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課題項(xiàng)目四NumPy數(shù)值計(jì)算課時(shí)8課時(shí)（360min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：（1）認(rèn)識(shí)NumPy的N維數(shù)組對(duì)象ndarray。（2）掌握數(shù)組的創(chuàng)建和訪問方法，以及查看數(shù)組屬性的方法。（3）掌握數(shù)組的矢量化運(yùn)算和標(biāo)量運(yùn)算方法，了解NumPy常用數(shù)組運(yùn)算函數(shù)。（4）掌握數(shù)組的排序和合并方法。能力目標(biāo)：（1）能夠使用NumPy創(chuàng)建不同形狀的數(shù)組，并按需求訪問數(shù)組。（2）能夠?qū)?shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。素質(zhì)目標(biāo)：（1）在數(shù)據(jù)時(shí)代，增強(qiáng)合理利用數(shù)據(jù)的意識(shí)，能夠深入研究數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價(jià)值。（2）在理論知識(shí)學(xué)習(xí)過程中，培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的學(xué)習(xí)態(tài)度。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)組的創(chuàng)建和訪問方法、數(shù)組的矢量化運(yùn)算和標(biāo)量運(yùn)算方法、掌握數(shù)組的排序和合并方法。教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)組的訪問方法、掌握數(shù)組的排序和合并方法。教學(xué)方法問答法、討論法、講授法、演示法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，將學(xué)生分組并分工，完成課前任務(wù)請(qǐng)各組組長組織組員登錄文旌課堂，查找相關(guān)資料或掃碼觀看微課視頻，討論并回答下列問題：問題1：NumPy中常用的數(shù)據(jù)類型包括哪些？問題2：簡述NumPy中不同數(shù)據(jù)類型的優(yōu)先級(jí)。【學(xué)生】完成課前任務(wù)第1、2課時(shí)考勤【教師】清點(diǎn)上課人數(shù)，記錄好考勤【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因新課預(yù)熱【教師】自我介紹，與學(xué)生簡單互動(dòng)，介紹課程內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)等【學(xué)生】聆聽、互動(dòng)【教師】簡要介紹NumPy的發(fā)展歷史和什么是NumPy？NumPy

支持?jǐn)?shù)組之間的矢量化運(yùn)算及數(shù)組與標(biāo)量之間的運(yùn)算，這些運(yùn)算會(huì)自動(dòng)應(yīng)用到數(shù)組中的每個(gè)元素；也支持使用數(shù)組運(yùn)算函數(shù)對(duì)數(shù)組中的元素進(jìn)行運(yùn)算?！緦W(xué)生】聆聽、記錄、理解問題導(dǎo)入【教師】提出以下問題：請(qǐng)同學(xué)們思考一下，NumPy支持?jǐn)?shù)組之間的哪些運(yùn)算呢？【教師】播放相應(yīng)視頻，引入NumPy的概念?！緦W(xué)生】聆聽、記錄、理解傳授新知任務(wù)一存儲(chǔ)并查找營業(yè)收入數(shù)據(jù)一、認(rèn)識(shí)數(shù)組【教師】通過多媒體講解數(shù)組的概念【學(xué)生】聆聽、記錄、理解二、創(chuàng)建數(shù)組【教師】通過多媒體講解數(shù)組的概念1．a(chǎn)rray()函數(shù)2．a(chǎn)range()函數(shù)3．random模塊4．其他函數(shù)【學(xué)生】聆聽、記錄、理解課堂小結(jié)【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)（1）認(rèn)識(shí)數(shù)組。（2）掌握創(chuàng)建數(shù)組的方法?！緦W(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)作業(yè)布置【教師】布置課后作業(yè)請(qǐng)根據(jù)課堂上所學(xué)知識(shí)，完成教材課后練習(xí)。本課作業(yè)布置二維碼老師用文旌課堂APP掃描此碼，即可進(jìn)行線上作業(yè)布置【學(xué)生】完成課后任務(wù)第3、4課時(shí)考勤【教師】清點(diǎn)上課人數(shù)，記錄好考勤【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因新課預(yù)熱【教師】自我介紹，與學(xué)生簡單互動(dòng)，介紹課程內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)等【學(xué)生】聆聽、互動(dòng)【教師】簡要介紹NumPy的發(fā)展歷史和什么是NumPy？NumPy已成為

Python

數(shù)值計(jì)算的核心基礎(chǔ)庫，大多數(shù)科學(xué)計(jì)算庫都基于NumPy

數(shù)組構(gòu)建。它在生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)、心理學(xué)、材料科學(xué)、工程學(xué)、金融和經(jīng)濟(jì)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的研究分析中起著至關(guān)重要的作用。【學(xué)生】聆聽、記錄、理解問題導(dǎo)入【教師】提出以下問題：請(qǐng)大家討論一下，如何查看數(shù)組的屬性、訪問數(shù)組的元素？【教師】引入數(shù)組屬性的概念【學(xué)生】聆聽、記錄、理解傳授新知任務(wù)一存儲(chǔ)并查找營業(yè)收入數(shù)據(jù)三、查看數(shù)組屬性【教師】通過多媒體講解Python數(shù)組的屬性屬性說明ndim數(shù)組的維度，返回一個(gè)整數(shù)shape數(shù)組的形狀，返回一個(gè)元組(m,n)，表示m行n列size數(shù)組中元素的總個(gè)數(shù)，等于數(shù)組形狀的乘積，即m×ndtype數(shù)組中元素的數(shù)據(jù)類型itemsize數(shù)組中每個(gè)元素的大小，單位為字節(jié)【學(xué)生】聆聽、記錄、理解四、訪問數(shù)組元素【教師】通過多媒體講解訪問數(shù)組元素的方法通過下標(biāo)訪問數(shù)組元素1）訪問一維數(shù)組元素2）訪問二維數(shù)組元素2．通過布爾型索引訪問數(shù)組元素【學(xué)生】聆聽、記錄、理解【德育長廊】【教師】提出以下問題：請(qǐng)同學(xué)們思考一下，假設(shè)你負(fù)責(zé)企業(yè)的庫存數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作，為掩蓋工作失誤，你可以篡改庫存數(shù)據(jù)嗎？【教師】通過多媒體講解堅(jiān)守職業(yè)操守，杜絕數(shù)據(jù)篡改【學(xué)生】聆聽、思考任務(wù)實(shí)施【教師】通過小旌引出本次任務(wù)實(shí)施的主題——存儲(chǔ)并查找營業(yè)收入數(shù)據(jù)?！窘處煛恐v解實(shí)施步驟實(shí)施步驟某保險(xiǎn)公司2017—2024年利潤表中的營業(yè)總收入和主營業(yè)務(wù)收入數(shù)據(jù)如下表所示。某保險(xiǎn)公司2017—2024年?duì)I業(yè)收入數(shù)據(jù)年份20172018201920202021202220232024營業(yè)總收入（萬元）106669148224170498226604230911311080435078526180主營業(yè)務(wù)收入（萬元）98979131972156831190971213891300895399324509876將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)組中，并按需求查找數(shù)據(jù)。查找所有的主營業(yè)務(wù)收入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)代碼如下。查找主營業(yè)務(wù)收入大于300000萬元的數(shù)據(jù)。查找2020—2023年的營業(yè)總收入和主營業(yè)務(wù)收入數(shù)據(jù)?！緦W(xué)生】聆聽、操作、討論課堂小結(jié)【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)掌握查看數(shù)組屬性的方法。掌握訪問數(shù)組元素的操作方法?！緦W(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)作業(yè)布置【教師】布置課后作業(yè)請(qǐng)根據(jù)課堂上所學(xué)知識(shí)，完成教材課后練習(xí)。本課作業(yè)布置二維碼老師用文旌課堂APP掃描此碼，即可進(jìn)行線上作業(yè)布置【學(xué)生】完成課后任務(wù)第5、6課時(shí)考勤【教師】清點(diǎn)上課人數(shù)，記錄好考勤【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因新課預(yù)熱【教師】自我介紹，與學(xué)生簡單互動(dòng)，介紹課程內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)等【學(xué)生】聆聽、互動(dòng)【教師】簡要介紹NumPy的數(shù)據(jù)運(yùn)算NumPy

支持?jǐn)?shù)組之間的矢量化運(yùn)算及數(shù)組與標(biāo)量之間的運(yùn)算，這些運(yùn)算會(huì)自動(dòng)應(yīng)用到數(shù)組中的每個(gè)元素；也支持使用數(shù)組運(yùn)算函數(shù)對(duì)數(shù)組中的元素進(jìn)行運(yùn)算?！緦W(xué)生】聆聽、記錄、理解問題導(dǎo)入【教師】提出以下問題：請(qǐng)大家討論一下，NumPy支持?jǐn)?shù)組之間的哪些運(yùn)算呢？【教師】引入NumPy的矢量和標(biāo)量運(yùn)算【學(xué)生】聆聽、記錄、理解傳授新知任務(wù)二計(jì)算營業(yè)收入數(shù)據(jù)一、矢量化運(yùn)算【教師】通過多媒體講解矢量化運(yùn)算的相關(guān)操作1．算術(shù)運(yùn)算2．比較運(yùn)算【學(xué)生】聆聽、記錄、理解二、標(biāo)量運(yùn)算【教師】通過多媒體講解標(biāo)量運(yùn)算的相關(guān)操作1．算術(shù)運(yùn)算2．比較運(yùn)算【學(xué)生】聆聽、記錄、理解常用數(shù)組運(yùn)算函數(shù)函數(shù)說明sum()求和mean()計(jì)算均值，零長度數(shù)組的均值為NaNstd()、var()計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差和方差min()、max()返回最小值和最大值argmin()、argmax()返回最小值和最大值的索引cumsum()計(jì)算累計(jì)和cumprod()計(jì)算累計(jì)積任務(wù)實(shí)施【教師】通過小旌引出本次任務(wù)實(shí)施的主題——計(jì)算營業(yè)收入數(shù)據(jù)。【教師】講解實(shí)施步驟實(shí)施步驟根據(jù)上例表中某保險(xiǎn)公司2017—2024年的營業(yè)總收入和主營業(yè)務(wù)收入數(shù)據(jù)，計(jì)算2017—2024年該保險(xiǎn)公司的其他業(yè)務(wù)收入，以及每月的平均收入。（1）計(jì)算

2017—2024

年保險(xiǎn)公司的其他業(yè)務(wù)收入（營業(yè)總收入-主營業(yè)務(wù)收入），實(shí)現(xiàn)代碼如下。（2）計(jì)算2017—2024年每月的平均營業(yè)總收入和平均主營業(yè)務(wù)收入，實(shí)現(xiàn)代碼如下。【學(xué)生】聆聽、操作、討論課堂小結(jié)【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)掌握NumPy矢量化運(yùn)算。掌握NumPy標(biāo)量化運(yùn)算。掌握常用數(shù)組運(yùn)算函數(shù)【學(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)作業(yè)布置【教師】布置課后作業(yè)請(qǐng)根據(jù)課堂上所學(xué)知識(shí)，完成教材課后練習(xí)。本課作業(yè)布置二維碼老師用文旌課堂APP掃描此碼，即可進(jìn)行線上作業(yè)布置【學(xué)生】完成課后任務(wù)第7、8課時(shí)考勤【教師】清點(diǎn)上課人數(shù)，記錄好考勤【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因新課預(yù)熱【教師】自我介紹，與學(xué)生簡單互動(dòng)，介紹課程內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)等【學(xué)生】聆聽、互動(dòng)【教師】簡要介紹函數(shù)的定義和使用方法使用

NumPy

還可以對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序與合并等。本任務(wù)首先介紹數(shù)組的排序與合并方法，然后使用所學(xué)知識(shí)計(jì)算股票收益?！緦W(xué)生】聆聽、記錄、理解問題導(dǎo)入【教師】提出以下問題：請(qǐng)大家討論一下，使用

NumPy

如何對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序與合并？【教師】通過提問，引入

NumPy

對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序與合并的概念?！緦W(xué)生】聆聽、記錄、理解傳授新知任務(wù)二計(jì)算股票收益一、數(shù)組排序【教師】通過多媒體講解數(shù)組排序的方法NumPy提供了sort()函數(shù)用于升序排列數(shù)組，語法格式如下。numpy.sort(a,axis=-1)詳見教材【學(xué)生】聆聽、記錄、理解二、數(shù)組合并NumPy

提供了vstack()函數(shù)、hstack()函數(shù)和concatenate()函數(shù)等用于合并數(shù)組。任務(wù)實(shí)施【教師】通過小旌引出本次任務(wù)實(shí)施的主題——計(jì)算股票收益?！窘處煛恐v解實(shí)施步驟實(shí)施步驟某投資者有一個(gè)投資組合，初始資金為

100

萬元，組合中包含

4

只股票（股票簡稱分別為A、B、C和D），每只股票的資金配置比例分別為15%、20%、25%、40%。模擬生成4

只股票在

5

個(gè)交易日的漲跌幅數(shù)據(jù)，對(duì)漲跌幅數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和排序操作，并計(jì)算股票收益。（1）模擬生成4只股票在5個(gè)交易日的漲跌幅數(shù)據(jù)。（2）查詢股票B在2024年9月25日的漲跌幅，以及漲跌幅小于-0.01的股票跌幅值。（3）按每個(gè)交易日4只股票的漲跌幅進(jìn)行排序。（4）創(chuàng)建一維數(shù)組，存儲(chǔ)股票的資金配置比例，根據(jù)每只股票在投資組合中的配置比例計(jì)算每個(gè)交易日投資組合的加權(quán)收益率（4

只股票的資金配置比例乘以每個(gè)交易日

4

只股票的漲跌幅并相加）。（5）計(jì)算投資組合每個(gè)交易日的總收益和5個(gè)交易日的總收