《Python與人工智能編程——基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱（空一行）一、課程基本信息課程中文名稱：Python與人工智能編程：基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)課程英文名稱：PythonandAI

Programming:FundamentalsandExperiments課程代碼：課程類別：通識(shí)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課總學(xué)時(shí)數(shù)：48學(xué)時(shí)學(xué)分：3學(xué)分開(kāi)課學(xué)期：本科低年級(jí)或者?？聘吣昙?jí)適用專業(yè)：全校通識(shí)選修/專業(yè)選修課/專業(yè)必修課后續(xù)課程：人工智能高階課程開(kāi)課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院教研室：（以上字體為小四號(hào)宋體）（空一行）課程簡(jiǎn)介及教學(xué)目標(biāo)（標(biāo)題四號(hào)宋體加粗）本課程旨在通過(guò)Python這一強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，引導(dǎo)學(xué)生踏入人工智能編程的殿堂。Python以其簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法、豐富的庫(kù)支持和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，成為學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的首選語(yǔ)言。本課程將結(jié)合理論基礎(chǔ)與實(shí)踐操作，從Python基礎(chǔ)語(yǔ)法講起，逐步深入到機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能核心領(lǐng)域，通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，幫助學(xué)生掌握人工智能編程的基本技能，并培養(yǎng)其解決實(shí)際問(wèn)題的能力，預(yù)計(jì)共16次課，每次3節(jié)課，定于機(jī)房上課，1節(jié)理論課，2節(jié)實(shí)驗(yàn)課，便于學(xué)生上機(jī)實(shí)踐。教學(xué)目標(biāo)：掌握Python語(yǔ)言的基本語(yǔ)法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)與模塊等核心概念。理解機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的基本原理和算法。能夠使用Python及其相關(guān)庫(kù)（如NumPy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn、PyTorch等）實(shí)現(xiàn)基本的人工智能應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生的編程思維、問(wèn)題解決能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能領(lǐng)域的興趣和探索精神。課程教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時(shí)分配（標(biāo)題四號(hào)宋體加粗）第1-2周：Python基礎(chǔ)（6學(xué)時(shí)，2節(jié)理論課+4節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：介紹Python語(yǔ)言的歷史、特點(diǎn)、安裝與環(huán)境配置；講解變量、數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、控制結(jié)構(gòu)（條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句）等基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)課：編寫簡(jiǎn)單的Python程序，練習(xí)變量賦值、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、條件判斷、循環(huán)控制等；完成基礎(chǔ)練習(xí)，如計(jì)算階乘、斐波那契數(shù)列等。第3周：Python進(jìn)階（3學(xué)時(shí)，1節(jié)理論課+2節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：深入講解函數(shù)定義與調(diào)用、模塊與包、異常處理、面向?qū)ο缶幊蹋惻c對(duì)象）等高級(jí)特性。實(shí)驗(yàn)課：編寫包含函數(shù)、模塊調(diào)用的程序；實(shí)踐面向?qū)ο缶幊蹋O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的類與對(duì)象，實(shí)現(xiàn)繼承與多態(tài)。第4-5周：NumPy與Pandas數(shù)據(jù)處理（6學(xué)時(shí)，2節(jié)理論課+4節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：講解NumPy庫(kù)的基本用法，包括數(shù)組操作、數(shù)學(xué)函數(shù)、矩陣運(yùn)算等；介紹Pandas庫(kù)的數(shù)據(jù)處理功能，如數(shù)據(jù)讀取、清洗、轉(zhuǎn)換、分析等。實(shí)驗(yàn)課：使用NumPy進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、矩陣運(yùn)算；利用Pandas處理CSV、Excel等文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗與統(tǒng)計(jì)分析。第6周：Matplotlib數(shù)據(jù)可視化（3學(xué)時(shí)，1節(jié)理論課+2節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：介紹Matplotlib庫(kù)的基本繪圖功能，包括線圖、散點(diǎn)圖、柱狀圖、餅圖等圖表的繪制方法。實(shí)驗(yàn)課：利用Matplotlib對(duì)Pandas處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，提高數(shù)據(jù)解讀能力。第7-8周：機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與Scikit-Learn框架（6學(xué)時(shí)，2節(jié)理論+4節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：講解機(jī)器學(xué)習(xí)概述、常見(jiàn)算法（支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等）及評(píng)估指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)課：學(xué)習(xí)Scikit-learn開(kāi)發(fā)流程并使用通用模板實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型訓(xùn)練、評(píng)估與調(diào)優(yōu)。第9-13周：深度學(xué)習(xí)與PyTorch入門（15學(xué)時(shí)，5節(jié)理論課+10節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、深度學(xué)習(xí)框架（如PyTorch）及常用模型（如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN、全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DNN）。實(shí)驗(yàn)課：熟悉PyTorch開(kāi)發(fā)流程并使用通用模板PyTorch構(gòu)建簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行圖像識(shí)別、文本分類等任務(wù)。第14-16周：基于大語(yǔ)言模型的自然語(yǔ)言處理編程（6學(xué)時(shí)，2節(jié)理論課+4節(jié)實(shí)驗(yàn)課）理論課：熟悉HuggingFace基礎(chǔ)知識(shí)和HuggingFace管道概念及開(kāi)發(fā)流程。實(shí)驗(yàn)課：使用HuggingFace框架進(jìn)行文本分類、文本生成和掌握模型微調(diào)方法及數(shù)據(jù)收集方法。四、教學(xué)方法與手段[具體內(nèi)容]（小四號(hào)宋體）針對(duì)本門課的特點(diǎn)，本課程擬采用老師講授，學(xué)生上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合的方式。具體就是老師講一系列知識(shí)點(diǎn)后，就布置相關(guān)上機(jī)作業(yè)，讓學(xué)生能夠從具體上機(jī)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。五、各章節(jié)作業(yè)[具體內(nèi)容]（小四號(hào)宋體）見(jiàn)教程每個(gè)實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)作業(yè)。六、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定綜合考核方式，即課程的考試成績(jī)由平時(shí)考勤、平時(shí)上機(jī)提交作業(yè)成績(jī)、其中平時(shí)成績(jī)占30%，期末占70%。期末考試為上機(jī)考查。七、必要的說(shuō)明（標(biāo)題四號(hào)宋體加粗）無(wú)八、教材及主要參考資料（標(biāo)題四號(hào)宋體加粗）張敏編著.Python與人工智能編程——基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn),清華大學(xué)出版社執(zhí)筆人簽名：教研室主任簽名：教學(xué)院長(zhǎng)審核簽名：授課計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度課程名稱：Python與人工智能編程——基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)學(xué)分3周學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)3講課學(xué)時(shí)1實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、學(xué)時(shí)2其他學(xué)時(shí)48教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃實(shí)際進(jìn)度周次講授內(nèi)容學(xué)時(shí)完成未完成原因1實(shí)驗(yàn)1：集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝及JupyterNotebook的使用實(shí)驗(yàn)2：Python基礎(chǔ)語(yǔ)法32實(shí)驗(yàn)2：Python基礎(chǔ)語(yǔ)法實(shí)驗(yàn)3：Python控制語(yǔ)句與程序調(diào)試、33實(shí)驗(yàn)4：函數(shù)與異常處理實(shí)驗(yàn)5：面向?qū)ο缶幊?4實(shí)驗(yàn)6：NumPy基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)7：NumPy常用操作35實(shí)驗(yàn)8：Pandas基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)9：Pandas常用操作36實(shí)驗(yàn)10：Matplotlib基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)37實(shí)驗(yàn)11：機(jī)器學(xué)習(xí)與Scikit-learn基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)12：Scikit-learn開(kāi)發(fā)流程與通用模板38實(shí)驗(yàn)13：隨機(jī)森林原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)14：SVM原理及應(yīng)用39實(shí)驗(yàn)15：模型評(píng)估原理及應(yīng)用310實(shí)驗(yàn)16：PyTorch開(kāi)發(fā)環(huán)境及Tensor操作實(shí)驗(yàn)17：PyTorch開(kāi)發(fā)流程與通用模板311實(shí)驗(yàn)18：