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课程教学大纲

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基本信息

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课程描述

本课程是面向全校学生开设的专业选修课，旨在通过分层教学实现双重目标：一方面依托系统的Python编程基础教学，培养学生的程序设计能力与计算思维，夯实通过计算机二级等级考试的核心素养；另一方面结合人工智能应用实践，提升学生运用Python解决实际问题的能力，为就业提供可信的技能背书。

Python作为“语法简洁、生态丰富、跨领域适用性强”的新一代编程语言，对零基础学习者友好，已成为大数据与人工智能时代的核心工具。通过本课程的学习，学生能够理解Python的编程模式；熟练运用Python内置对象、内置函数与运算符，掌握列表、元组、字典、集合等数据类型及推导式、切片等语法，并用其解决基础编程问题；同时熟练掌握程序控制结构与字符串处理方法，学习不同领域的Python扩展模块，最终具备文件读写、数据可视化、人工智能初级应用开发的实践能力，形成良好的编程习惯、代码优化意识与安全编程思维。

作为一门实践性极强的课程，本课程始终强调“理论与实践融合”：在讲解语法知识的同时，通过高频实验强化动手能力，聚焦“逻辑拆解与功能实现”，引导学生独立完成程序代码的编写、调试与优化。通过这一过程，学生将对计算机程序设计形成系统、全面的认知，具备设计和开发简单计算机软件的基本能力，为后续学习数据分析与可视化、大数据技术、人工智能与深度学习等相关领域课程奠定坚实基础，进而适应大数据和人工智能时代各行各业对软件快速开发的需求。

本课程兼具“基础性”与“实用性”：对计算机相关专业学生而言，是构建技术体系的重要基础课；对非计算机专业学生而言，更是提升数字化技能、拓展职业发展空间的优质选择。课程将助力学生在智能化时代掌握核心竞争力——无论是互联网、金融、教育领域的数据处理工作，还是企业日常的自动化办公需求，亦或是初级AI应用开发任务，学生都能凭借课程所学的扎实技术基础从容应对。

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课程目标

本课程通过“理论教学+实验训练”深度融合的方式，在系统传授Python编程与人工智能核心知识的同时，强化价值引领与综合素养培养：结合我国在大数据、人工智能领域的技术突破与行业应用案例（如国产AI大模型、数字化政务实践等），激发学生对科技探索的兴趣，树立“科技兴国”的责任意识，增强民族自豪感与爱国主义情怀；通过分析编程开发与AI应用中的数据安全、伦理边界等问题，引导学生树立正确的人生观、价值观，进而激发服务社会、助力国家数字化建设的社会责任感。具体使学生达成以下目标：

1． 知识目标

• 掌握Python语言核心知识：包括常用内置对象（数字、字符串、布尔型）、运算符、基本输入输出、程序控制结构（顺序、选择、循环）、异常处理、组合数据类型（列表、元组、字典、集合）、函数定义与调用、模块与库的使用、文件操作等基础语法；

• 理解Python程序设计模式：掌握面向过程编程的基本逻辑，了解简单面向对象编程的思想（类、对象、属性与方法）；

2． 能力目标

• 基础编程能力：能独立运用Python语法编写、调试代码，解决文件读写、数据统计、自动化办公（如CSV数据处理）等基础实际问题；

• 计算思维能力：能将实际问题拆解为可编程的步骤，通过逻辑设计实现功能需求（如学生成绩分析、简单数据分析报告生成）；

3． 素质目标

• 责任伦理素养：在编写Python程序（如用户数据处理、AI应用开发）时，能主动考量数据隐私保护、算法公平性、网络安全等社会与法律因素，规避技术应用风险；

• 职业规范素养：在课程实验、团队项目中，遵守代码编写规范（如注释清晰、结构合理），养成模块化开发、版本管理的良好习惯，履行技术使用者的职业道德；

• 协作与担当素养：能在小组编程任务中有效沟通需求、分工协作，主动承担技术实现或方案优化责任，形成“技术服务社会”的价值认知。

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课程目标对毕业要求的支撑

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教学内容

第1章 Python语言与程序设计（支撑课程目标1、3）

重点内容：Python开发环境搭建与配置

难点内容：Python程序错误的调试与排查

教学内容：介绍Python发展历史、语言特点及在大数据、人工智能领域的典型应用场景（如数据分析、AI模型开发）；讲解Python 3.x版本的选择依据，演示Windows系统下Python开发环境（IDLE、PyCharm社区版）的搭建与基础配置；分步演示第一行Python代码（如“Hello, world!”扩展案例：输出“科技兴国，代码筑梦。”）的编写、运行与结果验证；系统分析语法错误、运行时错误、逻辑错误等常见错误类型，传授IDLE的基本使用方法与错误排查技巧。

课程思政：通过程序调试中“逐行排查、定位微小错误”的过程，引导学生认识到“代码中的小漏洞可能导致程序崩溃，工程实践中的小疏忽可能引发严重后果”，培养严谨细致、认真负责的学习与工作态度；结合我国程序员在开源社区、重大科技项目中“精益求精”的案例，强化学生的责任意识与职业素养，契合“科技报国”的价值导向。

1.1 程序设计与编程语言

1.2 Python语言概述

1.3 Python版本选择（聚焦3.x版本）

1.4 Python开发环境的搭建与使用（IDLE、PyCharm社区版）

第2章 Python的基础语法（支撑课程目标1、2、3）

重点内容：内置数据类型、运算符、内置函数使用

难点内容：字符串操作、input输入函数和print输出函数的灵活应用

教学内容：讲解Python PEP 8编码规范（如缩进、注释、符号等）、标识符命名规则与关键字（如if、for）的使用禁忌；系统介绍数字型、字符串、布尔型等内置数据类型的定义、转换与常用操作；详细讲解算术运算符、关系运算符、赋值运算符、逻辑运算符等八类运算符的用法；演示input函数获取用户输入（含数据类型转换）、print函数结合str.format方法格式化输出的实操案例；介绍max、min、sum、len、type、range、eval、id、sorted等常用内置函数的应用场景；结合“王婆卖瓜”“数据格式化输出”等经典案例解析语法综合应用。

课程思政：以“基础语法是编程的‘规矩’，无规矩则不能写出规范可维护的代码”为切入点，引申至“课堂秩序、社会公德、法律法规都是生活与社会运行的‘规矩’”，教育学生树立“懂规矩、守纪律、遵法治”的意识；将代码规范与社会主义核心价值观中“文明、和谐”的理念结合，引导学生在学习中养成规范习惯，在生活中践行秩序意识。

2.1 编码规范（PEP 8标准）

2.2 标识符与关键字

2.3 常用内置对象（内置数据类型）

2.4 运算符与表达式

2.5 基本输入输出

2.6 常用内置函数

2.7 经典案例解析（王婆卖瓜、数据格式化输出）

第3章 程序控制结构 （支撑课程目标1、2）

重点内容：选择结构、循环结构的逻辑设计与应用

难点内容：循环结构中break和continue语句用法、循环嵌套逻辑的梳理

教学内容：介绍结构化程序设计的“顺序、选择、循环”三大核心思想；讲解顺序结构的执行流程与简单代码实现（如变量赋值→运算→输出）；详细解析单分支、二分支、多分支选择结构（if、if-else、if-elif-else）的语法与应用场景（如成绩等级判断）；深入讲for循环（遍历序列）、while循环（条件循环）的用法，重点演示break（终止循环）、continue（跳过本次循环）语句的区别与实际应用；结合try-except异常处理机制，讲解程序容错设计（如何避免用户非法输入导致程序崩溃）；通过“圆周率近似计算”“九九乘法表打印”“字符串加密”等经典案例解析控制结构综合应用。

课程思政：在讲解“圆周率近似计算”案例时，融入祖冲之利用“割圆术”将圆周率精确到小数点后第七位的历史典故，对比古代与现代计算技术的发展，展现我国古代科技成就与当代科技进步的传承；引导学生学习祖冲之“追求真理、坚持不懈、严谨治学”的科学精神，培养在编程学习中“反复调试、攻克逻辑难点”的毅力，增强民族自豪感。

3.1 结构化程序设计

3.2 顺序结构

3.3 选择结构

3.4 循环结构（含break、continue）

3.5 异常处理（try-except基础）

3.6 经典案例解析（圆周率近似计算、九九乘法表、字符串加密）

第4章 组合数据类型（支撑课程目标1、2、3）

重点内容：列表、元组、字典、集合的定义与常用操作

难点内容：列表复杂操作（切片、嵌套列表）、字典遍历与键值对处理

教学内容：概述组合数据类型的定义与优势（批量存储、高效处理多数据），对比内置简单数据类型的局限性；详细讲解列表的定义、索引、切片、增删改查操作，演示嵌套列表的访问与修改；介绍元组的定义与特性（不可变），对比元组与列表的适用场景（如元组存储固定配置信息）；深入解析字典的定义（键值对）、键的唯一性特性，演示字典的增删改查操作与遍历方法（keys、values、items）；讲解集合的定义、去重特性与常用运算（交集、并集、差集），应用场景（如数据去重、元素归属判断）；结合“学生成绩排序（列表+字典）”“数据去重（集合）”案例演示组合数据类型综合应用。

课程思政：结合“列表有序存储、字典键值唯一、集合去重”的特性，引申至“生活中需条理清晰（如规划学习任务）、工作中需权责明确（如团队分工）、社会中需去伪存真（如辨别信息真伪）”；引导学生在使用组合数据类型处理数据时，养成“逻辑清晰、分类有序”的思维习惯，将编程中的“数据管理思维”迁移到学习与生活中，培养严谨的做事态度。

4.1 概述

4.2 列表（含切片、学生成绩排序）

4.3 元组（与列表对比）

4.4 字典（含遍历方法）

4.5 集合（含常见集合运算、数据去重）

第5章 函数与模块 （支撑课程目标1、2）

重点内容：函数定义和调用、参数传递、模块和库的导入与使用

难点内容：变量的作用域（局部变量、全局变量）、递归函数逻辑设计

教学内容：讲解函数的定义（def关键字）、调用流程、返回值（return语句）与无返回值函数的区别；详细解析位置参数、关键字参数、默认参数、可变参数的传递规则，避免参数传递错误；通过代码演示区分局部变量（函数内）与全局变量（函数外）的作用范围；讲解递归函数的定义、执行流程（递归调用→终止条件），结合“阶乘计算”“斐波那契数列生成”案例演示递归函数应用；介绍lambda表达式（匿名函数）的语法与适用场景（如结合sorted函数排序），对比普通函数的差异；讲解模块与库的导入方法（import、from...import、import...as），介绍math（数学）、random（随机数）、turtle（海龟绘图）、time（时间）、jieba（分词）等常用标准库的基础应用。

课程思政：以“函数封装重复代码、模块实现功能复用”的特性为切入点，类比“社会分工中‘各司其职、协作高效’的模式”——函数专注单一功能对应“个人专注本职工作”，模块整合多函数对应“团队整合多岗位能力”；引导学生理解“封装与复用”背后的“高效协作”思维，培养在小组编程中“模块化开发、分工协作”的意识，契合职业场景中的团队合作需求。

5.1 函数的定义和使用

5.2 函数的参数传递

5.3 变量的作用域

5.4 递归函数的定义和使用（案例：阶乘、斐波那契数列）

5.5 lambda表达式

5.6 模块和库的导入与使用（标准库：math、random、turtle、time、jieba）

第6章 文件操作 （支撑课程目标1、2、3）

重点内容：文件基本操作（打开、读写、关闭）、CSV文件处理

难点内容：文件打开模式（r、w、a、rb、wb等）的区别与选择

教学内容：介绍文件的基本概念（文本文件、二进制文件）；详细讲解文件基本操作：使用open函数打开文件（明确不同打开模式的适用场景，如r读、w写、a追加）、read/readline/readlines读文件、write/writelines写文件，seek移动文件的读写指针，强调“文件使用后需close关闭”或“with语句自动关闭文件”的规范；讲解CSV文件的结构特点（逗号分隔、表头与数据），使用csv模块实现CSV文件的读取（csv.reader）与写入（csv.writer）操作；结合“用户信息加密存储（凯撒密码）”“星座信息查询”经典案例解析文件操作应用。

课程思政：在“用户信息加密存储”案例中，引入“数据隐私保护”话题，讲解“医疗数据、用户身份信息等敏感数据需加密存储、规范使用”的法律要求（如《个人信息保护法》）；引导学生认识到“程序开发者掌握数据处理权，需承担数据安全责任”，在文件操作中养成“保护用户隐私、规避数据泄露风险”的意识，践行“技术服务社会，安全保障发展”的价值观。

6.1 文件的基本概念

6.2 文件的基本操作（open、读写、close、with语句）

6.3 CSV文件的读写（csv模块）

6.4 经典案例解析（用户信息加密存储、星座信息查询）

第7章 面向对象编程 （支撑课程目标1、2）

重点内容：类的定义、实例化、类的成员（属性、方法）

难点内容：类的封装、继承、多态的理解与实现

教学内容：介绍面向对象编程的基本概念（类、对象、属性、方法），对比面向过程编程的差异，说明面向对象“高内聚、低耦合”的优势；讲解类的定义（class关键字）与实例化（创建对象）的步骤，演示对象访问属性、调用方法的语法；解析类的成员：实例属性（对象独有）、类属性（所有对象共享）、实例方法（self参数）、类方法的定义与使用；深入讲解面向对象三大特性：封装（隐藏内部实现，通过方法对外提供接口）、继承（子类继承父类属性与方法，实现代码复用，如“吃货类”继承“人类”）、多态（子类重写父类方法，不同对象调用同一方法表现不同行为）；介绍GUI程序设计基础，讲解Tkinter库的窗口创建、标签、按钮、输入框等组件的使用，实现简单图形化界面（如“待办事项管理器”）。

课程思政：以“面向对象‘封装’特性保护类的内部逻辑，‘继承’实现功能传承，‘多态’支持灵活扩展”为类比，引申至“文化传承中‘保护核心内涵、传承优秀传统、创新时代表达’的理念”；结合我国传统技艺（如剪纸、榫卯）在现代设计中的“传承与创新”案例，引导学生理解“编程中的设计思想与文化传承逻辑相通”，培养“尊重传统、勇于创新”的思维，将“传承与创新”融入技术学习与实践。

7.1 基本概念（类、对象、面向对象vs面向过程）

7.2 类的定义与实例化

7.3 类的成员（属性、方法、公有、私有）

7.4 类的封装、继承和多态（案例：吃货类继承人类）

7.5 GUI程序设计和Tkinter库入门（案例：待办事项管理器）

第8章 Python与人工智能（支撑课程目标1、2、3）

重点内容：人工智能基础概念、Python AI扩展库的基本介绍

难点内容：AI扩展库（如PyTorch、Scikit-learn）的基础操作、AI案例逻辑理解

8.1 人工智能概述（历程、流派、研究内容及应用领域）

8.2 人工智能应用开发中常用的Python扩展库（PyTorch、Scikit-learn、Pandas、NumPy、Matplotlib等）

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教学安排

该课程每周4学时，16周，共64学时，其中32理论学时建议教学进度如下：

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课内实验内容、要求及学时

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教学方法与手段

采用“理论实践融合+线上线下混合”模式，提升教学实效。

（一）理论实践融合

理论具象化：用“知识点+代码演示+运行效果”课件，结合实时编程演示，还原真实开发场景；以“圆周率近似求解”“斐波那契数列”等实际案例，串联语法教学，培养问题解决能力。

实践分层化：课堂同步“跟练+变式”任务，课后设“基础（必做）+综合（选做）+创新（挑战）”实验，搭配“自动测评+教师点评”反馈，兼顾不同基础学生。

（二）线上线下混合

线上资源精准化：预习发微视频、自测题，收集疑问；复习传案例代码；联动慕课补充学习。

线下教学针对性：依线上数据调整重点，课中用答题、投票互动；课后跟踪实验，每周设答疑，解决个性化问题，同步沉淀标准化资源，支撑一流课程建设。

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考核方式与成绩评定

1．平时成绩：作业成绩、慕课自主学习情况、出勤与上课表现。

2．综合成绩＝平时成绩×10%＋AI慕课拓展×10%+期中上机成绩×30%+期末上机成绩×50%。

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考书书籍

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【作者】陈志贤，邵俊，吴海燕 主编

【定价】49.00

内容简介

本书内容丰富、注释详尽、通俗易懂，注重实践与应用。每个知识点都通过经典案例进行讲解，图文并茂、由浅入深，使读者能够轻松理解与掌握。每章都配备了丰富的案例和习题，帮助读者验证和巩固所学知识。

本书适合作为高等学校人文社科、理工农医等各类专业的学生，特别是零基础读者的教材，也可作为Python编程与人工智能入门的自学教材，以及计算机等级考试的辅导用书。

【教学资源】

教学大纲、教学PPT、源代码、习题答案、在线题库