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    《Python语言程序设计》教学大纲

    一、课程基本信息

    课程名称:Python语言程序设计

    课程编码:1100004A

    课程类别:公共必修课程

    总 学 时:51(讲授学时:34 实践:17)

    总 学 分:1.5

    适用专业:理科非计算机专业

    开课学院:信息技术与工程学院

    二、课程的性质与任务

    Python语言程序设计课程是面向理科非计算机类各专业本科生的通识教育课程。

    该课程通过对程序设计基本方法、Python语言语法、Python语言多领域应用等知识的学习,使学生能够掌握一门帮助各专业后续学习且具有广泛应用价值的编程语言。通过让学生理解编程语言及应用方式,掌握利用计算机分析问题解决问题的能力,培养学生使用计算机解决实际应用问题的方法和技能,逐步将学生培养为具有操作、设计、应用能力的应用型人才。

    三、课程教学目标

    Python语言程序设计课程要求从知识、技能和应用能力三个方面得到提高。

    1.了解程序设计的基本概念,掌握程序设计的基本方法,熟练掌握Python语言的基本语法规则。

    2.熟练掌握Python语言的数据类型(数字类型、字符串类型、逻辑类型、列表类型、字典类型等)和各类操作符,能正确使用并实现各类数据的处理。

    3.熟练掌握Python程序的三种控制结构(顺序、分支、循环),能使用相关语句完成这三种控制结构的程序设计任务。

    4.熟练掌握Python语言的函数,能正确传递函数中的各类参数。

    5.了解Python语言的文件,掌握各类文件的读写操作。

    6.了解计算思维的概念、自顶向下的设计方法及自底向上的执行过程。

    7.掌握一种集成开发环境,如Python 3.6.5、PyCharm的使用,熟练掌握阅读和分析程序的方法和技巧,熟练掌握程序设计过程和程序编写、调试的方法。

    8.针对实际应用问题,了解并初步掌握实用程序的开发方法与技术;能对实际问题进行分析和抽象,并逐步分解,建立解题模型。

    四、教学手段和方法

    课程采用课堂讲解、多媒体课件演示、操作示范、课堂讨论、上机实践相结合的方法。课堂讲授时采用案例驱动方式讲解程序设计的基本思想与方法;课堂讨论时将学生分成小组,通过小组形式完成综合大作业,培养学生协作学习和工作的能力;给学生提供课外学习平台,如MOOC课程、教师课件等。

    五、考核方式

    考核采用闭卷考试方式,成绩由平时成绩和期末考试成绩组成。

    1.平时成绩:30%。

    平时成绩=考勤(30%)+课堂表现(30%)+作业(30%)+课堂笔记(10%)。

    2.期末考试成绩:70%。六、课时分配

    章节学时数

    第一章程序设计基本方法2

    第二章Python程序实例解析4

    实践一 turtle库的使用2

    第三章 基本数据类型4

    实践二数据及运算符2

    第四章 程序的控制结构6

    实践三分支结构2

    实践四循环结构4

    第五章 函数和代码复用6

    实践五函数的运用3

    第六章 组合数据类型7

    实践六组合数据程序实现3

    第七章 文件和数据格式化3

    实践七文件的操作1

    第八章 程序设计方法2

    七、教学内容

    第一章程序设计基本方法

    (2学时)

    【教学目标】

    了解程序设计语言的发展过程;

    理解Python语言的特点和重要性;

    掌握Python语言开发和运行环境的配置方法;

    理解编写程序的IPO方法。

    【教学内容】

    1.程序设计语言

    2.Python语言概述

    3.Python语言开发环境配置

    4.程序的基本编写方法

    【教学重点】

    Python语言开发和运行环境的配置方法。

    【教学难点】

    编写程序的IPO方法。

    【学时数】

    课堂讲解1.5学时,课堂讨论0.5学时。

    第2章 Python程序实例解析

    (4学时)

    【教学目标】

    掌握解决计算问题的一般方法;

    掌握Python语言的基本语法;

    掌握Python语言绘制图形的一般方法;

    了解Python标准库的导入和使用。

    【教学内容】

    1. Python程序语法元素分析

    2. turtle库语法元素分析

    【教学重点】

    Python常用内置函数;turtle库的引用。

    【教学难点】

    编写程序的IPO方法、绘制图形的一般方法。

    【学时数】

    课堂讲解2学时,课堂讨论及实例演示2学时。

    实践2学时。

    第3章 基本数据类型

    (4学时)

    【教学目标】

    掌握数字类型的概念和使用;

    掌握使用Python标准数学库math库进行数值计算的方法;

    掌握字符串类型的概念和使用;

    掌握字符串类型的格式化操作方法和应用。

    【教学内容】

    1.数字类型及操作

    2.math库的使用

    3.字符串类型及操作4.字符串类型的格式化

    【教学重点】

    运算符的优先级;字符串的索引与切片。

    【教学难点】

    字符串类型的格式化;字符串的索引与切片。

    【学时数】

    课堂讲解2学时,课堂讨论及实例演示2学时。

    实践2学时。

    第4章 程序的控制结构

    (6学时)

    【教学目标】

    了解程序的基本结构并绘制流程图;

    掌握程序的分支结构及if语句的应用;

    掌握程序的循环结构;

    掌握for语句和while语句的应用;

    掌握随机库的使用方法;

    了解程序的异常处理和方法。

    【教学内容】

    1.程序的基本结构

    2.程序的分支结构

    3.程序的循环结构

    4.random库的使用

    5.程序的异常处理

    【教学重点】

    if语句、for语句、while语句;random库的使用。

    【教学难点】

    应用选择结构解决实际问题;应用循环结构解决实际问题;利用程序的异常处理解决输入的常见错误。

    【学时数】

    课堂讲解3学时,课堂讨论及实例演示3学时。

    实践6学时。

    第5章 函数和代码复用

    (6学时)

    【教学目标】

    掌握函数的定义和调用方法;

    理解函数的参数传递过程以及变量的作用范围;

    掌握日期时间标准库的使用;

    理解函数递归的定义和使用方法;

    掌握常用内部函数的使用方法。

    【教学内容】

    1.函数的基本使用及参数传递

    2.datetime库的使用

    3.函数的递归

    4.Python常用内置函数

    【教学重点】

    函数的参数传递;函数的递归。

    【教学难点】

    变量的作用域;函数的递归。

    【学时数】

    课堂讲解3学时,课堂讨论及实例演示3学时。

    实践3学时。

    第6章 组合数据类型

    (6学时)

    【教学目标】

    理解列表概念并掌握Python中列表的使用;

    掌握列表管理采集的信息,构建数据结构的方法;

    掌握字典处理复杂数据信息的方法;

    掌握组合数据类型进行文本词频统计的方法。

    【教学内容】

    1.组合数据类型概述

    2.列表类型和操作

    3.字典类型和操作

    4.jieba库的使用

    【教学重点】

    列表类型及字典类型的操作。

    【教学难点】

    jieba库的使用。

    【学时数】

    课堂讲解4学时,课堂讨论及实例演示3学时。

    实践3学时。

    第7章 文件和数据格式化

    (3学时)

    【教学目标】

    掌握文件的读写方法以及打开和关闭等基本操作;

    理解数据组织的维度及其特点;

    掌握一二维数据的存储格式和读写方法;

    运用PIL库进行基本的图像处理。

    【教学内容】

    1.文件的使用

    2.一二维数据的格式化和处理

    【教学重点】

    一二维数据的处理。

    【教学难点】

    采用CSV格式对一二维数据文件的读写。

    【学时数】

    课堂讲解2学时,课堂讨论及实例演示1学时。

    实践1学时。

    第8章 程序设计方法论

    (2学时)

    【教学目标】

    了解计算思维的概念;

    掌握自顶向下的设计方法;

    掌握自底向上的执行过程;

    了解计算生态和模块编程思想;

    掌握Python第三方库的安装方法;

    掌握Python源文件的打包方法。

    【教学内容】

    1.计算思维

    2.自顶向下和自底向上

    3.pyinstaller库的使用

    4.计算生态和模块编程

    5.Python第三方库的安装

    【教学重点】

    Python第三方库的安装。

    【教学难点】

    Python第三方库的安装。

    【学时数】

    课堂讲解1学时,实例演示及课堂讨论1学时。

    八、实践环节

    本课程实践共安排17学时,全部用于上机进行案例练习。

    九、教材及主要参考书目

    [1] 嵩天礼欣 黄天羽着. Python语言程序设计基础(第2版).北京:高等教育出版社. 2017

    [2] 刘卫国主编. Python语言程序设计.北京:电子工业出版社. 2016

    [3] 刘浪主编. Python基础教程.北京:人民邮电出版社. 2016

    [4] 杨长兴主编. Python程序设计教程.北京:中国铁道出版社. 2017

    执笔教师: 原虹

    教研室主任: 王秀华

    审定人:

    2019年5月21日

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    2018-01-04 11:49:35
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    苗海荣

    【内容摘要】随着信息化的不断深入和人工智能的兴起,Python逐渐取代其它编程语言走进中小学教材。如何利用这一工具锻炼学生的逻辑思维、增强信息技术意识和数据处理能力成为当前信息技术老师面临的一大课题。文章结合中学生身心发展特点和课程标准,说明中小学教师如何发挥它的优势展开教学,如何克服初学者学习编程的障碍,突破语言难点,增加学生兴趣,达到课程标准。

    【关键词】Python 项目学习 课程标准

    2018年,Python语言出现在山东省小学信息技术六年级教材中,其余省份如浙江也将陆续出现,现在的中小学校教材逐渐摒弃VB而把Python纳入信息技术课程和高考的内容体系。Python成为很受欢迎的语言,相比其他语言,它的优点在哪儿?编程是一件枯燥且略带难度的事情,Python能够解决家长担心学生学不懂、不想学的问题吗?

    根据2012年修订的《基础教育信息技术课程表准》[1],中小学部分其中包含以下要求:(1)熟悉一种积木式程序设计工具的图形化编程环境,(2)结合实例使用积木程序设计工具,体验程序设计作为一种特殊的信息加工方式的特点和优势。其中第一点在泰山版小学五年级教材用scratch软件就已实现。相较其他语言,Python作为一种“弱类型”的语言,是简洁主义思想语言的代表,是最接近自然语言的通用编程语言,其语法简洁、清晰易读且具有丰富强大的类库,使得学生可以将注意力集中于算法本身和程序的思想上而忽略存储空间、内存等计算机系统知识,从而能够体验程序的优美,领悟计算机处理数据的方式。所以第二点在学生掌握scratch语言的基础上,能够实现。现在笔者结合中小学生初学编程的需求,课程标准的要求,结合自身的教学实际,谈一下如何利用Python的优势在教学中培养学生的信息素养、计算思维等一些建议。

    编程能力正在与阅读、写作、算术成为学生从小具备的能力之一[2]。但义务教育阶段编程的学习并不是为了让学生将来搞程序开发,而是为了培养学生的计算思维,锻炼孩子的逻辑思维,增强信息技术意识,培养他们处理数据的能力,当今计算思维已经是面向未来的必备的基础素养。所以在教学中,技术上不用讲的太深,重点要放在演示程序的工作放肆,介绍算法的原理,在教学中多列举一些数字计算的例子。因为小学高年级阶段学生已经具备了一定的数学基础,但快速的数字计算是学生的弱项,而这恰恰是计算机程序的强项。所以在教学中可以让学生先按照自己的方式计算,然后应用建构主义理论,用程序去演示,通过对比教学,让同学被计算机程序的神奇而吸引,从而产生极大的兴趣。Python语言规则障碍低,功能性强,不拘泥于某种语言,是教师培养学生信息素养的最佳途径。

    但作为教师来讲,怎样教授学生编程呢?

    从学习角度分析,编程属于技能领域。编程的学习就要遵循技能的学习规律,刻意练习是学习技能的不二法门。但不能简单粗暴的练习,导致学生对编程产生畏难情绪。根究中小学生特有的认知和心理特点,通过以往的教学经验,融入项目教学法,总结出如下的教学模式流程:

    1.抛出概念问题(项目活动1)

    概念问题尽量和学生已有认知结构相关联,和学生日常生活息息相关的案例更能激发他们兴趣和解决问题的动力。

    教学中可以借鉴scratch的可视化编程作为入门课程,比如选择Python里面的turtle模块。可视化编程可以提供即时反馈,降低初学者入门门槛,学习过渡会顺利一些,另外,可视化编程可以持续激发学生的兴趣。为后面的学习提供动力基础。

    2.学生手动体验活动(项目活动2)

    具体的体验为后面的抽象提供了实践来源,只有这样才不至于跨度大,进而降低学习难度。相当于为学生提供了实践活动机会,体会具体的操作过程,顺利过渡到抽象阶段。我们学习一项新的技能,最好的方式就是在学生已有的认知和经验范围基础进行建构。从直观的体验和观察过渡到后面的抽象,认知负荷会小很多。比如让学生通过卡牌来展示各类排序过程,让学生通过角色扮演和实物演示来体验各种问题及解决思路。为学生后面的抽象建模过程提供了体验基础,符合认知建构过程。

    3.编程实现解决问题(项目活动3)

    给学生们探究时间,允许犯错,及时反馈,迭代改进。这个时候就是从具体到抽象的提升阶段。学生们往往会不知如何下手,两眼一抹黑。刚才听得挺明白的,就是不知道怎么通过计算机抽象模拟问题情境,并解决问题。首先要明确问题,理出输入是什么,输出是什么?然后,分析如何能处理输入才能得到输出的结果;其次,根据需要选取合适的数据类型或数据结构存放数据。最后,通过编程实现问题解决并测试。

    4.迭代完善(项目活动4)

    时间充足情况下,需给学生迭代进行完善的机会。这也是符合基本的工程原则,学生体验了解了工程思维。一个产品都是从一个稚嫩的雏形开始,经过打磨完善,诞生出来独一无二的产品。可以让学生在这个过程记录迭代过程,文字、图片或视频形式都可以。一开始就给学生评价标准,然后按照评价标准去完成任务,这样他们有的放矢,不至于浪费时间。

    5.综合评价[3](项目活动5)

    总结反思实践过程中遇到的困难,如何解决的,如果再碰到类似问题应该如何迁移解决。项目过程中兴奋时刻是什么时候?最抓狂时候是什么时候?是如何解决的?教师不光要重视学生最终的结果,还要积极在学生实践过程中,对项目开发的参与程度以及参与作用进行评价,促进学生的学习积极性。

    随着信息化的不断深入以及随着人工智能概念在我们生活中的兴起,python编程愈发显出重要的地位。如何寻找帮助孩子表达自我和组织观点的新途径,锻炼孩子的逻辑思维,培养孩子的科学素养,项目教学法是一个比較好的途径。

    【参考文献】

    [1] 基础教育信息技术课程标准(2012版) [EB/OL].[2012-05].https://wenku.baidu.com/view/51e9513331b765ce04081447.

    [2] 赵福生,刘力.Python在中小学教学中的应用[J].电脑知识与技术,2018(17).

    [3] 蒋楠.浅谈初中信息技术项目教学中的评价方式[J].中小学电教,2018(5):6.

    (作者单位:山东省成武县实验中学)

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