《數(shù)據(jù)分析2Python》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)據(jù)分析（Python）DataAnalytics(Python)課程編碼CST510521030開課院部計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程團隊人工智能教學(xué)團隊學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時56講授32實驗0上機24實踐0課外學(xué)時56適用專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程授課語言中文先修課程課程簡介（限選）主要講述python語言的基本知識和程序設(shè)計，核心在于數(shù)據(jù)的獲取、分析與處理，是一門非常重要的基礎(chǔ)課。python語言是一種應(yīng)用廣泛的程序設(shè)計語言。本課程主要介紹python語言的基本語法、基本控制結(jié)構(gòu)以及如何進行數(shù)據(jù)的獲取、處理與分析；講授程序設(shè)計的思想和方法、面向?qū)ο蟾拍?、?shù)據(jù)分析工具和開發(fā)過程、開發(fā)技巧。課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力，為機器學(xué)習(xí)、人工智能等計算機領(lǐng)域的高級應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。通過課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會用計算機處理數(shù)據(jù)的思維方法，增強解決問題的編程實踐能力，為將來解決數(shù)據(jù)處理問題、工程問題、科學(xué)計算問題及后繼課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。而課程中思政案例的穿插，使學(xué)生在掌握專業(yè)知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的價值觀和深入理解社會主義核心價值觀。ThiscoursefocusesonthebasicknowledgeandprogramdesignofPythonlanguage,thecoreofwhichistheacquisition,analysisandprocessingofdata,whichisaveryimportantbasiccourse.Pythonlanguageisawidelyusedprogramminglanguage.ThiscoursemainlyintroducesthebasicgrammarofPythonlanguage,thebasiccontrolstructureandhowtoobtain,processandanalyzethedata,theideasandmethodsofteachingprogramming,object-orientedconcepts,dataanalysistoolsanddevelopmentprocesses,anddevelopmenttechniques.Theobjectiveofthecourseistodeveloptheabilitiesofstudents’dataanalysisabilitiesandlaythefoundationforadvancedapplicationsincomputerfieldssuchasmachinelearningandartificialintelligence.Byattendingthecourse,studentscanmasterthewayofthinkingandusingcomputerstosolvereal-lifeproblems,meanwhileenhancingtheirabilityofsolvingproblemswithprogramsinpractice.Thesewouldbeanimportantbasisforthestudentstosolveproblemsinbothengineeringandscientifictechnology.Inaddition,itisabasictoolofdevelopingsoftware,andplaysasthebasisforthestudyoftheothercoursesinfurther.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：掌握編程知識和技術(shù)，能進行程序設(shè)計與實現(xiàn)是1.22M2目標2：對數(shù)據(jù)進行處理，對實驗結(jié)果進行分析，并得出合理有效的驗證結(jié)論是4.33M3目標3：能夠根據(jù)性能與適用范圍，選擇和使用恰當?shù)臄U展庫，對人工智能應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進行分析、設(shè)計與實現(xiàn)。是5.24M4目標4：選用特定的擴展庫，模擬和預(yù)測專業(yè)問題，并分析結(jié)果的局限性是5.35M5目標5：使用英語進行知識學(xué)習(xí)，能對課程相關(guān)的英文資料進行無障礙的溝通和交流是10.3三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)11第1章python編程基礎(chǔ)本章重點難點：掌握基本數(shù)據(jù)類型、常用運算符和表達式的使用，理解數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換、運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性、數(shù)據(jù)的輸入、輸出，了解字符串的基本使用方法。講解數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用領(lǐng)域，把技術(shù)應(yīng)用于社會發(fā)展，不要對社會造成負面損害。M1,M52講授2SPOC21.11.1基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型的概念，各種數(shù)據(jù)類型的數(shù)值（整型、浮點型）在內(nèi)存中的表示方式及取值范圍////31.21.2常量與變量在所選擇的程序設(shè)計語言中，各種數(shù)據(jù)類型常量的書寫規(guī)則、變量的定義與命名規(guī)則、變量的存儲與復(fù)制，以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換規(guī)則////41.31.3運算符與表達式算術(shù)、賦值、關(guān)系、邏輯等運算符的操作含義和優(yōu)先級、結(jié)合性的概念，常用表達式的概念、書寫方式和計算規(guī)則////51.41.4數(shù)據(jù)的輸入和輸出在所選擇的程序設(shè)計語言中，不同數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸入；在所選擇的程序設(shè)計語言中，不同數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸出，map函數(shù)的使用////61.51.5字符串了解字符串的定義方法，索引的使用，切片的建立方法////72第2章典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本章重點難點：了解列表和元組的基本使用方法、了解字典的基本使用方法M1,M52講授2SPOC82.12.1列表了解列表的定義方法，元素的增刪改操作，索引的使用，切片的建立方法。////92.22.2元組元組與列表的異同比較，元組的不可修改性，元組的隱性使用////102.32.3字典字典的定義，元素的訪問，元素的增刪改操作////113第3章基本控制結(jié)構(gòu)本章重點難點：掌握使用條件控制結(jié)構(gòu)和循環(huán)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計累加、累乘、統(tǒng)計等算法的基本方法，理解嵌套的條件控制結(jié)構(gòu)、嵌套的循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的流程控制過程，以及循環(huán)中斷語句的作用；函數(shù)的作用和基本使用方法進行思政教育，根據(jù)python代碼必須縮進，講述沒有規(guī)矩不成方圓M1,M52講授2SPOC123.13.1條件控制結(jié)構(gòu)條件控制結(jié)構(gòu)（單分支、二分支和多分支）的特點和執(zhí)行過程////133.23.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的特點和執(zhí)行過程，針對所選擇的程序設(shè)計語言講授for-in循環(huán)和do-while循環(huán)，通過實例闡述循環(huán)的應(yīng)用方式、嵌套循環(huán)的應(yīng)用和執(zhí)行過程。////143.33.3函數(shù)函數(shù)的定義，函數(shù)的調(diào)用，函數(shù)的返回值、函數(shù)的默認值////154第4章內(nèi)存管理本章重點難點：了解基本數(shù)據(jù)類型的內(nèi)存形式。M1,M52講授2SPOC164.14.1Python動態(tài)類型C語言與Python在內(nèi)存分配上的異同////174.24.2List內(nèi)存模型以List為例，講解集合數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)存儲特征////184.34.3函數(shù)中參數(shù)傳遞主要講解數(shù)據(jù)在傳遞的過程中，內(nèi)存是如何變化的////194.44.4深拷貝和淺拷貝講解兩種拷貝方式在內(nèi)存空間中的區(qū)別/////204.54.5字符串拼接性能的解析通過字符串拼接這樣一個具體實例，體會各種方法在內(nèi)存變化上的優(yōu)劣對比/////214.64.6文件的讀取和寫入文件處理的基本方法/////224.74.7Pathlib庫管理文件如何用Pathlib庫高效地處理文件/////234.84.8Json的使用如何用json文件保存和讀取復(fù)合數(shù)據(jù)類型////245第5章面向?qū)ο蟊菊轮攸c難點：掌握面向?qū)ο蟮幕靖拍?，熟練掌握類的定義、繼承和多態(tài)M1,M3,M52講授2SPOC255.25.2對象的初始化如何進行初始化、有參初始化、無參初始化、self的使用。////265.35.3向函數(shù)傳遞對象對象作為函數(shù)的參數(shù)。////275.45.4對象的賦值和復(fù)制對象的賦值和復(fù)制方法；拷貝構(gòu)造函數(shù)的定義和使用范圍。////285.55.5模塊和包模塊的定義，絕對導(dǎo)入和相對導(dǎo)入，模塊重命名，__name__和__main__。////295.65.6類的組合組合類的構(gòu)造函數(shù)、調(diào)用順序。////305.75.7派生類的概念派生、繼承的意義、概念與理解。擴充內(nèi)部類。////315.85.8派生類的構(gòu)造函數(shù)派生類構(gòu)造函數(shù)的定義、構(gòu)造規(guī)則以及創(chuàng)建派生類對象時的調(diào)用順序。////325.95.9多態(tài)性，重寫和super多態(tài)性的概念和基本使用方法，同名覆蓋、訪問聲明。////335.95.9多態(tài)性，重寫和super多態(tài)性的概念和基本使用方法，同名覆蓋、訪問聲明。////345.105.10擴展內(nèi)置數(shù)據(jù)類型__repr__()和__str__()方法，__format__()方法，__hash__()方法，比較運算符，__new__()和__del__()方法，__add__()方法////355.15.10擴展內(nèi)置數(shù)據(jù)類型__repr__()和__str__()方法，__format__()方法，__hash__()方法，比較運算符，__new__()和__del__()方法，__add__()方法////365.115.11多重繼承多重繼承的概念和聲明；多重繼承派生類構(gòu)造規(guī)則和調(diào)用順序。////376第6章數(shù)據(jù)獲取本章重點難點：如何使用爬蟲獲取數(shù)據(jù)進行思政教育，講解爬蟲應(yīng)該遵守相關(guān)規(guī)范M1,M54講授4SPOC386.16.1網(wǎng)頁的基本結(jié)構(gòu)講解網(wǎng)頁的基本構(gòu)造，為數(shù)據(jù)獲取打下基礎(chǔ)/////396.26.2網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的獲取如何從網(wǎng)頁中獲取需要的數(shù)據(jù)////406.36.3網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的解析如何將獲取到的數(shù)據(jù)進行解析////416.46.4爬蟲實戰(zhàn)：批量下載表情包如何下載圖片////426.56.5網(wǎng)頁的動作模擬以獲取網(wǎng)站12306為例，講解如何進行鼠標等動作模擬////437第7章Numpy基礎(chǔ)本章重點難點：ndarray的使用，矩陣運算進行思政教育，以具體例子進行愛國教育M2,M3,M4,M54講授2SPOC447.17.1科學(xué)數(shù)據(jù)的表示方法講解向量、矩陣的基本表示方法。////457.27.2矩陣運算矩陣的基本算術(shù)運算，以及篩選、連接等復(fù)雜操作。////467.37.3數(shù)據(jù)廣播如何進行不對等維度之間的算術(shù)操作。////478第8章繪圖與可視化本章重點難點：如何用可視化方法輔助分析數(shù)據(jù)進行思政教育，以具體例子進行愛國教育M2,M3,M4,M52講授2SPOC488.18.1基本圖形的繪制線狀圖、柱狀圖、餅圖、散點圖等基本圖形的繪制和參數(shù)的設(shè)置////498.28.2詞云的繪制如何生成詞云，以及參數(shù)的設(shè)////508.38.3如何繪制地圖如何將數(shù)據(jù)投影到地圖上，增強數(shù)據(jù)在地理空間上的對比度////519第9章pandas入門本章重點難點：pandas基本功能，匯總與統(tǒng)計，處理數(shù)據(jù)缺失進行思政教育，以具體例子進行愛國教育M2,M3,M4,M52講授2SPOC529.19.1pandas的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹pandas的基本概念和基礎(chǔ)知識/////539.29.2Pandas數(shù)據(jù)可視化使用Pandas進行數(shù)據(jù)可視化的基本方法/////549.39.3數(shù)據(jù)劃分如何將數(shù)據(jù)進行切割////559.49.4隨機采樣和抽取如何進行數(shù)據(jù)采樣////569.59.5數(shù)據(jù)分組如何根據(jù)特征進行數(shù)據(jù)分組////579.69.6時間日期處理如何使用Pandas進行時間日期處理/////589.79.7split-apply-combine策略SAC策略如何用pandas進行實現(xiàn)/////5910第10章Pandas綜合應(yīng)用本章重點難點：對一個實際需求，如何采用Pandas進行數(shù)據(jù)分析采用一個實際案例，將Pandas進行實際應(yīng)用進行思政教育，以具體例子進行愛國教育M2,M3,M4,M52講授2SPOC四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時表現(xiàn)學(xué)生日常表現(xiàn)，對課程所做貢獻等20%2基礎(chǔ)練習(xí)對基礎(chǔ)語法部分所做的練習(xí)，根據(jù)練習(xí)完成情況給予分數(shù)10%3知識圖譜對每章內(nèi)容進行總結(jié)，繪制知識圖譜8%4日常實驗課程內(nèi)容設(shè)置實驗，根據(jù)實驗質(zhì)量進行評分12%5小測驗numpy和pandas兩章各設(shè)置一次小測試，每次占5%10%6課程報告采用latex完成課程報告20%7大作業(yè)根據(jù)課程內(nèi)容完成一次綜合性的大作業(yè)20%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1基礎(chǔ)練習(xí)20%A-完全掌握編程知識和技術(shù)，并能進行程序設(shè)計與實現(xiàn)。B-大體掌握編程知識和技術(shù)，并能進行程序設(shè)計與實現(xiàn)。C-基本掌握編程知識和技術(shù)，并能進行程序設(shè)計與實現(xiàn)。D-對編程知識的掌握不完善。2M1知識圖譜10%A-能設(shè)計合理、清晰、簡潔的知識圖譜。B-設(shè)計合理、清晰的知識圖譜。C-設(shè)計出合理的知識圖譜。D-未設(shè)計知識圖譜。3M1日常實驗20%A-按時提交實驗報告，實驗符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，實驗基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-實驗過程存在問題。D-未完成4M1小測驗20%進行測試，根據(jù)完成測試的分數(shù)評定等級5M1大作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，對案例完成非常充分，對相關(guān)細節(jié)掌握到位。B-按時提交作業(yè)，對案例完成比較充分，對相關(guān)細節(jié)掌握尚可。C-按時提交作業(yè)，對案例基本完成，對相關(guān)細節(jié)了解一般。D-未完成作業(yè)6M2平時表現(xiàn)20%A-從不遲到早退，不缺席課程，對課程內(nèi)容能夠進行深入的思考；B-偶爾遲到早退，1~2次不缺席課程，對課程內(nèi)容能夠進行思考；C-存在遲到早退，3~4次不缺席課程，對課程內(nèi)容了解一般；D-上課態(tài)度不積極，存在較多遲到、早退、缺席狀況。7M2基礎(chǔ)練習(xí)10%A-能夠?qū)?shù)據(jù)進行處理，對實驗結(jié)果進行有效分析，并得出合理有效的驗證結(jié)論。B-對數(shù)據(jù)進行處理，對實驗結(jié)果進行分析，并得出有效的驗證結(jié)論.C-對數(shù)據(jù)進行處理，對實驗結(jié)果進行分析，并得出一定的驗證結(jié)論。D-未進行基礎(chǔ)練習(xí)8M2知識圖譜5%A-能設(shè)計合理、清晰、簡潔的知識圖譜。B-設(shè)計合理、清晰的知識圖譜。C-設(shè)計出合理的知識圖譜。D-未設(shè)計知識圖譜。9M2日常實驗15%A-按時提交實驗報告，實驗符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，實驗基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-實驗過程存在問題。D-未完成10M2小測驗10%A-按時提交作業(yè)，代碼量非常充分，邏輯合理。B-按時提交作業(yè)，代碼量比較充分，邏輯合理。C-按時提交作業(yè)，代碼量滿足要求，邏輯一般。D-未完成作業(yè)11M2課程報告20%A-按時提交作業(yè)，課程報告撰寫規(guī)范，各部分齊全，分析合理。B-按時提交作業(yè)，課程報告撰寫較規(guī)范，各部分齊全，分析較合理。C-課程報告撰寫欠規(guī)范，缺少部分內(nèi)容，分析不全面。D-課程報告未完成12M2大作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，對案例完成非常充分，對相關(guān)細節(jié)掌握到位。B-按時提交作業(yè)，對案例完成比較充分，對相關(guān)細節(jié)掌握尚可。C-按時提交作業(yè)，對案例基本完成，對相關(guān)細節(jié)了解一般。D-未完成作業(yè)13M3平時表現(xiàn)20%A-從不遲到早退，不缺席課程，對課程內(nèi)容能夠進行深入的思考；B-偶爾遲到早退，1~2次不缺席課程，對課程內(nèi)容能夠進行思考；C-存在遲到早退，3~4次不缺席課程，對課程內(nèi)容了解一般；D-上課態(tài)度不積極，存在較多遲到、早退、缺席狀況。14M3基礎(chǔ)練習(xí)10%A-可能夠根據(jù)所學(xué)，選取合理恰當?shù)臄U展庫進行實驗分析。B-能夠根據(jù)所學(xué)，可選取相對合理的擴展庫進行實驗分析。C-能夠根據(jù)所學(xué)，選取可完成實驗的擴展庫進行實驗分析。D-未完成15M3知識圖譜5%A-能設(shè)計合理、清晰、簡潔的知識圖譜。B-設(shè)計合理、清晰的知識圖譜。C-設(shè)計出合理的知識圖譜。D-未設(shè)計知識圖譜。16M3日常實驗15%A-按時提交實驗報告，實驗符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，實驗基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-實驗過程存在問題。D-未完成17M3小測驗10%A-按時提交作業(yè)，代碼量非常充分，邏輯合理。B-按時提交作業(yè)，代碼量比較充分，邏輯合理。C-按時提交作業(yè)，代碼量滿足要求，邏輯一般。D-未完成作業(yè)18M3課程報告20%A-按時提交作業(yè)，課程報告撰寫規(guī)范，各部分齊全，分析合理。B-按時提交作業(yè)，課程報告撰寫較規(guī)范，各部分齊全，分析較合理。C-課程報告撰寫欠規(guī)范，缺少部分內(nèi)容，分析不全面。D-課程報告未完成19M3大作業(yè)20%A-按時提交作業(yè)，對案例完成非常充分，對相關(guān)細節(jié)掌握到位。B-按時提交作業(yè)，對案例完成比較充分，對相關(guān)細節(jié)掌握尚可。C-按時提交作業(yè)，對案例基本完成，對相關(guān)細節(jié)了解一般。D-未完成作業(yè)20M4平時表現(xiàn)20%A-從不遲到早退，不缺席課程，對課程內(nèi)容能夠進行深入的思考；B-偶爾遲到早退，1~2次不缺席課程，對課程內(nèi)容能夠進行思考；C-存在遲到早退，3~4次不缺席課程，對課程內(nèi)容了解一般；D-上課態(tài)度不積極，存在較多遲到、早退、缺席狀況。21M4基礎(chǔ)練習(xí)10%A-可充分分析結(jié)果的局限性。B-能較好的分析結(jié)果的局限性。C-基本上課分析結(jié)果的局限性。D-未完成作業(yè)。22M4知識圖譜5%A-能設(shè)計合理、清晰、簡潔的知識圖譜。B-設(shè)計合理、清晰的知識圖譜。C-設(shè)計出合理的知識圖譜。D-未設(shè)計知識圖譜。23M4日常實驗15%A-按時提交實驗報告，實驗符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，實驗基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-實驗過程存在問題。D-未完成24M4小測驗10%A-