《Python程序設計》課程標準課程類別：專業核心課適用專業：3年制物聯網應用技術專業授課單位：信息與通信學院學分：3學時：72編寫執筆人及編寫日期：王健，2024.9審定負責人及審定日期：XXX，2024.9一、課程定位和課程設計（一）課程性質《Python程序設計》是物聯網應用技術專業的一門專業核心課。重點面向Python設計與開發崗位，與《程序設計基礎》、《傳感器技術與應用》、《機器人視覺識別技術與應用》、《無人駕駛技術及應用》、《數據挖掘與深度學習應用開發》、《人工智能導論》、《物聯網綜合應用開發》等課程密切相關。通過本課程的學習，學生能夠理解Python的編程模式，熟練使用IDLE或其它Python開發環境，運用Python數字數據類型、序列數據類型、以及相關的列表推導式、切片等特性來解決實際問題，熟練掌握Python分支結構、循環結構、函數、類的設計與使用，熟練使用Python讀寫文本文件與二進制文件，熟練使用Python編寫面向對象程序，熟練使用正則表達式和Python多線程，為后續課程的學習和實驗實訓奠定基礎。（二）人才培養中的作用在課程體系中，本課程是大一第一學期的專業核心課，沒有前導課程。后續課程有《傳感器技術與應用》、《機器人視覺識別技術與應用》、《無人駕駛技術及應用》、《數據挖掘與深度學習應用開發》、《人工智能導論》、《物聯網綜合應用開發》等專業課程。本課程為后續課程的學習奠定了基礎，是專業基礎課和專業課之間的橋梁。（三）課程設計思路按照高等職業教育人才培養目標、定位和特點，以“立德樹人”為根本任務，以馬克思主義哲學思想、社會主義核心價值觀、中國優秀傳統文化、愛國主義情懷和科學精神為思想準則，以物聯網應用技術專業的就業崗位群能力目標為導向，以滿足學生職業生涯發展的需求和適應Python程序開發產業鏈上各個崗位的需要為原則，以職業能力培養為核心，以“項目引導，任務驅動”、“教、學、做”一體化為教學方法，采用“校企合作，雙元育人”的培養模式。線上和線下相結合，理論和實操相結合，開展混合式教學，按照“知識點、技能點、學習情境”三個層面設計教學內容；以提高學生職業能力和職業素養為目標，重視實踐教學，培養符合中國特色社會主義國情需要的“素質高、業務精、技能強”的技術技能人才。(1)融入思政，潤物無聲根據專業方向和職業素養的要求，將黨的思想政治教育全程浸潤于課程教學中。在教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和擔當使命。落實立德樹人根本任務，將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體。寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，幫助學生塑造正確的馬克思主義哲學觀、世界觀、人生觀、價值觀。根據課程內容，有機融入社會主義核心價值觀、中國優秀傳統文化教育，習近平新時代中國特色社會主義的“四個自信”教育的內容。增強文化自信和文化認同，增強服務社會意識，培養學生家國情懷，同心共筑美麗中國。(2)項目載體，任務驅動由專任教師和企業教師組成課程建設和教學團隊，按照Python設計與開發工程師的工作過程和崗位工作任務要求，形成典型的工作任務。依據實際的工作情景和實踐要求，將工作任務梳理成學生的學習任務。學生在完成任務的過程中，將素質、知識、技能要求融匯其中，發展綜合素質。(3)學生主體，教師引導利用學習任務的引導和要求，開展翻轉課堂、線上線下混合式教學等活動，充分調動學生的自主學習能力，驅使學生從“被動學習”變為“主動學習”，培養學生獨立自主學習意識，由傳統的“以教師為主導，學生被動聽課”的教學方式變為“以學生為主體，教師作為引導”的教學模式。通過課堂提問、討論、情景模擬、角色扮演、案例分析、任務報告等形式，引導學生樹立主人翁意識，增強自主學習能力，提高團隊合作、溝通表達、探索學習、獨立思考、解決問題等能力。(4)校企合作，雙元育人聘請企業人員與課程組共同參與課程資源建設、教學任務設計和課程教學。充分發揮校企合作優勢，組織教師和學生到企業進行座談和交流，組織學生到企業見習，增強學生的感性認識，加深學生對崗位工作的理解。企業人員擔任課程教學老師，參與教學任務的指導和評價，參與教材的編寫、課程改革、企業真實案例制作、專業建設評審、實訓室建設等，全程指導和幫助學生成長，實現雙元育人。(5)崗課賽證融通，全方位培養圍繞Python設計與開發崗位的需求，本課程與《傳感器技術與應用》、《機器人視覺識別技術與應用》、《無人駕駛技術及應用》、《數據挖掘與深度學習應用開發》、《人工智能導論》、《物聯網綜合應用開發》等專業課程組成Python大數據開發應用課程模塊。課程融合“1+X”大數據應用開發(Python)職業技能等級認證，輔以大學生數學建模競賽、省職業院校技能大賽人工智能技術創新應用賽項、智能機器全景技術應用賽項、智慧網聯技術與應用賽項。將“1+X”認證和大賽的相關要求，融入到課程學習，讓學生掌握Python設計與開發崗位的典型工作任務內容，通過線上線下的情景模擬、虛擬仿真、角色扮演等，切實強化學生的職業崗位工作能力。(6)以人為本，多元評價改變傳統的單一的考試評價方式，采用綜合素質評價、過程性評價與終結性評價相結合的方式。綜合素質評價是根據學生的出勤情況、學習態度、學習表現、通用能力進行評價。過程性評價是根據學生參與課堂實踐、課外實踐、需求開發實踐的完成情況，綜合小組評分、教師評價和企業人員評價結果，對學生的素質、知識、技能、團隊合作、自主學習、創新能力等進行系統性評價，重點評價學生崗位工作能力和專業技能。終結性評價是在課程結束時采用閉卷考試，重點考察學生對基本知識點的掌握程度，同時對學生的創新能力進行測評。二、課程目標（一）素質目標(1)培養愛國主義情懷和民族復興責任感，樹立民族自信。通過了解國內外大數據分析應用開發和人工智能技術的發展現狀，深刻認識到Python設計與開發對增強我國綜合國力和增強國家工業力量的重要性。(2)理解中國特色社會主義國情，堅定四個自信，堅持社會主義核心價值觀，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀和馬克思主義哲學觀，能用唯物主義辯證法看待科學問題。(3)培養正確的勞動觀念，吃苦耐勞，從枯燥的編程過程中尋找樂趣；學習中華民族的奮斗精神，努力拼搏。(4)培養科學精神。通過課程學習和任務實現，培養學生奮進鉆研的釘子精神、精益求精的品質精神、追求卓越的進取精神、一絲不茍的工匠精神、嚴謹求實的工作作風和實事求是的科學精神。(5)培養良好的職業精神、職業道德和職業素養。培養勤于思考、樂于實踐、主動學習、夯實基礎、厚積薄發、愛崗敬業、細致縝密、誠實守信的良好品質。(6)培養團隊合作意識和服務精神。通過小組合作探究，促進大局意識、協作意識和服務意識的形成，積極合作，互幫互助。(7)培養開拓思路、勇于發展、積極創業、勇于創新的雙創精神。通過校企合作，共同育人，融入證書制度，學會自我管理，創新性地開展學習活動，提高創新和實踐能力。(8)培養結構化程序設計思想和良好的編碼規范。(9)培養嚴謹細致的邏輯思維能力和發現問題、分析問題、解決問題的能力。（二）能力目標1.知識目標(1)掌握Python的環境搭建方法、編程規范、常用開發環境、基本輸入輸出函數和運算符；(2)理解并掌握Python的數字數據類型和序列數據類型；(3)理解順序結構、分支結構和循環結構這三種流程控制結構，理解單分支語句、雙分支語句、多分支語句、for循環、while循環等基本語法。(4)掌握函數的定義、調用、參數、變量作用域、global和nonlocal關鍵字的用法、特殊函數的用法；(5)理解模塊、包、庫的概念和區別，掌握自定義模塊的方法和常用的Python內置模塊使用方法；(6)掌握Python文件的基本操作，理解文本文件和二進制文件，掌握基于模塊的文件操作。(7)理解面向過程、面向對象、類、對象的定義，掌握類的實例化操作、類的屬性或方法的定義和訪問，理解繼承的概念，掌握子類重寫父類同名方法的過程。(8)理解正則表達式、線程、進程、并發、并行、線程鎖等概念，掌握正則表達式re模塊的常用方法和創建線程的方式。2.技能目標(1)能夠搭建Python環境、安裝PythonIDLE、Anaconda、PyCharm和JupyterNotebook，能夠遵守Python編程規范；(2)能夠熟練使用Python字符串、集合、列表、元組、字典等數據類型以及相關的列表推導式、切片等特性來解決實際問題。(3)能夠根據需求綜合運用分支結構和循環結構來編寫程序，解決實際問題；(4)能夠正確定義和調用函數，正確使用關鍵字參數、可變長參數、可變關鍵字參數，正確使用匿名函數、高階函數、閉包函數、偏函數和遞歸函數；(5)能夠自定義模塊，正確使用time模塊、random模塊和turtle模塊。(6)能夠正確進行文本文件和二進制文件操作，能夠正確使用os模塊、shutil模塊、openpyxl模塊操作文件，解決批量輸入輸出的實際問題；(7)能夠正確定義類并創建實例化對象；定義和調用類屬性、實例屬性；定義和調用類方法、實例方法、自由方法、靜態方法；使用繼承進行方法重寫；(8)能夠正確使用正則表達式操作字符，能夠在Python中創建線程。3.崗位核心能力(1)能夠用Python表達式表達實際問題，具有解決簡單應用問題的程序設計能力；(2)能夠對算法進行描述，初步建立結構化程序設計思想；(3)能夠用Python表達式表達實際問題中的各種條件，具有解決分支結構應用問題的程序設計能力；(4)具有解決重復操作應用問題的程序閱讀、程序設計、程序編寫和程序調試的初步能力；(5)具有解決綜合應用問題的程序閱讀、程序設計、程序編寫和程序調試能力，建立結構化程序設計思想；(6)具有綜合運用所學知識進行應用軟件開發、編碼、調試和維護的能力。(7)具有一定的抽象思維、形象思維和邏輯思維能力。(8)具有一定的分析問題和解決問題的能力。三、課程內容與要求（一）課程教學內容與教學要求模塊1初識Python主要教學內容1.1Python概述1.2Python常用開發工具介紹1.3Python基礎語法教學要求1.了解Python；2.了解Python的發展歷史；3.掌握Python環境搭建的方法；4.理解Python編程規范；5.掌握Python常用開發環境；6.理解Python基本輸入輸出函數；7.掌握Python運算符。重點和難點分析1.搭建Python環境；2.理解Python編程規范；3.安裝PythonIDLE、Anaconda、PyCharm和JupyterNotebook；4.使用Python運算符。模塊2Python數據類型主要教學內容2.1數字數據類型2.2序列數據類型教學要求1.理解數字數據類型，掌握整型、浮點型、布爾類型和復數類型的操作；2.理解字符串的概念，掌握字符串的操作，熟悉字符串的相關函數；3.理解集合的概念，掌握集合的操作；4.理解列表的概念，掌握列表的操作，熟悉列表的相關函數；5.理解元組的概念，掌握元組的操作；6.理解字典的概念，掌握字典的操作；7．掌握不同數據類型在不同場景下的應用方法。重點和難點分析1.序列數據類型(字符串、集合、列表、元組、字典)的操作模塊3Python流程控制主要教學內容3.1分支結構3.2循環結構教學要求1.理解順序結構、分支結構、循環結構這3種流程控制結構；2.理解單分支語句、雙分支語句、多分支語句、分支嵌套的基本語法；3.理解for循環、while循環、循環嵌套的基本語法。重點和難點分析1.分支嵌套的使用方法；2.for循環、while循環的使用方法；3.循環嵌套的使用方法。模塊4函數與模塊主要教學內容4.1函數4.2模塊教學要求1.掌握函數的概念、作用、定義和調用方法；2.掌握Python的函數參數；3.理解函數的變量作用域；4.掌握global和nonlocal關鍵字的用法；5.掌握匿名函數、高階函數、閉包函數、偏函數、遞歸函數的用法；6.理解模塊、包、庫的概念和區別；7.掌握自定義模塊的方法；8.掌握常用的Python內置模塊。重點和難點分析1.函數的定義和調用；2.關鍵字參數、可變長參數、可變關鍵字參數的使用；3.匿名函數、高階函數、閉包函數、偏函數和遞歸函數的使用；4.自定義模塊；5.time模塊、random模塊和turtle模塊的使用。模塊5Python文件處理主要教學內容5.1文件的基本操作5.2基于模塊的文件操作教學要求1.掌握Python文件的基本操作；2.理解文本文件與二進制文件；3.掌握基于模塊的文件操作。重點和難點分析1.文本文件操作；2.二進制文件操作；3.使用os模塊操作文件，包括創建和刪除文件夾，創建、打開、讀取、寫入、刪除文件；4.使用shutil模塊操作文件，包括復制、移動、刪除文件或文件夾，壓縮和解壓縮文件；5.使用openpyxl模塊操作Excel文件，包括將數據寫入Excel文件、讀取Excel文件中的數據、對Excel文件進行高級操作等。模塊6Python面向對象主要教學內容6.1面向對象簡介6.2類的定義與使用6.3繼承教學要求1.了解面向過程與面向對象的區別；2.理解類和對象的概念；3.掌握類的定義和實例化操作；4.掌握類的屬性或方法的定義和訪問；5.理解繼承的概念；6.掌握子類重寫父類同名方法的過程。重點和難點分析1.定義類并創建實例化對象；2.定義和調用類屬性、實例屬性；3.定義和調用類方法、實例方法、自有方法、靜態方法；4.使用繼承進行方法重寫。模塊7Python高級知識主要教學內容7.1正則表達式7.2多線程教學要求1.了解正則表達式的基本概念，掌握正則表達式中常用字符的使用方式；2.掌握正則表達式re模塊的常用方法；3.理解線程、進程、并發、并行等概念；4.掌握創建線程的方式；5.理解線程鎖的相關概念。重點和難點分析1.使用正則表達式操作字符；2.在Python中創建線程。模塊8Python科學計算庫(選學內容)主要教學內容8.1NumPy數值計算庫8.2SciPy科學計算庫8.3pandas數據分析庫8.4Matplotlib可視化圖庫教學要求1．理解NumPy的安裝、特點和數組屬性；2．掌握使用NumPy創建數組、數組索引、數組切片、數組重塑等基本操作；3．掌握NumPy常用數值計算函數；4．理解SciPy的概念、特點及常用模塊；5．掌握SciPy常量模塊constants的基本使用方法；6．理解pandas的概念、特點；7．掌握pandas核心數據結構Series和DataFrame的使用方法；8．掌握pandas常用數據分析函數；9．理解數據可視化的概念、特性及可視化圖表的分類；10．掌握Python可視化圖庫Matplotlib的基本操作。重點和難點分析1.NumPy的基本操作；2.NumPy矩陣運算；3.NumPy常用數值計算函數；4.實現Scipy的插值和優化功能；5.Pandas的兩種核心數據結構：Series和DataFrame；6.Pandas常用數據分析函數；7.Matplotlib的常用繪圖函數。（二）課程學時分配學時分配表序號教學內容學時其中講授實踐其他1初識Python42202Python數據類型105503Python流程控制63304Python函數與模塊105505Python文件處理84406Python面向對象105507Python高級知識63308Python科學計算庫(選學內容)18990學時總計7236360四、實踐教學（一）課內實踐項目實踐教學安排表序號實踐項目學時1安裝JupyterNotebook0.52輸出古詩0.53換算學習時間14計算三角形面積25模擬水果店的電子菜單26火車站安檢程序17菜名查詢小程序28聊天機器人29馬戲團動物表演210發紅包小程序211繪制多邊形212讀寫文本文件213文件操作練習214點和圓215類的四種方法116處理學生信息217檢測空氣質量218使用NumPy統計學生成績219使用SciPy實現正態分布220使用pandas對三國名將綜合能力進行分析221使用Matplotlib繪制餅圖2總計36（二）獨立實踐項目（課程設計、大型作業及實訓項目等）序號實訓內容學時1打印萬年日歷22我的英文字典23教材記錄管理24自定義字符串處理函數25圖片翻轉26異常傳遞2總計12五、課程實施（一）教學條件1.軟硬件條件本課程采用PPT進行教學，需配備機房；在每臺計算機上，在Windows操作系統下安裝編譯環境Anaconda或miniconda、Jupyternotebook、PyCharm等。硬件條件(設備要求)：電腦要求64位Win7（非家庭版）及以上操作系統；8G以上內存；硬盤至少具備150G的使用空間；軟件條件：序號項目版本1Python環境3.7.0（64-bit）2IDE3.7（64-bit）PyCharm社區版Anaconda5.3.1JupyterNotebook最新版即可2.師資條件授課教師需精通Python編程，具有豐富的教學經驗和大型項目實戰參與經驗。目前，信息與通信學院物聯網應用技術教研室的校內專任教師及企業外聘教師滿足以上授課要求。（二）教學方法建議本課程通過自主學習法、講授法、啟發引導法、測試法、視頻教學法、分組法、案例教學法、角色扮演法等多種方法的靈活運用促進學生的自主學習。(1)自主學習法、講授法、啟發引導法為主體課前，學生在智慧職教平臺上自主學習教學資源(ppt、視頻、動畫等)，完成相應的課前測試，在平臺上留言或討論。課中，教師根據學生的測試結果和討論情況，重點講授相關知識點，并輔以啟發討論法，引導學生得出結論，歸納整理出知識體系。(2)測試法必不可少有壓力才有動力，沒有考核的學習注定收效甚微。為了督促學生努力學習，本課程在教學中設置了大量的測試。測試分為五部分：課前預習測試、課中測試、課后單元測試、期中測試、期末測試。所有測試都在智慧職教平臺上完成。測試內容不僅僅包括課程知識，還包括思政知識。另外，可以通過搶答測試來活躍課堂氣氛。(3)視頻教學法效果明顯在課前和課間休息時間，教師可以播放愛國主義教育視頻、物聯網專業相關的高新技術視頻。通過視頻的直觀感受，激發學生的愛國主義情懷，增強四個自信，樹立愛崗敬業的職業精神、奮進鉆研的釘子精神、精益求精的品質精神、追求卓越的進取精神、一絲不茍的工匠精神、嚴謹求實的工作作風、實事求是的科學精神，團結一致，愛國愛黨，科技報國。(4)分組法鍛煉團隊合作能力為了提高學生學習的積極性，營造良好的課堂氣氛，本課程將學生分組(愛國組、敬業組、勞動組、工匠組、創新組、勞模組等)，讓每位學生扮演一定的角色，完成Python程序的設計和編碼、報告的撰寫等工作。(5)案例教學法+角色扮演法增加課堂趣味性教師給定多個案例，以小組為單位，讓學生分別扮演不同的角色，對案例進行分析、解答、匯報等。具體教學流程為：在理論和課堂實踐教學中，本課程引入基于微課的翻轉課堂，促進學生自主學習，改善課堂教學效果。(1)課前1)教師提前在智慧職教平臺上傳資源，發布預習任務清單。學生根據任務清單，觀看教學資源，在平臺上完成預習作業或測試，發表相關觀點、參與討論。教師查看學生自學情況。2)課前十分鐘，教師利用多媒體設備播放相關的愛國主義視頻(如抗擊疫情、抗洪救災、地震賑災、撲滅山火等愛國時事視頻)，展示全國人民團結一心，共渡難關；強調“為中國人民謀幸福，為中華民族謀復興”是中國共產黨人的初心和使命；展示社會主義制度在任何時候都具有優越性，在大災大難中表現尤為突出；增強道路自信、理論自信、制度自信、文化自信；增強學生的愛國主義情懷和民族復興責任感。(2)課中教師使用講授法、討論法、視頻教學法、分組法、案例教學法、角色扮演法等講授專業知識，在潛移默化中貫通思政知識要點。引導學生對相關思政要點進行討論，或者在智慧職教平臺上發表觀點。此外，還可以在課堂中穿插測試，檢驗學生的專業知識和思想政治情況。教師可以要求學生進行思政綜述演講匯報，或學科發展與應用演講匯報等。(3)課后課間5分鐘，播放物聯網應用技術專業的高科技應用視頻，積極與同學們溝通，了解同學們的學習、生活和思想情況，教導同學們要樹立正確的價值觀、人生觀和世界觀。課后，教師布置課后作業和測試，包括選擇題、判斷題、主觀論述題等。學生需完成相關測試和作業。教材使用教材：《Python編程基礎(項目式微課版)》，王健著，人民郵電出版社，2024年8月第1版;六、教學評價、考核要求