《Python从入门到数据分析应用》教案全套 第1--8次课 Python编程入门

2024年8月19日发(作者：)

《Python从入门到数据分析应用》教案

学院：

课程/项目

名称

课程

授课教师

授课班级

Python程序设计

课程编号

学分

3

总学时：48学时

理论：32学时

课内实验：16学时

课程类别：专业必修 ■专业必修 □ 公共必修 □公共选修

授课专业

信息管理与信息系统、电子商务、大数据管

理与应用、审计等信息管理类相关专业、其

他非计算机类专业

课程教学目标是培养学生利用Python语言结合相关的数学知识以及信息技术基础理

论，解决实际问题的能力。本门课的教学内容为学生后续数据挖掘、人工智能应用技术

等相关专业课程的学习以及毕业设计奠定基础。课程思政贯穿整体教学内容，引导学生

树立正确的人生观与价值观，让学生感悟国家建设的责任感与使命感。

1.知识：本课程的教学内容主要由以下部分组成：Python基础知识、数据分析以及

实践部分。基础知识部分主要要求学生掌握编程的基础理论，如运行环境安装、数据类

型的使用、函数、类与模块、文件操作。数据分析部分主要涉及Numpy、Pandas和

Matplotlib/Seaborn库等。在实践部分，要求学生能够进行数据获取、数据预处理，数据

分析和可视化。

教学

目的和要求

知识、应用知识及创新的能力。

3.要求

2.能力：引导学生开展科学思维、系统分析及技术工具应用的训练，培养学生获取

能够利用所学的Python编程基础知识实现一般问题编程。能够利用编程与数据分析

的知识，对给定数据集进行预处理、分析及可视化。

在本门课的学习中，需要学生具备一定的数学理论基础，如概率论与数理统计和线

性代数等，同时还要有先修的信息技术基础。旨在培养学生利用数据进行预处理、抽象

建模、分析并可视化的实践能力，培养学生解决工程问题的能力，为学生后续专业课学

习以及毕业设计奠定基础。

编程环境搭建以及调试程序是学生在编程过程中不断积累经验与收获知识的过程。

Python语言具有丰富的第三方库、良好的跨平台、可移植性等特点，要求学生能够在

Windows或者Linux平台上熟练操作并运行程序。

编程的基础知识

（1）掌握编程环境Anaconda下的Spyder、Jupyter Notebook；Pycharm工具运行程

序的基本方法。

（2）掌握顺序结构、选择结构和循环结构的用法。

（3）掌握元组、列表、字典与集合的用法。

（4）掌握函数的定义、参数传递的用法。

（5）掌握面向对象编程的基本概念与用法。

• 理解对象与类的含义。

• 掌握类/对象的属性与方法的访问用法。

• 掌握封装性、继承性与多态性的含义与用法。

（6）掌握字符串的内置函数和字符串的常用方法。

教学

重点

（7）理解正则表达式的基础语法，掌握re库的使用。

（8）掌握基本的文件读/写方法，如CSV、JSON文件。

（9）掌握Datetime、Random等模块的使用。

（10）程序调试的基本方法以及常见错误的处理。

2.数据分析中常用的第三方库

（1）掌握NumPy中ndarray对象的创建、属性和基本操作。

（2）掌握Pandas数据对象的创建及基本操作。

（3）掌握Matplotlib/Seaborn可视化作图的基本方法。

（4）掌握数据分析的流程，数据预处理、简单模型构建与训练、分析结果可视化的基

本方法。

3.数据分析实践

（1）通过上机实验进行基础练习，巩固所学知识。

（2）通过编程实践，利用数据分析工具解决相关行业问题。

教材、PPT课件、教学微视频、习题、上机实验、教学大纲、教案、测试卷

教学

资源

习题答案、上机实验答案

其他教学资源：

教学

环境

多媒体教学

线上、线下混合教学

《Python从入门到数据分析》教案

第 1 次课 2 学时

授课内容

Python编程入门

通过本次课的学习，要求学生掌握或了解以下知识：

（1）了解Python语言的发展与应用概况。

教学目的

与要求

（2）掌握Python语言程序开发环境Pycharm、Anaconda3的安装

（3）掌握Spyder及Jupyter notebook的使用。

（4）掌握pip命令的用法。

重点

难点

重点：掌握Python开发环境的安装与基本使用方法

主要介绍Python的概况、开发环境及使用方法。

（1）Python语言的发展。

（2）Python语言的特点及应用。

（3）Python语言的开发环境与工具的使用。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

要求学生掌握编程环境Anaconda3下的Spyder、Jupyter Notebook以及Pycharm

工具运行程序的基本方法。

教学进程

安排

《Python从入门到数据分析》教案

第 2 次课 2 学时

授课内容

教学目的

与要求

重点

难点

编写简单的程序

通过本次课的学习，让学生能够通过较少的代码编写简单的程序，并用turtle

库制作图案，旨在培养学生的编程兴趣。

学会使用turtle库绘制简单的图形。

讲解简单的语法规则，然后引导学生运用turtle库编写简单的程序。

教学进程

安排

（1）掌握变量、保留字、运算符、赋值语句及缩进等基本用法。

（2）学会简单的输入输出语句写法。

（3）按照样例，利用turtle库绘制图案。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

用turtle库自拟绘制一个图案。

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 3次课 2 学时

授课内容

教学目的

与要求

程序设计的基本结构

（1）理解程序设计三种基本结构的适用条件，语句结构差异对运行结果的影响。

（2）掌握if、while、for、break、continue语句的用法。

（3）掌握for循环语句与range函数结合的用法；循环嵌套的用法。

重点

难点

重点：分析分支选择语句、循环语句的结构；for循环结合range函数的用法

讲解顺序结构、选择结构和循环结构的使用方法。

教学进程

安排

课后学习

任务布置

主要

参考资料

（1）顺序结构。

（2）选择结构：if语句。

（3）循环结构: while、for循环与range函数；break和continue；循环嵌套。

三种基本结构的编程练习

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 4 次课 2 学时

授课内容

教学目的

与要求

重点

难点

Python的内置数据类型

掌握元组、列表、字典及集合等类型的基本概念与特点；每种数据类型的创建、

添加、修改、删除等操作方法的使用；不同数据类型之间的转换方法

重点：元组、列表、字典及集合的特点，列表的操作

掌握数据的内置数据类型的特点与使用方法。

（1）数据类型的划分。

教学进程

安排

（2）元组的特点与操作。

（3）列表的切片访问与操作。

（4）字典的创建与操作。

（5）集合的操作。

（6）类型转换方法。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

课后作业：列表、元组的切片访问；类型转换

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 5 次课 2 学时

授课内容

教学目的

与要求

重点

难点

函数

掌握Python中函数的定义、调用过程、参数传递、lambda函数；math、random

库及datetime库的使用；全局变量与局部变量

重点：函数的参数传递

讲授函数的定义、参数传递与调用过程；math、random、datetime库的使用，

具体进程安排如下：

教学进程

安排

（1）函数定义与调用过程。

（2）参数传递的用法，如可变类型参数、不可变类型参数等。

（3）Math与Random库的用法。

（4）Datetime库的用法。

（5）局部变量与全局变量。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

完成课后习题

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 6 次课 2 学时

授课内容

面向对象编程

掌握Python面向对象编程的基本概念与使用方法。

教学目的

与要求

（1）掌握类与对象的概念、属性与方法。

（2）理解成员私有化的用法。

（3）理解封装、继承与多态的用法。

重点

难点

重点：类/对象的含义与使用

引导学生理解类与对象的含义，学会类与对象的属性、方法的访问方法。

教学进程

安排

（1）类与对象的含义。

（2）通过例题讲解对象实例化。

（3）类与对象的属性与方法的访问用法。

（4）理解继承、封装、多态的含义。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

编程实现，巩固类/对象的属性与方法的使用。

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 7 次课 2 学时

授课内容

教学目的

与要求

重点

难点

字符串与正则表达式

掌握字符串的访问以及格式化输出；正则表达式的基本规则、re模块的使用，

能够实现简单解析网页中的文本。

重点：字符串的split( )、join( )、strip( )及in等方法；re模块的使用

引导学生学习字符串的常用方法；正则表达式re模块的使用。

教学进程

安排

（1）字符串的常用方法，如split( )、join( )、strip( )、count( )等。

（2）字符串的格式化输出format( )。

（3）正则表达式re模块。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

完成习题中的编程作业。

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 8 次课 2 学时

授课内容 文件读写

介绍Python语言的文件读写方法，通过本次课的学习，掌握以下知识点：

教学目的

与要求

（1）掌握打开、关闭文件的函数用法。

（2）掌握csv、json文件的读写方法。

（3）读写结构化数据指定行、列的方法。

重点

难点

读写结构化数据指定行、列的方法。

授课内容：

1. Python语言中文件的读写方法

教学进程

安排

（1）文件处理的过程。

（2）数据的读取方法。

（3）文件的打开、写入与关闭。

2. CSV文件的读写

3. JSON文件的读写

课后学习

任务布置

主要

参考资料

课后作业：编程实现读/写csv、json文件中的指定内容

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第9次课 2 学时

授课内容

NumPy库的基本操作

介绍Numpy中的数组对象、数组的切片访问：

教学目的

与要求

（1）掌握ndarray对象的创建、属性。

（2）了解NumPy库支持的标准数据类型。

（3）掌握ndarray对象的基本操作。

重点

难点

（1）数组的索引。

（2）数组的切片访问。

授课内容：

（1）创建ndarray对象。

教学进程

安排

（2）NumPy库的标准数据类型。

（3）数组的对象属性。

（4）数组的索引和切片。

（5）数组的形态操作。

（6）数据的拼接与切分。

（7）数组的转置与翻转。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

NumPy库的基本操作练习

《Python从入门到数据分析》教案

第 10 次课 2 学时

授课内容

教学目的

与要求

重点

难点

教学进程

安排

NumPy的通用函数

通过本次课的学习，掌握Numpy的通用函数的用法。

掌握数组的通用函数并进行运算

授课内容：

NumPy数组的通用函数

（1）一元ufunc。

（2）常用的算术运算函数。

（3）常用的内置操作函数。

（4）实例操作。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

完成课后习题

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第11次课 2 学时

授课内容 Pandas库的基本操作

介绍Pandas库的数据结构及其基本操作，能够使用Pandas读/写文件、进行数据

对象的索引与预处理操作，要求学生掌握或理解以下知识点。

（1）了解Pandas中的数据结构。

教学目的

与要求

（2）掌握Pandas中数据对象的创建。

（3）掌握Pandas中数据对象的索引。

（4）掌握Pandas数据预处理。

（5）掌握Pandas中csv文件的读/写。

重点

难点

（1）Pandas对象的索引操作

（2）数据预处理操作

授课内容：

1. Pandas中的数据结构

（1）Series

（2）DataFrame

2. Pandas中数据对象的创建

3. 索引操作

教学进程

安排

（1）Series对象的索引。

（2）DataFrame对象的索引。

4. 数据预处理操作

（1）数据合并。

（2）数据去重及替换。

（3）缺失值处理。

（4）数据离散化。

（5）One-Hot编码。

5. 掌握Pandas中csv文件的读/写

课后学习

任务布置

主要

参考资料

Pandas的预处理操作练习、文件读写练习

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第12次课 2 学时

授课内容 Pandas统计分析基础

介绍数据分析中用Pandas进行数据运算、分组与聚合的用法。 要求学生掌握以

教学目的

与要求

下知识的运用：

（1）Pandas中的数据汇总与聚合。

（2）Pandas中的数据统计计算。

重点

难点

Pandas中的数据汇总与聚合

授课内容：

1. 数据的分组与聚合

教学进程

安排

（1）数据分组

（2）数据聚合

（3）分组运算

2. 常用的统计函数

3. Pandas实例讲解

课后学习

任务布置

主要

参考资料

Pandas数据汇总、聚合、统计等练习；课后习题

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 13 次课 2 学时

授课内容 Matplotlib与Seaborn可视化工具的使用

掌握用Matplotlib/Seaborn工具绘制基本图形的方法；

教学目的

与要求

掌握坐标轴属性的设置方法；

掌握子图的绘制。

重点

难点

运用Matplotlib/Seaborn绘制基本图形

教学进程

安排

课后学习

任务布置

主要

参考资料

（1）坐标轴属性的设置、子图绘制。

（2）运用Matplotlib绘制柱状图、直方图、折线图、散点图和箱线图。

（3）运用Seaborn绘制基本图形。

完成课后习题

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第14-15次课 4 学时

授课内容

综合练习

教学目的

与要求

重点

难点

了解利用Python进行数据分析的思路，并通过实例操作初步掌握原始数据获

取、数据预处理、数据建模、分析及可视化的过程。

数据分析综合实例，Numpy、Pandas与Matplotb/Seaborn在案例中的使用

介绍数据分析的重要性，举例说明数据分析的案例，逐步引入到课程的内容中。

教学进程

安排

（1）介绍数据分析的基本流程与应用场景。

（2）数据分析的常用扩展库。

（3）通过对文本数据、结构化数据的实例分析，演示数据分析流程。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

完成教材习题，巩固理解数据分析基本流程，学会使用第三方库进行文本或结

构化数据进行数据分析。

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》教案

第 16 次课 2学时

授课内容 Python语言的程序调试

教学目的

与要求

重点

难点

介绍Spyder开发环境，了解编程中的常见错误、异常处理方法与程序调试技

巧。

Python语言程序设计中的常见错误分析

授课内容：

教学进程

安排

（1）Spyder的基本使用方法。

（2）Python语言程序中的常见错误。

（3）Python语言的异常处理方法。

课后学习

任务布置

主要

参考资料

掌握Spyder的基本使用方法，在Spyder环境下编写与调试程序。

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 1 次课 2学时

授课内容 Python的基础知识

教学目的

与要求

重点

难点

掌握在Anaconda环境下用Python语言编写简单程序的基本方法，并了解

Python语言与其他语言的异同。

Python语言程序设计三种基本结构的运用

学生按照实验指导书完成编程题目，编程题目的设计内容主要涉及以下知识

教学进程

安排

点。

（1）在Anaconda3环境下，用Python语言编写与运行程序的基本方法。

（2）Python语言中三种程序控制结构的实现。

（3）Python语言的输入、输出和赋值等语句。

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 2 次课 2学时

授课内容 Python组合数据类型

教学目的

与要求

重点

难点

掌握Python语言的内置数据类型列表、元组、集合及字典的用法。

列表的切片访问；组合数据类型与循环语句的结合使用

学生按照实验指导书完成编程题目，编程题目的设计内容主要涉及以下知识点。

教学进程

安排

（1）Python中的组合数据类型：列表、元组、字典和集合的相关概念。

（2）列表、元组、字典与集合的建立和使用方法。

（3）列表推导式。

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 3 次课 2学时

授课内容 函 数

教学目的

与要求

重点

难点

掌握函数参数传递的用法；学会使用math库、random库、datetime库

函数的参数传递

学生按照实验指导书完成编程题目，编程题目的设计内容主要涉及以下知识点。

教学进程

安排

（1）函数及其参数的概念。

（2）Python语言函数的定义及使用方法。

（3）参数传递的用法。

（4）math库、random库、datetime库，掌握其常见函数的用法。

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 4 次课 2学时

授课内容 面向对象编程

教学目的

与要求

重点

难点

掌握定义类的方法、对象的实例化、类/对象的属性与方法的访问。

类/对象的使用

学生按照实验指导书完成编程题目，编程题目的设计内容主要涉及以下知识点。

教学进程

安排

（1）类和对象的概念。

（2）类的继承原则；对象的引用模型。

（3）自定义类；实现类的方法。

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 5 次课 2学时

授课内容 字符串与正则表达式

教学目的

与要求

重点

难点

掌握用正则表达式处理文本的方法

re模块的使用

学生按照实验指导书完成编程题目，编程题目的设计内容主要涉及以下知识点。

教学进程

安排

（1）Python字符串类型的使用。

（2）正则表达式的概念及规则；编写正则表达式的基本方法。

（3）re模块的基本用法。

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 6-7 次课 4学时

授课内容 第三方库的使用

教学目的

与要求

重点

难点

掌握文件读写csv、json文件的用法；数据分析常用第三方库的基本用法

第三库的使用

学生按照实验指导书完成编程题目，编程题目的设计内容主要涉及以下知识点。

1.文件的读写

（1）Python文件的概念及使用方法。

教学进程

安排

（2）针对文件数据的输入、输出方法。

（3）JSON库的使用。

2.第三方库的基本使用

（1）数据分析的主要步骤。

（2）NumPy、Pandas、Matplotlib、Seaborn等第三方库的基本用法。

（3）利用第三方库进行简单的数据分析并将分析结果可视化。

主要

参考资料

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社

《Python从入门到数据分析》实验课教案

第 8 次课 2学时

授课内容

综合练习

教学目的

与要求

重点

难点

教学进程

安排

主要

参考资料

了解数据分析的过程，运用所学知识能够进行基本的数据预处理、模型构建与

训练、可视化以及运行结果评价。

理解数据分析的过程

学生按照实验指导书完成编程题目，其设计内容主要涉及以下知识点。

（1）利用Pandas、scikit-learn对数据做预处理。

（2）利用scikit-learn进行聚类、分类和回归三类问题的模型构建及评价。

《Python从入门到数据分析》刘亚辉 郭祥云 赵庆聪 清华大学出版社