《Python程序设计基础与应用(第2版)》教学大纲.docx

《Python程序设计基础与应用》
教学大纲
院（系、部）:
教研室:
日期:
年月曰
习题：5、6、7、8、9、14、15
第5章函数
5.1函数定义与使用
教学内容：Python函数的定义形式，def关键字，不需要声明函数的参数类 型和返回值类型，括号不可以省略，冒号必须有。函数嵌套定义。函数递归调用。
思政元素：从函数定义与调用到接口定义再到契约精神。
习题：1、2、3、4
5.2函数参数
教学内容：形参与实参的概念，在函数内部直接修改形参不会影响实参。位 置参数、默认值参数、关键参数和长度可变参数的用法与区别。传递参数时的序 列解包。
教学重点：位置参数、默认值参数、关键参数、长度可变参数的区别。
教学难点：调用函数时把实参的引用传递给形参，不建议使用可变对象作为 参数默认值。
习题：10
5.3变量作用域
教学内容：局部变量与全局变量。
教学重点：在函数内如果只引用某个变量的值而没有为其赋新值，该变量为 （隐式的）全局变量；如果在函数内任意位置有为变量赋新值的操作，该变量即 被认为是（隐式的）局部变量，除非在函数内显式地用关键字global进行声明。
教学难点：局部作用域与全局作用域的区别，在函数内部定义全局变量的方 法。在函数中任意位置有变量赋值语句则变量为隐式的局部变量，除非已使用关 键字global进行声明。
5. 4 lambda表达式
教学内容：lambda表达式语法、功能与应用。
教学重点：使用lambda表达式声明匿名函数和命名函数，在lambda表达式 中可以调用函数，把lambda表达式作为函数参数。
教学难点：lambda表达式作为其他函数的参数。
5.5生成器函数
教学内容：生成器函数，生成器对象。
教学重点：yield语句和return语句的区别，生成器对象的惰性求值特点。
教学难点：生成器对象的惰性求值。
习题：5、6、7、8、9
5.6综合案例解析
习题：11、12、13
第6章 面向对象程序设计
6.1类的定义与使用
教学内容：Python类的定义，class关键字，创建对象，访问对象中的成员。
习题：1、9
6.2数据成员与成员方法
教学内容：私有成员与公有成员，数据成员，成员方法，属性。
教学重点：私有成员与公有成员，数据成员与成员方法，类方法与静态方法, 属性的定义与使用，self参数与cis参数。
习题：5、6、7、8
6.3继承
教学内容：继承的作用与Python实现，在派生类中访问基类中的成员。
教学重点：继承是实现设计复用的重要技术。
6.4特殊方法
教学内容：构造方法—init_(),析构方法—del_() , —add—()、 —mul_()、_pow_0及其他Python类特殊方法与运算符或内置函数的对应关 系。
教学难点：特殊方法与运算符及内置函数的对应关系。
习题：2、3、4
6.5综合案例解析
习题：10、11、12
第7章字符串
7.1字符串概述
教学重点：字符串界定符之间可以互相嵌套
7.2字符串编码格式
教学内容：字符串编码格式。
教学重点：ASCII. UTF8、GBK的区别，字节串与字符串之间的互相转换。
教学难点：把字符串转换为字节串的意义和作用。
7.2转义字符与原始字符串
教学内容：常见转义字符，原始字符串的概念与形式。
教学重点：转义字符的形式与用法，字符串前面加字母r或R的含义。
7.4字符串格式化
教学内容：％运算符，format。方法，f-字符串。
教学重点：format ()方法，f-字符串。
教学难点：f-字符串。
7.5字符串常用操作
教学内容：使用find()> index()> count ()等方法以及关键字in确定字符 串中是否包含另一个字符串，使用split ()、partition()方法对字符串进行切分, 使用 Istrip() >rstrip() >strip()方法连接字符串，使用 replace () >translate () 对字符串进行“修改”，使用strip()方法删除字符串开始、结束或两侧的指定 字符，使用 lower () > upper () > capitalize() > title() > swapcase()等方法进 行大小写转换，使用startswithO > endswith()方法测试字符串是否以另一个字 符串开始或结束，使用center。、1 just。、rjust()等方法对字符串进行排版， 字符串支持的运算符与内置函数，字符串切片。
教学重点：index() > rindex() > split () > join() > lower() > upper () s replace。、maketransO、translate () > strip。、startswith ()、endswith () > center () > 1 just () > rjust ()方法。
教学难点：字符串属于不可变对象，所有涉及修改的方法都是返回处理后的 新字符串。
习题：1、2、3、4、5、6、7、8、9
7.6字符串常量
教学内容：标准库string中提供的英文字母、数字、标点符号等字符串常 量。
7.7中英文分词
教学内容：Python扩展库jieba和snownlp的安装与使用。
思政元素：以习近平总书记“七一讲话”原文为例，演示分词与词频统计技 术。
7.8汉字到拼音的转换
教学内容：Python扩展库pypinyin的安装与使用。
7.9精彩案例赏析
习题：10、11、12
第8章正则表达式
8.1正则表达式语法
教学内容：正则表达式基本语法与扩展语法。
教学重点：常用正则表达式的写法。
习题：15、16、17、18
8.2正则表达式模块re
教学内容： compile。、match () > search () s f indall () > split () sub。、 escape ()等re模块常用函数。
教学重点：findall。、sub。。
习题：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14
8. 3 Match 对象
教学重点：Match对象方法的用法。
8.4综合案例解析
习题：19、20、21
第9章 文件与文件夹操作
9.1文件的概念与分类
教学内容：文本文件与二进制文件的概念和区别。
教学难点：二进制文件也可以使用记事本等文本编辑器打开，只是无法正常 阅读、理解和修改。
9. 2文件操作基本知识
教学内容：open。函数的file、mode、encoding参数，文件对象的flush。、 close () > read () > readline () > readlines () > tell () > write。、writelines () 等常用方法，上下文管理语句with的作用与用法。
教学重点：文件对象的encoding参数，文件对象的read。、write ()方法， with关键字。
教学难点：读写文件内容时会自动修改文件指针当前位置。
9. 3文本文件基本操作案例精选
教学重点：文本文件读写方法，read。、write()^ seek()等文件对象常用 方法的运用。
教学难点：在读写文件的同时会修改表示当前位置的文件指针。
习题：1、2
9.4文件夹操作
教学内容：标准库os、os. path、shutilo
教学重点：listdir。函数返回的列表中不包含子文件夹中的内容。
listdir (path)函数返回的列表中的路径都是相对于参数path的相对路径，如果 参数path不是当前文件夹，那么listdir(path)返回的列表中的路径都无法直接 访问。listdirO函数返回的列表中的字符串是按字符串转换为大写或小写之后 的Unicode编码升序排序的。如果需要的话(例如按文件名编号升序排序后导入 其他文件或系统)，可以对列表中的字符串进行排序之后再使用。
习题：5、6、7、8
9. 5 Excel与Word文件操作案例
教学内容：Excel、Word等常见类型文件的操作。
习题：3、4
第10章 异常处理结构
10.1异常的概念与常见表现形式
教学内容：异常的概念与表现形式。
教学重点：如何编写健壮性强的代码。
10.2常用异常处理结构教学 内容： try.. .except...

教学 内容： try.. .except...
try... except... else...

try... except.. . finally...,带多个except子句的异常处理结构
教学难点：异常处理结构本身的代码也可能会出错并抛出异常。
10.3断言语句与上下文管理语句
教学内容：关键字assert和with的作用与用法。
教学重点：with语句在文件操作、数据库连接等方面的应用。
习题：1、2、3、4
第11章 网络爬虫入门与应用
11. 1 HTML 与 JavaScript 基础
教学内容：HTML常用标签，JavaScript语法基础、事件、常用对象。
教学重点：HTML常用标签。
习题：1、2
11.2 urllib基本应用与爬虫案例
教学内容：标准库urllib的应用。
教学重点：urlopen ()函数，Request类，提交网页参数，自定义请求对象的头部。
思政元素：尊重知识产权，遵守职业道德和行业规范，不滥用技术。《刑法》第二百一十七条，《刑法》第二百五十三条。
习题：3、4
11. 3 scrapy爬虫案例
教学内容：scrapy爬虫程序编写流程，选择器应用。
教学重点：XPath选择器与CSS选择器。
习题：6、7、8、9
11. 4 BeautifulSoup 用法简介
教学内容：代码补全，HTML代码解析，获取标签内容或属性。
11. 5 requests基本操作与爬虫案例
教学内容：requests基本操作与应用。
习题：5、10、11、12
第12章Python数据分析与处理
12.1数据分析与处理概述
教学内容：数据分析与处理的意义与应用领域。
12. 2 Pandas基本操作
教学内容：创建Series与DataFrame对象，查看统计信息，排序，数据选 择与筛选，数据修改，异常值、重复值、缺失值的处理，数据离散化，移位与频 次统计，拆分与合并，分组与聚合，数据差分，读写文件。
教学重点：数据筛选，异常值、重复值、缺失值处理，分组与聚合，数据差 分。
思政元素：在分析数据时应选择真实可靠的数据来源，保证分析结果的正确。
思政元素：修改数据时必须有充分且经过严格论证的理由，不可滥用技术。
习题：1至29
12. 3 Pandas应用案例
习题：30、31、32
第13章数据可视化
13. 1 matplotlib 简介
教学内容：使用pylab和pyplot绘图的一般过程。
13.2绘制折线图
教学内容：绘制折线图的原理，设置中文标签、标题，设置图例。
习题：1、25、26
13.3绘制散点图
教学内容：绘制散点图的原理，设置散点位置、符号形状、颜色、大小。
习题：2、6、7、8、9、27
13.4绘制饼状图
教学内容：绘制饼状图的原理，设置饼心位置、半径、扇形颜色、标签、裂 出效果、起始角度、百分比显示格式、阴影效果，pie ()函数参数含义与应用。
习题：4、16、17、18
13.5绘制柱状图
教学内容：绘制柱状图的原理，设置柱的宽度和位置、内部填充、边线属性, 绘制文本显示柱的高度。
思政元素：本节例题“集体过马路”根据网上的“中国式过马路”改编而来, 原名具有一定的歧视性，实际上案例描述的现象在所有国家都是存在的。案例改 编为“集体过马路”，培养学生的家国情怀，要处处维护国家声誉和尊严。
习题：3、10、11、12、28
13.6绘制雷达图
教学内容：绘制雷达图的原理，创建极坐标系，polar () > thetagrids () > fill 0函数的应用。
习题：5
13.7绘制箱线图
教学内容：绘制箱线图的原理，箱线图属性设置，中值、离群点的绘制。
13.8绘制三维图形
教学内容：创建三维坐标系，三维曲线、曲线与柱状图的绘制。
习题：29
13.9切分绘图区域
教学内容：subplot ()函数参数的含义与应用。
习题:19、22、23
13. 10设置图例
教学内容：legend()函数参数的含义。
13.11设置坐标轴刻度距离和文本
教学内容:xticks ()与yticks ()函数参数的含义。
习题：13、14、15、20、21、24、30
13. 12绘制交互式图形
教学内容：绘制交互式图形，鼠标按下、移动、抬起等事件的响应与处理
13. 13绘制动态图形
教学内容：绘制动态图形，动画制作原理，保存动画为GIF文件。
五、教学课时分配教学课时分配表(参考)
章节名称
课堂学时
上机学时
第1章Python概述
4

第2章 内置对象、运算符、表达式、关键字
4

第3章Python序列结构
4
2
第4章 选择结构与循环结构
2
2
第5章函数
4
2

二、
课程简介 教学目的和要求.…… 教学中应注意的问题
章章章章
12 3 4
第第第第
2
4
5
7
Python 概述
Python序列结构
选择结构与循环结构
内置对象、运算符、表达式、关键字
第6章面向对象程序设计9
第7章字符串10
第8章正则表达式12
第9章 文件与文件夹操作12
第10章异常处理结构13
第11章网络爬虫入门与应用14
第12章 Python数据分析与处理15
第13章数据可视化15五、教学课时分配17
六、教材与参考书目18
第6章面向对象程序设计
2

第7章字符串
4
2
第8章正则表达式
2

第9章 文件与文件夹操作
4
2
第10章异常处理结构与单元测试
2

第11章 网络爬虫入门与应用
6
2
第12章pandas数据分析与处理
4
2
第13章 matplotlib数据可视化
6
2
合计
48
16
六、教材与参考书目教材
• 董付国.《Python程序设计基础与应用（第2版）》（微课版），ISBN：
978-7-111-69670-4,机械工业出版社，2022•董付国.《Python程序设计实验指导书》，清华大学出版社，2019
1. 参考书目：
•董付国.《Python程序设计（第3版）》（微课版），清华大学出版社，2020董付国.《Python数据分析、挖掘与可视化（慕课版）,人民邮电出版社，
2020董付国.《Python网络程序设计（微课版）》，清华大学出版社，2021
课程简介
课程名称：Python程序设计基础与应用
课程编号：
课程性质：必修
适用专业：非计算机专业
前导课程：无
考核方式：考试
建议学时：48+16

二、教学目的和要求
通过本课程的学习，使得学生能够理解Python的编程规范与编程模式，熟 练运用内置函数、列表、元组、字典、集合、字符串等基本数据类型以及列表推 导式、切片等语法来解决实际问题，熟练掌握Python分支结构、循环结构、异 常处理结构、函数设计与使用，了解正则表达式基本语法和使用，熟练使用Python 读写文本文件与二进制文件，了解Python程序的调试方法，了解Python面向对 象程序设计基础知识，熟练使用Python编写网络爬虫程序，熟练掌握pandas数 据处理的基本用法，熟练掌握matplotlib数据可视化的用法。
在教学和学习过程中，应充分发挥Python语言的优势，从最简单、最直观 的思路出发，充分利用高级数据类型自身支持的操作，充分利用标准库和扩展库, 尽快解决问题。不建议在内存管理等底层语言细节上花费太多时间。
引导学生在实现预定功能要求之后，养成优化代码的习惯和意识，尽量降低 程序的时间复杂度和空间复杂度，并考虑程序的健壮性、容错性和安全性。使得 程序在不正常的环境和条件下仍能有相对正常的表现，并对可能的黑客攻击手段 进行一定程度的防范。
三、教学中应注意的问题
Python编程模式中非常重要的一条是代码简单化、问题简单化，同时应保证 代码具有较强的可读性。在教学过程中，尽量避免在Python程序中带有其他编 程语言的痕迹，要尽量从最简单的角度去思考和解决问题、实现自己的想法和思 路，尽量多使用Python内置函数、标准库对象和合适的扩展库对象，多使用函 数式编程模式，保证代码的优雅、简洁，让代码更加Pythonico
使用Python编程解决问题应充分借鉴和使用成熟的标准库和扩展库，尽量 避免自己编写完整的业务逻辑，部分具体操作完全可以使用扩展库来实现，大幅 度提高开发效率，同时还能保证代码质量。例如：如果需要进行排序则直接使用 内置函数sorted()或列表的sort ()方法进行排序，没有必要再自己使用选择法 排序、冒泡法排序或堆排序等排序算法来编写代码实现；计算最大公约数应习惯 于使用math标准库的gcd()函数，不要再自己编写辗转相除法代码；对数据进行 随机乱序应使用random标准库中的shuffle()函数；从给定数据集中随机选择元 素应使用random标准库中的choice() > choices ()或sample()函数；判断年份 是否闰年应使用标准库calendar中的isleap()函数；生成组合和排列应使用标 准库 itertools 中的 combinations ()和 permutation ()函数。
教学和使用过程中，还应注意一些函数和方法的高级用法。例如，内置函数 sorted。、max()、min()和列表方法sort ()都可以指定key参数实现自定义排序 规则；内置函数int()可以使用第二个参数来指定进制；扩展库pandas中很多方 法都支持inplace参数实现原地操作；扩展库matplotlib中的很多函数都支持 大量的参数来指定图形的高级属性。
在教学过程中，应注意培养学生一题多解的习惯，多探索和挖掘Python语 言的用法。完成一段程序之后，还要多问自己“这段代码还可以怎么写？ ”“这 段代码还可以写的更好吗？ ”“这段代码中的技术还可以用来做什么？ ”“这段 代码有安全漏洞吗？ ”，争取写出最优、最妙、最高效、最安全的代码。
四、教学内容
第1章Python概述
1.1 Python语言简介
教学内容：Python命令式编程和函数式编程的概念，Python语言常见应用 领域。
习题：1
1. 2 Python版本简介
教学内容：Python版本演化历史，如何选择正确的版本。
1.3 Python开发环境的安装与配置
教学内容：官方安装包的安装与IDLE使用，Anaconda3的安装与使用，系统 环境变量的设置。
教学重点：IDLE环境的使用。
习题：2、4、6
1. 4 Python编程规范
教学内容：缩进，空格与空行，多行与换行，不同数据类型的选择对程序运 行效率的影响。
教学难点：代码缩进。
思政元素：职业素养、行业规范、契约精神、团队合作能力、沟通能力。
1.5扩展库安装方法
教学内容：使用pip安装和管理Python扩展库，在线安装、离线安装、指 定国内源，本机多Python版本的扩展库安装。
教学难点：离线安装扩展库，指定国内源，多版本安装。
习题：5
1.6标准库与扩展库中对象的导入与使用
教学内容：三种导入方法。
教学难点：优先考虑使用from... import...的方式导入对象。
思政元素：工匠精神，精益求精。
习题：3、7
1. 7 Python程序的_name_属性
教学内容：不同方式执行Python程序时_name—属性的值。
习题：8
第2章 内置对象、运算符、表达式、关键字2. 1

2. 1
Python常用内!
:对象

教学内容：常量与变量的概念，整数、实数、复数，字符串，列表、元组、 字典、集合。
教学重点：不需要事先声明变量名及其类型，变量动态类型特点，变量命名 规范，数字、字符串、列表、元组、字典、集合的简单使用，数字大小无限制。
教学难点：变量动态类型的特点。
2. 2 Python运算符与表达式
教学内容：算术运算符、关系运算符、成员测试运算符、集合运算符、逻辑 运算符。
教学重点：同一个运算有不同含义，关系运算符和逻辑运算符的惰性求值特 点，复杂表达式中适当使用括号增加代码可读性。
教学难点：运算符优先级。
思政元素：网上很多关于Python运算符优先级的文章是错的，应查阅官方 资料。平时也应养成查阅官方信息的习惯，不轻易相信小道消息，做到不造谣、 不信谣、不传谣。
思政元素：(1+0. 01)**365 的值为 37. 78343433288728, (1-0. 01)**365 的值 为。业精于勤荒于嬉，引导学生重视每节课的学习。
习题：1、2、3、4、5、10、11、12、18、19、20、21
2. 3 Python常用内置函数用法
教学内容：类型转换与判断函数，最值与求和函数，基本输入与输出函数, 排序与逆序函数，枚举函数，map() > reduce() > filter ()函数,range()函数, Zip。函数。
教学重点：很多函数有基本用法和高级用法，注意这些函数的可选参数，例 如 max () > min() > sorted ()函数的 key 参数，print ()函数的 sep 和 end 参数， int ()函数的base参数，enumerate ()函数的start参数，sum()函数的start参 数；理解函数式编程模式和map。、reduce() > filter()这三个函数的使用。 教学难点：函数参数的高级用法，函数式编程。
习题：6、7、8、9、13、14、15、16、17、22
2.4 Python关键字简要说明
第3章Python序列结构
3. 1 Python序列概述
教学内容：序列结构的分类。
3.2列表
教学内容：列表创建与删除、列表元素访问、列表常用方法、列表对象支持 的运算符、内置函数对列表的操作、列表推导式、切片。
教学重点：列表对象的创建与删除，其他类型到列表的转换，使用+运算符、 append()方法、extend()方法、insert ()方法为列表增加元素,使用del命令、 pop()方法、remove()方法删除列表元素，使用下标访问列表元素，使用index。 方法获取列表元素下标，使用count()方法获取列表元素出现次数，有序序列的 双向索引，使用成员资格判断运算符in判断列表中是否存在指定元素，使用切 片访问、修改、删除、增加列表元素,列表排序方法sort ()与内置排序函数sorted () 以及列表逆序方法reverse ()与内置逆序函数reversed (), len() > max () > min()、 sum。、zip() > enumerate ()等内置函数对列表对象的操作，使用列表推导式快 速生成列表，切片。
教学难点：Python基于值的内存管理方式，切片操作，列表推导式，排序方 法的key参数。
习题：1、2、3、4、5、8、9、10、14、15、16、19、20、21、24、25、26
3.3元组与生成器表达式
教学内容：元组对象的创建与删除，其他类型到元组的转换，元组与列表的 区别，生成器推导式。
教学难点：元组与列表的区别，元组的不可变特点，生成器对象的惰性求值 特点。
习题：22、23
3.4字典
教学内容：字典对象的创建与删除，字典元素、键、值的访问方法，字典元 素的添加与修改，使用字典对象的get()方法获取指定键对应的值，使用字典来 计数。
教学重点：字典对象的get。方法，访问字典对象时可以使用键作为下标， 字典对象的键必须为不可变对象且不允许重复。
教学难点：get()方法，使用下标为字典修改元素和增加元素的用法。
习题:7、13、18
3.5集合
教学内容：集合对象的创建与删除，其他类型数据到集合的转换，使用add() 方法为集合增加元素，使用pop ()和remove ()方法删除元素，使用clear ()方法 清空集合，集合的并、交、差以及对称差等运算，使用集合来提取序列中的唯一 元素。
教学重点：并集、交集、差集等集合运算，集合中的元素都是唯一的。
教学难点：使用集合快速提取唯一元素。
习题：6、12、17
3.6序列解包
教学内容：序列解包的本质——对多个变量同时赋值；序列解包的要求—— 等号右侧值的数量与等号左侧变量的数量一致。
教学难点：序列解包语法中多个变量赋值的同时性。
习题：11
第4章 选择结构与循环结构
4. 1条件表达式
教学内容：Python关系运算符可以连用，任何合法的Python表达式都可以 作为条件表达式，False、0 （或0. 0、Oj等）、空值None、空列表、空元组、空 集合、空字典、空字符串作为条件表达式与False等价。
教学重点：关系运算符可以连用，作为条件表达式时与False等价的对象， 几乎所有Python表达式都可以作为条件表达式来使用。
教学难点：关系运算符连用时表达式的理解。
4.2选择结构
教学内容：单分支选择结构、双分支选择结构、多分支选择结构、选择结构 的嵌套，条件表达式后必须有冒号且换行缩进后开始写代码块，elif关键字表示 else if的意思。
教学难点：代码缩进。
习题：13
4. 3循环结构
教学内容：for循环、while循环,range对象在循环中的使用，成员测试符 in与序列解包在循环语句中的使用，带else子句的循环结构，编写多层嵌套的 循环语句时应尽量减少内循环中的计算；break与continue语句的作用。
教学难点：break和continue语句的作用，带else子句的循环结构，循环 代码的优化。
教学难点：循环代码的优化。
思政元素：代码优化，精益求精，工匠精神。
习题：1、2、3、4、10、11、12
4.4综合案例解析
教学重点：体会Pythonic的含义，感受Python程序的美。