Python编程基础与应用课程标准.docx
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Python编程基础与应用课程标准
《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
4
2
2
2
Python编程入门
8
4
4
3
Python序列操作
8
4
4
4
结构化程序设计
8
4
4
5
Python函数、模块与类
8
4
4
6
文件及文件夹操作
8
4
4
7
交互界面设计
12
6
6
8
网络爬虫应用
8
4
4
合计
64
24
40
4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
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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
（6）难点：
智能机器人的实现原理
（7）教学方法与建议：
翻转课堂，结合在线课程的学习。
（8）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
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）重点：
Python数据类型及其转换
Python的位运算
Python的比较运算
（6）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
（7）教学方法与建议：
翻转课堂，结合在线课程的学习，仿真+实操。
（8）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
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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
（6）难点：
列表的嵌套使用
集合的交集、并集、差集运算
（7）教学方法与建议：
翻转课堂，结合在线课程的学习，仿真+实操。
（8）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
（1）学习任务：
通过学习选择语句、循环语句、循环控制语句。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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
（6）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
（7）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。
（8）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
（1）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。
（2）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
（3）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
（4）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。
（5）重点：
函数的局部变量与全局变量的使用
模块的综合应用
（6）难点：
递归函数的编写
类的封装与继承
（7）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。
（8）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
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）素质目标：
树立良好的团队意识和合作精神。
（5）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
（6）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
（7）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。
（8）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
（1）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。
（2）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
（3）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。
（4）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。
（5）重点：
tkinter模块的按钮Button、文本框控件Entry、复选框Checkbutton
tkinter模块的菜单Menu
（6）难点：
messagebox模块
simpledialog模块
（7）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。
（8）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
（1）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。
（2）知识目标：
了解OSI参考模型、TCP/IP模型
urllib模块的应用
BeautifulSoup
（3）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
（4）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。
（5）重点：
urllib.request模块
urllib.parse模块
BeautifulSoup标签定位方法
BeautifulSoup标签选择器
（6）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
（7）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。
（8）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。
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