計(jì)算機(jī)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息1.課程名稱Python程序設(shè)計(jì)2.課程代碼CS1023.學(xué)分與學(xué)時(shí)總學(xué)分：3學(xué)分總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)（理論教學(xué)32學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)32學(xué)時(shí)）4.適用專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)、電子信息工程等相關(guān)專業(yè)。5.先修課程大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、高中數(shù)學(xué)（或高等數(shù)學(xué)）二、課程目標(biāo)本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用Python語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程（如數(shù)據(jù)分析、人工智能、Web開(kāi)發(fā)等）奠定基礎(chǔ)。通過(guò)理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：1.知識(shí)目標(biāo)掌握Python基礎(chǔ)語(yǔ)法（變量、數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)等），理解程序設(shè)計(jì)的基本邏輯；熟悉函數(shù)、模塊、面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钆c實(shí)現(xiàn)方法；掌握文件操作、異常處理的技巧，能夠處理復(fù)雜場(chǎng)景下的錯(cuò)誤；了解`numpy`、`pandas`等數(shù)據(jù)分析庫(kù)的使用，具備數(shù)據(jù)處理與可視化的基礎(chǔ)能力。2.能力目標(biāo)能夠獨(dú)立完成小型Python程序的開(kāi)發(fā)，解決如數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)化腳本、簡(jiǎn)單應(yīng)用等實(shí)際問(wèn)題；具備代碼調(diào)試、性能優(yōu)化的能力，能夠通過(guò)測(cè)試用例驗(yàn)證程序正確性；能夠運(yùn)用數(shù)據(jù)分析工具處理真實(shí)數(shù)據(jù)集，生成可視化報(bào)告或決策支持信息；具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，能在項(xiàng)目中承擔(dān)模塊開(kāi)發(fā)、文檔編寫(xiě)等任務(wù)。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)邏輯思維與問(wèn)題抽象能力，學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)思維拆解復(fù)雜問(wèn)題；激發(fā)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的興趣，養(yǎng)成持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)的習(xí)慣；樹(shù)立工程化思維，注重代碼的可讀性、可維護(hù)性與規(guī)范性；提升創(chuàng)新意識(shí)，能夠結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域提出并實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意性解決方案。三、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配本課程以“基礎(chǔ)-進(jìn)階-實(shí)戰(zhàn)”為脈絡(luò)，分為六大模塊，各模塊的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)及學(xué)時(shí)安排如下：模塊一：Python基礎(chǔ)語(yǔ)法（12學(xué)時(shí)：理論8，實(shí)踐4）知識(shí)點(diǎn)：變量與數(shù)據(jù)類型（數(shù)字、字符串、列表、元組、字典、集合）、運(yùn)算符與表達(dá)式、流程控制（`if`分支、`for`/`while`循環(huán)）、輸入輸出函數(shù)。重點(diǎn)：多數(shù)據(jù)類型的操作（如列表推導(dǎo)式、字典遍歷）、循環(huán)與條件判斷的嵌套邏輯。難點(diǎn)：字典的嵌套結(jié)構(gòu)處理、復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯的流程控制（如多級(jí)條件判斷）。實(shí)踐任務(wù)：編寫(xiě)學(xué)生成績(jī)統(tǒng)計(jì)程序、字符串處理工具（如文本加密/解密）。模塊二：函數(shù)與模塊（10學(xué)時(shí)：理論6，實(shí)踐4）知識(shí)點(diǎn)：函數(shù)的定義/調(diào)用、參數(shù)傳遞（位置、關(guān)鍵字、默認(rèn)、可變長(zhǎng)參數(shù)）、匿名函數(shù)（`lambda`）、模塊的導(dǎo)入與封裝、裝飾器原理。重點(diǎn)：函數(shù)的模塊化封裝、第三方模塊的使用（如`time`、`random`）。難點(diǎn)：裝飾器的自定義實(shí)現(xiàn)、模塊的命名空間管理。實(shí)踐任務(wù)：開(kāi)發(fā)數(shù)學(xué)計(jì)算工具庫(kù)（含加減乘除、階乘等函數(shù)）、用裝飾器實(shí)現(xiàn)函數(shù)計(jì)時(shí)/日志功能。模塊三：面向?qū)ο缶幊蹋?0學(xué)時(shí)：理論6，實(shí)踐4）知識(shí)點(diǎn)：類與對(duì)象的創(chuàng)建、屬性與方法的定義、繼承與多態(tài)的實(shí)現(xiàn)、魔術(shù)方法（`__init__`、`__str__`、`__len__`等）。重點(diǎn)：類的設(shè)計(jì)原則（單一職責(zé)、開(kāi)閉原則）、繼承鏈的構(gòu)建。難點(diǎn)：多態(tài)的場(chǎng)景化應(yīng)用、魔術(shù)方法的自定義擴(kuò)展。實(shí)踐任務(wù)：設(shè)計(jì)“圖書(shū)館管理系統(tǒng)”的類結(jié)構(gòu)（圖書(shū)、讀者、借閱記錄等類）、實(shí)現(xiàn)圖形類的繼承與多態(tài)（圓形、矩形、三角形的面積計(jì)算）。模塊四：文件與異常處理（8學(xué)時(shí)：理論4，實(shí)踐4）知識(shí)點(diǎn)：文件的打開(kāi)/讀寫(xiě)/關(guān)閉（文本/二進(jìn)制文件）、異常的捕獲與處理（`try-except-else-finally`）、上下文管理器（`with`語(yǔ)句）。重點(diǎn)：文件操作的模式（`r`/`w`/`a`/`+`等）、異常的分層處理。難點(diǎn)：大文件的分塊讀取與寫(xiě)入、自定義異常類的實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐任務(wù)：批量處理文本文件（如統(tǒng)計(jì)詞頻、合并文件）、實(shí)現(xiàn)帶異常處理的配置文件讀取工具。模塊五：數(shù)據(jù)分析與可視化（14學(xué)時(shí)：理論6，實(shí)踐8）知識(shí)點(diǎn)：`numpy`數(shù)組的創(chuàng)建/索引/運(yùn)算、`pandas`的`Series`/`DataFrame`操作（數(shù)據(jù)篩選、分組聚合、缺失值處理）、`matplotlib`的圖表繪制（折線圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖）、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（描述性統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析）。重點(diǎn)：數(shù)據(jù)清洗的流程（去重、填充、轉(zhuǎn)換）、可視化圖表的設(shè)計(jì)與美化。難點(diǎn)：多維數(shù)組的廣播機(jī)制、復(fù)雜圖表的子圖布局與交互設(shè)計(jì)。實(shí)踐任務(wù)：分析某電商平臺(tái)銷售數(shù)據(jù)（統(tǒng)計(jì)銷量、利潤(rùn)、用戶畫(huà)像）、繪制疫情數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可視化圖表。模塊六：項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（10學(xué)時(shí)：理論2，實(shí)踐8）知識(shí)點(diǎn)：綜合運(yùn)用Python基礎(chǔ)、面向?qū)ο?、?shù)據(jù)分析等知識(shí)，完成一個(gè)小型項(xiàng)目（如“學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)”“個(gè)人財(cái)務(wù)分析工具”“Web爬蟲(chóng)與數(shù)據(jù)可視化”等）。重點(diǎn)：需求分析與模塊劃分、代碼的整合與測(cè)試、項(xiàng)目文檔的編寫(xiě)。難點(diǎn)：項(xiàng)目的優(yōu)化（性能、可讀性）與功能擴(kuò)展。實(shí)踐任務(wù)：分組完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，輸出需求文檔、代碼、測(cè)試報(bào)告、演示視頻。四、教學(xué)方法與手段為提升教學(xué)效果，本課程采用“理論+實(shí)踐+項(xiàng)目”三位一體的教學(xué)模式，具體方法如下：1.案例教學(xué)法每章節(jié)結(jié)合行業(yè)真實(shí)案例（如金融數(shù)據(jù)處理、電商用戶行為分析、游戲開(kāi)發(fā)邏輯等）講解知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生理解“知識(shí)如何解決實(shí)際問(wèn)題”。例如，在講解循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)合“批量生成發(fā)票編號(hào)”“統(tǒng)計(jì)某網(wǎng)站Top10訪問(wèn)IP”等案例。2.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法設(shè)置階段性項(xiàng)目（如“個(gè)人博客系統(tǒng)”“數(shù)據(jù)可視化儀表盤”），要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成需求分析、代碼開(kāi)發(fā)、測(cè)試優(yōu)化，培養(yǎng)工程化思維與問(wèn)題解決能力。項(xiàng)目難度由淺入深，逐步提升學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力。3.小組協(xié)作法將學(xué)生分為3-5人小組，共同完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。通過(guò)角色分工（如項(xiàng)目經(jīng)理、開(kāi)發(fā)工程師、測(cè)試工程師），培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)溝通、協(xié)作與沖突解決能力，同時(shí)鍛煉學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力與執(zhí)行力。4.線上線下混合教學(xué)線上：利用MOOC平臺(tái)（如中國(guó)大學(xué)MOOC、Coursera）發(fā)布預(yù)習(xí)視頻、拓展資料、在線測(cè)試；通過(guò)雨課堂、釘釘?shù)裙ぞ哌M(jìn)行作業(yè)批改、答疑討論。線下：課堂上開(kāi)展案例講解、代碼演示、小組討論，針對(duì)線上學(xué)習(xí)的難點(diǎn)進(jìn)行集中答疑與實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo)。5.翻轉(zhuǎn)課堂法選取“裝飾器”“多態(tài)”等難度較高的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生分組備課、課堂講解，教師點(diǎn)評(píng)補(bǔ)充。此舉激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，加深對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用。五、考核方式本課程采用“過(guò)程性考核+終結(jié)性考核”相結(jié)合的方式，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握與能力提升：1.過(guò)程性考核（60%）課堂表現(xiàn)（10%）：包括出勤、課堂互動(dòng)（提問(wèn)、討論、代碼演示）、小組貢獻(xiàn)度。作業(yè)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告（20%）：每周布置1-2次編程作業(yè)，要求代碼規(guī)范、注釋清晰；實(shí)驗(yàn)報(bào)告需包含需求分析、代碼實(shí)現(xiàn)、測(cè)試結(jié)果、問(wèn)題總結(jié)。階段性項(xiàng)目（30%）：模塊二、四、五結(jié)束后，分別布置小型項(xiàng)目（如“函數(shù)庫(kù)開(kāi)發(fā)”“文件管理工具”“數(shù)據(jù)清洗腳本”），按功能完整性、代碼質(zhì)量、創(chuàng)新性評(píng)分。2.終結(jié)性考核（40%）期末考試（理論+實(shí)踐）：理論部分考查知識(shí)點(diǎn)的理解（如選擇題、簡(jiǎn)答題）；實(shí)踐部分要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)綜合性編程任務(wù)（如“校園二手交易平臺(tái)數(shù)據(jù)分析與可視化”），考查代碼編寫(xiě)、問(wèn)題解決與創(chuàng)新能力。3.加分項(xiàng)（5%）參與Python相關(guān)競(jìng)賽（如藍(lán)橋杯、ACM）并獲獎(jiǎng)；在GitHub發(fā)布優(yōu)秀開(kāi)源項(xiàng)目，或在技術(shù)社區(qū)（如CSDN、知乎）分享高質(zhì)量技術(shù)文章；提出創(chuàng)新性項(xiàng)目方案并實(shí)現(xiàn)，經(jīng)教師評(píng)審認(rèn)定為優(yōu)秀。六、教材與參考資料1.主教材《Python編程：從入門到實(shí)踐》（EricMatthes著，人民郵電出版社）。本書(shū)理論與實(shí)踐結(jié)合，案例豐富，適合初學(xué)者系統(tǒng)學(xué)習(xí)。2.參考資料《利用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)分析》（WesMcKinney著，機(jī)械工業(yè)出版社）：深入講解`pandas`、`numpy`等數(shù)據(jù)分析工具的使用，適合拓展學(xué)習(xí)?！禤ython核心編程》（WesleyChun著，人民郵電出版社）：涵蓋Python高級(jí)特性（如裝飾器、元類），適合進(jìn)階提升。七、教學(xué)進(jìn)度安排本課程共16周，每周4學(xué)時(shí)（理論+實(shí)踐），具體進(jìn)度如下：周次教學(xué)內(nèi)容理論學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)核心任務(wù)----------------------------------------------1Python基礎(chǔ)語(yǔ)法（變量、數(shù)據(jù)類型）22完成“個(gè)人信息管理程序”開(kāi)發(fā)2流程控制（`if`、`for`、`while`）22實(shí)現(xiàn)“猜數(shù)字游戲”“成績(jī)等級(jí)判斷”3函數(shù)與參數(shù)22開(kāi)發(fā)“數(shù)學(xué)計(jì)算工具庫(kù)”（含加減乘除函數(shù)）4模塊與高級(jí)函數(shù)（`lambda`、裝飾器）22用裝飾器實(shí)現(xiàn)“函數(shù)計(jì)時(shí)”功能5面向?qū)ο蠡A(chǔ)（類、對(duì)象）22設(shè)計(jì)“圖書(shū)類”并實(shí)現(xiàn)借閱邏輯6繼承與多態(tài)22擴(kuò)展“圖形類”（圓形、矩形）的面積計(jì)算7異常處理與文件操作22實(shí)現(xiàn)“帶異常處理的日志文件讀寫(xiě)工具”8`numpy`數(shù)組基礎(chǔ)22完成“數(shù)組的創(chuàng)建、索引、運(yùn)算”練習(xí)9`pandas`數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)22處理“學(xué)生成績(jī)表”（篩選、分組、統(tǒng)計(jì)）10數(shù)據(jù)清洗與可視化（`matplotlib`）22繪制“班級(jí)成績(jī)分布直方圖”11項(xiàng)目需求分析22確定項(xiàng)目主題（如“校園消費(fèi)分析”），完成需求文檔12項(xiàng)目模塊開(kāi)發(fā)（一）04開(kāi)發(fā)項(xiàng)目核心模塊（如數(shù)據(jù)爬取、類設(shè)計(jì)）13項(xiàng)目模塊開(kāi)發(fā)（二）04完成剩余模塊開(kāi)發(fā)，進(jìn)行單元測(cè)試14項(xiàng)目整合與優(yōu)化22解決模塊沖突，優(yōu)化代碼性能與可讀性15項(xiàng)目測(cè)試與文檔編寫(xiě)22完成系統(tǒng)測(cè)試，編寫(xiě)用戶手冊(cè)與技術(shù)文檔16項(xiàng)目展示與課程總結(jié)22小組匯報(bào)項(xiàng)目成果，總結(jié)課程知識(shí)體系八、教學(xué)資源與環(huán)境1.硬件環(huán)境多媒體教室（配備投影儀、電子白板）；計(jì)算機(jī)機(jī)房（每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，配置Python3.8+、PyCharm/VSCode開(kāi)發(fā)環(huán)境）。2.軟件環(huán)境操作系統(tǒng)：Windows10/11或Ubuntu20.04+；數(shù)據(jù)分析庫(kù)：`numpy`、`pandas`、`matplotlib`、`seaborn`；版本控制：Git（結(jié)合GitHub/Gitee進(jìn)行代碼管理）。3.教學(xué)資源教師課件、案例代碼、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)；在線學(xué)習(xí)平臺(tái)（如MOOC、雨課堂）的課程資源；編程題庫(kù)（如LeetCode、?？途W(wǎng)）的Python專項(xiàng)練習(xí)題。九、教學(xué)注意事項(xiàng)1.分層教學(xué)針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)差異，設(shè)置“基礎(chǔ)任務(wù)”（必做）與“拓展任務(wù)”（選做）?；A(chǔ)任務(wù)確保學(xué)生掌握核心知識(shí)，拓展任務(wù)滿足學(xué)有余力學(xué)生的需求（如學(xué)習(xí)Flask框架開(kāi)發(fā)Web應(yīng)用）。2.代碼規(guī)范強(qiáng)調(diào)PEP8代碼規(guī)范（如縮進(jìn)、命名、注釋），要求學(xué)生在作業(yè)與項(xiàng)目中嚴(yán)格遵循，培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣。3.問(wèn)題導(dǎo)