的方法；理解模塊化程序設計概念；掌握函數(shù)定義與調用方法以及有效利用模塊化程序設計方法解決常用實際問題。（使用現(xiàn)代工具5.1/M）2.掌握Numpy模塊，能利用Numpy模塊進行矩陣運算和線性方程求解；掌握Sicpy模塊，能用Sicpy模塊進行微積分，方程組求解等高等數(shù)學運算；掌握Pandas模塊，能用Pandas進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)分析；掌握Matplotlib模塊，能用Matplotlib模塊進行數(shù)據(jù)可視化處理；掌握Scikit-learn模塊，能用Scikit-learn模塊進行回歸分析等數(shù)學建模。同時講解Python科學計算在科學研究、人工智能、國民經濟中的應用。激發(fā)學生的愛國情懷，將Python應用到將來的工作中（使用現(xiàn)代工具5.1/H）二、課程目標達成的途徑與方法《Python科學計算與數(shù)據(jù)處理》課程教學以課堂教學為主，結合實驗教學，使學生能夠掌握Python語言程序設計的思想、具有初步的程序設計能力，通過多項實驗的系統(tǒng)訓練，為各種應用程序的開發(fā)奠定良好基礎。（1）課堂教學主要講述Python語言的基本知識，基本語法、程序框架、程序設計算法。在課堂教學中，充分引入互動環(huán)節(jié)，提高教學效果。（2）由于該課程主要講述的是如何編程，所以在課堂上，利用教師電腦不斷演示程序的設計、編寫、調試的過程，同時讓學生通過練習程序填空、程序修改等將本堂課的知識點融入進來，調動學生學習的主動性和積極性。（3）由于該課程是實踐性很強的課程，所以跟隨理論教學的進度安排相應的課程在機房上，采用實驗教學方式，上機之前布置相應的題目，要求學生在上課之前預習，完成題目的分析和流程圖的繪制，上課的時候進行程序的調試和修改，最終完成題目要求。這樣的方式可以訓練學生分析問題和解決問題的綜合能力，以及在編程過程中的查錯和改錯能力。三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2課程目標15.1M課程目標25.1H注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。2.畢業(yè)要求應根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進行描述。3.通識選修課程可不填寫上表。四、課程主要內容與基本要求知識點主要內容基本要求1、Python概述①Python的發(fā)展歷史，語言特點及應用領域理解2、Python開發(fā)環(huán)境配置①Anaconda集成開發(fā)環(huán)境在Windows系統(tǒng)的安裝。理解②Jupyternotebook和PyCharm兩種IDE的安裝和配置。掌握3、Python基本語法①Python的標準輸入，格式化輸出。掌握②常量，變量，標識符，運算符以及運算符的優(yōu)先級掌握③列表，元組，字典和集合的定義和操作。掌握4、Python控制語句①if語句，while語句和for語句，三元運算語句。熟練掌握②break語句，continue語句和pass語句。熟練掌握5Python的函數(shù)與模塊①函數(shù)的定義，形參與實參的定義。必需參數(shù)，關鍵字參數(shù)，默認參數(shù)和可變長參數(shù)。掌握②模塊的引用，異常的處理。掌握文本文件的讀取，寫入和保存。熟練掌握6Numpy模塊①Numpy數(shù)值和矩陣的創(chuàng)建，索引和切片處理。熟練掌握②Numpy進行常規(guī)的矩陣運算熟練掌握③求解線性方程組的精確解和線性方程組的最小二乘解。掌握7Scipy模塊①Scipy微積分運算，能求解定積分和多重積分。理解②利用Scipy進行復雜的矩陣運算，圖像處理。理解8Pandas模塊①Pandas的數(shù)據(jù)結構，用Pandas進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)理統(tǒng)計。掌握9Matplotlib模塊①Matplotlib繪圖表的基本流程。理解②利用Matplotlib繪制二維數(shù)據(jù)圖表和三維數(shù)據(jù)圖表。掌握10Scikit-Learn模塊①Scikit-Learn機器學習的基本概念理解五、課程學時安排章節(jié)號教學內容學時分配學生任務對應課程目標第1章第2章概述和開發(fā)環(huán)境配置21.1，1.2，1.2，2.2課程目標1第3章第4章標準輸入，格式化輸出，變量，運算符23.1，3.24.1，4.2課程目標1第5章數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)結構25.1，5.2數(shù)據(jù)結構的應用課程目標1第6章第7章條件控制語句和循環(huán)控制語句26.1，6.27.1，7.2討論循環(huán)結構的特點課程目標1第8章第9章函數(shù)，模塊，異常處理28.1，8.29.1，9.2課程目標1第10章文件操作，面向對象簡介2面向對象知識課程目標1第11章Numpy模塊411.1，11.2課程目標2第12章Scipy模塊212.1，12.2課程目標2第13章Pandas模塊213.1，13.2課程目標2第14章Matplotlib模塊214.1，14.2課程目標2第15章Scikit-Learn模塊215.1，15.2課程目標2六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質實驗類別1格式輸出與數(shù)據(jù)結構2熟悉上機過程、掌握數(shù)據(jù)結構的應用正確輸入代碼并得到結果驗證必做2控制語句2掌握分支結構程序設計的基本方法正確輸入代碼并得到結果驗證必做3Numpy模塊2掌握Numpy矩陣操作的基本方法正確輸入代碼并得到結果驗證必做4Pandas模塊2掌握Pandas模塊數(shù)據(jù)處理的基本方法正確輸入代碼并得到結果驗證必做注：1.實驗性質指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。考核方式及成績評定考核內容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核考核課堂教學各知識點的復習程度、聽課效果和掌握熟練度。以到課率、課堂回答和和平時作業(yè)等形式，檢驗學生學習態(tài)度。中國計量大學學生課程平時成績考核細則