《Python程序设计》教学大纲 课程名称（汉）：《Python程序设计》 课程名称（英)：Python Programming 课程代码：262101041 课程类型：专业基础课程模块 适用对象：自动化和机器人工程专业大一本科；人工智能专业大二本科 学时/学分：64学时（理论课48学时、实验课16学时）/3.5学分 先修课程：《程序设计基础》、《高等数学》、《学科导论》等。 方案版本：2021版 一、课程简介 《Python程序设计》是自动化、人工智能和机器人工程专业的专业基础课 程。Python是一种跨平台的计算机程序设计语言，是一个高层次的结合了解释 性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。最初被设计用于编写自动化脚本 (shell),随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越多被用于独立的、大型 项目的开发。本课程内容包括Python编码规范，函数式编程模式，内置函数与 运算符、列表、元组、字典、集合、字符串等基本数据类型以及推导式、切片、 序列解包等语法。通过本课程的学习使学生掌握Python内置函数与运算符、列 表、元组、字典、集合、字符串等基本数据类型和Python的函数式编程模式， 具有一定的代码调试与集成能力，具备较强的学习能力、资料查阅能力和代码阅 读能力。 二、课程的教学目标 课程目标1： 1)了解Python编码规范，能够编写出优雅的Python程序： 2)熟练使用Python的函数式编程模式： 3)熟练运用Python内置函数与运算符、列表、元组、字典、集合、字符串 等基本数据类型以及推导式、切片、序列解包等语法来解决实际问题： 课程目标2： I)熟练掌握Python选择结构、循环结构、异常处理结构的语法和应用， 能够编写鲁棒性较强的程序： 2)熟练掌握函数设计与面向对象程序设计有关内容，具备一定的代码复用 和设计复用能力： 3)熟练使用字符串对象方法和正则表达式处理文本： 4)熟练掌握文本文件与常见类型的二进制文件操作；
《Python 程序设计》教学大纲 课程名称（汉）：《Python 程序设计》 课程名称（英）：Python Programming 课程代码：262101041 课程类型：专业基础课程模块 适用对象：自动化和机器人工程专业大一本科；人工智能专业大二本科 学时/学分：64 学时（理论课 48 学时、实验课 16 学时）/3.5 学分 先修课程：《程序设计基础》、《高等数学》、《学科导论》等。 方案版本：2021 版 一、 课程简介 《Python 程序设计》是自动化、人工智能和机器人工程专业的专业基础课 程。Python 是一种跨平台的计算机程序设计语言，是一个高层次的结合了解释 性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。最初被设计用于编写自动化脚本 (shell)，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越多被用于独立的、大型 项目的开发。本课程内容包括 Python 编码规范，函数式编程模式，内置函数与 运算符、列表、元组、字典、集合、字符串等基本数据类型以及推导式、切片、 序列解包等语法。通过本课程的学习使学生掌握 Python 内置函数与运算符、列 表、元组、字典、集合、字符串等基本数据类型和 Python 的函数式编程模式， 具有一定的代码调试与集成能力，具备较强的学习能力、资料查阅能力和代码阅 读能力。 二、课程的教学目标 课程目标 1： 1）了解 Python 编码规范，能够编写出优雅的 Python 程序； 2）熟练使用 Python 的函数式编程模式； 3）熟练运用 Python 内置函数与运算符、列表、元组、字典、集合、字符串 等基本数据类型以及推导式、切片、序列解包等语法来解决实际问题； 课程目标 2： 1）熟练掌握 Python 选择结构、循环结构、异常处理结构的语法和应用， 能够编写鲁棒性较强的程序； 2）熟练掌握函数设计与面向对象程序设计有关内容，具备一定的代码复用 和设计复用能力； 3）熟练使用字符串对象方法和正则表达式处理文本； 4）熟练掌握文本文件与常见类型的二进制文件操作；
课程目标3： I)了解不同领域的Python扩展模块并能够解决文件操作、GUI、图形图像 处理、音乐编程与语音识别、视频采集与处理、多线程与多进程编程、数 据库编程、套接字编程、网络爬虫、逆向工程与软件分析、数据分析、科 学计算可视化、密码学、安卓等领域中的实际问题： 2)具有一定的代码调试与集成能力： 3)具有较强的学习能力、资料查阅能力和代码阅读能力： 4)具有一定的代码优化与安全编程意识和能力。 三、课程目标对自动化专业毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点（非认证专业可以 课程目标 支撑 省略本项内容) 权重 工程知识 1、2 问题分析 设计/开发解决方案 2、3 工程与社会 使用现代工具方面 1、2、3 0.08 四、教学内容及其基本要求 对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 目标 教学目的与要求 熟练安装和搭建Python开发环境，掌握使用 pip在线安装与离线安装扩展库的方法。熟练掌握 运算符、内置函数的用法：了解列表、元组、字典、 集合、字符串等常用Python内置类型：理解变量 的作用和命名规则：掌握标准库对象与扩展库对象 基础知识 的导入和使用。了解Python代码编写规范。理 实验1 Python安 1 装与开发环境搭 解.py、·pyw、pyc扩展名的不同。 1 建 教学重点与难点 重点：使用pip安装和升级Python扩展库。列 表、元组、字典、集合、字符串基本概念，运算符， 内置函数，变量命名。 难点：Python自动内存管理功能。使用pip命 令通过离线whl文件安装扩展库。 教学手段及方式方法
课程目标 3： 1）了解不同领域的 Python 扩展模块并能够解决文件操作、GUI、图形图像 处理、音乐编程与语音识别、视频采集与处理、多线程与多进程编程、数 据库编程、套接字编程、网络爬虫、逆向工程与软件分析、数据分析、科 学计算可视化、密码学、安卓等领域中的实际问题； 2）具有一定的代码调试与集成能力； 3）具有较强的学习能力、资料查阅能力和代码阅读能力； 4）具有一定的代码优化与安全编程意识和能力。 三、课程目标对自动化专业毕业要求的支撑关系 毕业要求 毕业要求指标点（非认证专业可以 省略本项内容） 课程目标 支撑 权重 工程知识 1、2 问题分析 设计/开发解决方案 2、3 工程与社会 使用现代工具方面 1、2、3 0.08 四、教学内容及其基本要求 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 1 基础知识 实验 1 Python 安 装与开发环境搭 建 教学目的与要求 熟练安装和搭建 Python 开发环境，掌握使用 pip 在线安装与离线安装扩展库的方法。熟练掌握 运算符、内置函数的用法；了解列表、元组、字典、 集合、字符串等常用 Python 内置类型；理解变量 的作用和命名规则；掌握标准库对象与扩展库对象 的导入和使用。了解 Python 代码编写规范。理 解.py、.pyw、pyc 扩展名的不同。 教学重点与难点 重点：使用 pip 安装和升级 Python 扩展库。列 表、元组、字典、集合、字符串基本概念，运算符， 内置函数，变量命名。 难点：Python 自动内存管理功能。使用 pip 命 令通过离线 whl 文件安装扩展库。 教学手段及方式方法 1
对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 目标 讲解+演示+练习。 教学目的与要求 熟练掌握元素常用方法、切片和列表推导式、 元组用法、序列解包和生成器推导式的用法、字典 常用方法和字典在频次统计方面的应用。理解元组 不可变的特定以及对用法的影响、集合中元素不重 复的特点并能够熟练运用这个特点。 教学重点与难点 Python数据结构 重点：列表对象的方法，列表推导式。 实验2 Python运 序列解包。 2 算符、内置函数、 字典的get(0方法，使用“键”作为下标为字典 1 序列用法 元素赋值语句的两种含义。 集合运算。 难点：原地操作与非原地操作的区别。 生成器对象的惰性求值特点。 使用“键”作为下标为字典元素赋值语句的两 种含义。 集合的大小比较。 教学手段及方式方法 讲解+练习。 教学目的与要求 理解表达式的值与True/False的等价关系、 不同形式选择结构的执行流程。理解for循环和 选择与循环 while的执行流程、带else的循环结构执行流程。 实验3使用蒙 养成优化循环结构代码的习惯和意识。理解break 特·卡罗方法计 和continue语句对程序执行流程的影响。 算圆周率近似 教学重点与难点 值 重点：表达式与True/False的等价关系。 2 实验4实用列 缩进对代码逻辑的影响。 表实现筛选法 for循环、while循环执行流程和使用场合， 求素数 带有else子句的循环结构：循环代码的优化。 break语句的作用。 难点：表达式与True/False的等价关系。 for循环的本质，带有else子句的循环结构。 break语句对带else语句的循环结构的
序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 讲解+演示+练习。 2 Python 数据结构 实验 2 Python 运 算符、内置函数、 序列用法 教学目的与要求 熟练掌握元素常用方法、切片和列表推导式、 元组用法、序列解包和生成器推导式的用法、字典 常用方法和字典在频次统计方面的应用。理解元组 不可变的特定以及对用法的影响、集合中元素不重 复的特点并能够熟练运用这个特点。 教学重点与难点 重点：列表对象的方法，列表推导式。 序列解包。 字典的 get()方法，使用“键”作为下标为字典 元素赋值语句的两种含义。 集合运算。 难点：原地操作与非原地操作的区别。 生成器对象的惰性求值特点。 使用“键”作为下标为字典元素赋值语句的两 种含义。 集合的大小比较。 教学手段及方式方法 讲解+练习。 1 3 选择与循环 实验 3 使用蒙 特·卡罗方法计 算圆周率近似 值 实验 4 实用列 表实现筛选法 求素数 教学目的与要求 理解表达式的值与 True/False 的等价关系、 不同形式选择结构的执行流程。理解 for 循环和 while 的执行流程、带 else 的循环结构执行流程。 养成优化循环结构代码的习惯和意识。理解 break 和 continue 语句对程序执行流程的影响。 教学重点与难点 重点：表达式与 True/False 的等价关系。 缩进对代码逻辑的影响。 for 循环、while 循环执行流程和使用场合， 带有 else 子句的循环结构；循环代码的优化。 break 语句的作用。 难点：表达式与 True/False 的等价关系。 for 循环的本质，带有 else 子句的循环结构。 break 语句对带 else 语句的循环结构的 2
对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等， 目标 影响。 编写Pythonic代码、代码优化。 教学手段及方式方法 讲解+练习+作业。 教学目的与要求 理解字符串编码格式，熟练掌握字符串常用方 字符串与正则表 法。了解正则表达式基本语法和标准库re中的常 达式 用函数。 实验5检测密 教学重点与难点 码安全强度 4 重点：正则表达式元字符，re模块函数 实验6凯撒加 findall0、sub0、split0。 密算法原理与 实现 难点：正则表达式语法。 教学手段及方式方法 讲解+演示+练习。 教学目的与要求 熟练掌握函数定义和调用的语法。 理解形参和实参的概念。 理解不同形式的参数传递的区别和用法。 理解return语句的作用、理解没有返回值的 函数设计与使用 函数和有返回值的函数在用法上的区别。 实验7设计和 理解作用域的概念以及对变量访问的影响和 实现聪明的尼 lambda表达式的功能及其适用场合并且能够熟练 姆游戏（人机对 编写函数解决实际问题。 战) 5 理解并熟练掌握Python的函数式编程模式： 2 实验8模拟报 理解函数嵌套定义与修饰器的原理和生成器函数 数游戏（约瑟夫 与生成器对象的工作原理。 环问题) 教学重点与难点 教学重点：调用函数时实参的引用传递给形 参。 不同类型参数的形式和函数调用方式。 局部作用域，全局作用域。 lambda表达式在功能上等价于函数，lambda 表达式的应用场景
序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 影响。 编写 Pythonic 代码、代码优化。 教学手段及方式方法 讲解+练习+作业。 4 字符串与正则表 达式 实验 5 检测密 码安全强度 实验 6 凯撒加 密算法原理与 实现 教学目的与要求 理解字符串编码格式，熟练掌握字符串常用方 法。了解正则表达式基本语法和标准库 re 中的常 用函数。 教学重点与难点 重点：正则表达式元字符，re 模块函数 findall()、sub()、split()。 难点：正则表达式语法。 教学手段及方式方法 讲解+演示+练习。 2 5 函数设计与使用 实验 7 设计和 实现聪明的尼 姆游戏（人机对 战） 实验 8 模拟报 数游戏（约瑟夫 环问题） 教学目的与要求 熟练掌握函数定义和调用的语法。 理解形参和实参的概念。 理解不同形式的参数传递的区别和用法。 理解 return 语句的作用、理解没有返回值的 函数和有返回值的函数在用法上的区别。 理解作用域的概念以及对变量访问的影响和 lambda 表达式的功能及其适用场合并且能够熟练 编写函数解决实际问题。 理解并熟练掌握 Python 的函数式编程模式； 理解函数嵌套定义与修饰器的原理和生成器函数 与生成器对象的工作原理。 教学重点与难点 教学重点：调用函数时实参的引用传递给形 参。 不同类型参数的形式和函数调用方式。 局部作用域，全局作用域。 lambda 表达式在功能上等价于函数，lambda 表达式的应用场景。 2
对应课程 序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 目标 代码功能与思路，如何编写Pythonic代码。 函数嵌套定义，修饰器，生成器函数。 常用内置函数和标准库函数的返回值。 教学难点：可变长度参数，参数传递时的序列 解包。 没有返回值的函数调用不能出现在等于号的 右侧。 global关键字的作用，变量访问顺序。 函数嵌套定义，修饰器。 教学手段及方式方法 讲解+演示+练习。 教学目的与要求 了解面向对象程序设计有关的基本概念与术 语：熟练定义和使用类：理解self参数的含义和 类成员与实例成员以及私有成员与公有成员的概 念和区别。 理解类方法、实例方法、静态方法的不同。 熟练定义和使用属性。 理解特殊方法与运算符、内置函数的对应关系 和继承机制的作用和工作原理和方法解析顺序 面向对象程序设 MRO。 计 教学重点与难点 实验9自定义 6 教学重点：class关键字，self参数，私有成2 类实现带超时 员与公有成员。实例方法，类方法，类成员和实例 功能的队列结 成员的访问权限。只读属性、可读可写属性、可读 构 可写可删除属性的定义。特殊方法与运算符、内置 函数的对应关系。Python支持多继承，如果多个父 类中有相同名字的成员，Python解释器将按照从左 向右的顺序在所有父类中进行搜索，并且使用第一 个遇到的成员。 教学难点：self参数，私有成员。 类成员和实例成员的访问权限。 函数property()的用法。 特殊方法与运算符、内置函数的对应关系和方
序号 教学内容 教学要求（包括重点难点、教学方法、学生掌握的程度等） 对应课程 目标 代码功能与思路，如何编写 Pythonic 代码。 函数嵌套定义，修饰器，生成器函数。 常用内置函数和标准库函数的返回值。 教学难点：可变长度参数，参数传递时的序列 解包。 没有返回值的函数调用不能出现在等于号的 右侧。 global 关键字的作用，变量访问顺序。 函数嵌套定义，修饰器。 教学手段及方式方法 讲解+演示+练习。 6 面向对象程序设 计 实验 9 自定义 类实现带超时 功能的队列结 构 教学目的与要求 了解面向对象程序设计有关的基本概念与术 语；熟练定义和使用类；理解 self 参数的含义和 类成员与实例成员以及私有成员与公有成员的概 念和区别。 理解类方法、实例方法、静态方法的不同。 熟练定义和使用属性。 理解特殊方法与运算符、内置函数的对应关系 和继承机制的作用和工作原理和方法解析顺序 MRO。 教学重点与难点 教学重点：class 关键字，self 参数，私有成 员与公有成员。实例方法，类方法，类成员和实例 成员的访问权限。只读属性、可读可写属性、可读 可写可删除属性的定义。特殊方法与运算符、内置 函数的对应关系。Python 支持多继承，如果多个父 类中有相同名字的成员，Python 解释器将按照从左 向右的顺序在所有父类中进行搜索，并且使用第一 个遇到的成员。 教学难点：self 参数，私有成员。 类成员和实例成员的访问权限。 函数 property()的用法。 特殊方法与运算符、内置函数的对应关系和方 2