人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)項目式教程 教案 任務(wù)2.5模塊

《任務(wù)2.5模塊》第1課時教案課程名稱人工智能應(yīng)用基礎(chǔ)課題任務(wù)2.5模塊班級：授課時間2025.3.1授課時數(shù)2課時地點：教材分析內(nèi)容分析本課時將重點介紹Python中的模塊和數(shù)據(jù)框（DataFrame）。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生理解如何使用模塊實現(xiàn)代碼復(fù)用，掌握Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。課程內(nèi)容涵蓋了模塊的導(dǎo)入、常用模塊的介紹、數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的獲取和處理等知識點。通過具體的案例和編程練習(xí)，幫助學(xué)生掌握模塊和數(shù)據(jù)框的編程技巧。學(xué)情分析學(xué)生對Python的基本概念和語法有一定的了解，但對模塊和數(shù)據(jù)框的具體應(yīng)用還不夠熟悉。學(xué)生對編程有較高的興趣，但需要通過更多的互動和實踐來鞏固所學(xué)知識。本課時將通過豐富的代碼示例和互動練習(xí)，幫助學(xué)生深入理解模塊和數(shù)據(jù)框的使用方法和編程邏輯。課時教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.了解Python中模塊的概念和分類。2.掌握模塊的導(dǎo)入方法和常用模塊的功能。3.了解Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。能力目標(biāo)1.能夠正確使用模塊實現(xiàn)代碼復(fù)用。2.能夠使用Pandas模塊創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)框。3.能夠編寫符合編程風(fēng)格規(guī)范的代碼。4.能夠在JupyterNotebook中編寫和運行Python代碼。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生對編程的興趣和好奇心。2.提升學(xué)生的邏輯思維能力和問題解決能力。思政目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，了解編程技術(shù)對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響。2.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技進步對就業(yè)和社會生活的影響。教學(xué)重點、難點教學(xué)重點1.Python中模塊的概念和分類。2.模塊的導(dǎo)入方法和常用模塊的功能。3.Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。教學(xué)難點1.如何正確使用模塊實現(xiàn)代碼復(fù)用。2.如何使用Pandas模塊創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)框。3.如何編寫符合編程風(fēng)格規(guī)范的代碼。4.如何在JupyterNotebook中編寫和運行Python代碼。教學(xué)策略設(shè)計思路1.通過代碼示例和互動練習(xí)，幫助學(xué)生理解Python中模塊的概念和分類。2.采用議題式教學(xué)法，引導(dǎo)學(xué)生探討模塊的基本邏輯和技巧。3.利用多媒體教學(xué)資源，增強學(xué)生的直觀感受和理解。4.通過小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和創(chuàng)新思維。5.設(shè)計實踐活動，讓學(xué)生親身體驗?zāi)K和數(shù)據(jù)框的編程技巧。6.通過即時評價反饋，及時調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)效果。教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖教學(xué)與信息化手段課前預(yù)習(xí)任務(wù)1.發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括Python中的模塊和數(shù)據(jù)框。2.布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀相關(guān)資料并思考模塊和數(shù)據(jù)框的使用方法。3.提供預(yù)習(xí)指南，指導(dǎo)學(xué)生如何進行有效的預(yù)習(xí)。1.閱讀預(yù)習(xí)資料，了解Python中的模塊和數(shù)據(jù)框。2.思考模塊和數(shù)據(jù)框的使用方法。3.完成預(yù)習(xí)任務(wù)，準(zhǔn)備課堂討論。幫助學(xué)生提前了解課程內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。預(yù)習(xí)資料、在線閱讀平臺課前調(diào)查1.設(shè)計問卷，調(diào)查學(xué)生對Python模塊和數(shù)據(jù)框的了解程度。2.收集問卷數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)起點。3.根據(jù)調(diào)查結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略。1.完成問卷調(diào)查，反饋對Python模塊和數(shù)據(jù)框的了解情況。2.反饋調(diào)查結(jié)果，提出自己的疑問。了解學(xué)生的學(xué)習(xí)起點，為課堂教學(xué)提供依據(jù)。在線問卷調(diào)查工具課中導(dǎo)入新課1.通過一段視頻或案例，引出模塊和數(shù)據(jù)框的概念。2.提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考模塊和數(shù)據(jù)框的基本邏輯和技巧。3.簡要介紹本課時的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。1.觀看視頻或案例，初步了解模塊和數(shù)據(jù)框的概念。2.回答教師提出的問題，積極參與討論。3.明確本課時的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。視頻播放設(shè)備、PPT講解模塊1.詳細講解模塊的概念和分類。2.通過實例，說明模塊的導(dǎo)入方法和常用模塊的功能。3.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)模塊的特點和應(yīng)用場景。1.認真聽講，做好筆記。2.觀看實例，加深理解。3.積極參與討論，總結(jié)模塊的特點和應(yīng)用場景。幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解模塊的概念和分類。PPT、代碼示例講解數(shù)據(jù)框1.詳細講解Pandas模塊的基本操作，包括數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的讀取和處理方法。2.通過實例，說明數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的獲取和處理方法。3.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)數(shù)據(jù)框的特點和應(yīng)用場景。1.認真聽講，做好筆記。2.觀看實例，加深理解。3.積極參與討論，總結(jié)數(shù)據(jù)框的特點和應(yīng)用場景。幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解Pandas模塊的基本操作。PPT、代碼示例案例分析1.選擇幾個典型的Python代碼案例，如查詢女學(xué)生的學(xué)號與姓名。2.引導(dǎo)學(xué)生分析這些案例的代碼邏輯和實現(xiàn)方法。3.組織學(xué)生進行小組討論，分享各自的觀點。1.認真聽講，做好筆記。2.分析案例，總結(jié)代碼邏輯和實現(xiàn)方法。3.積極參與小組討論，分享觀點。通過案例分析，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，提高分析問題的能力。PPT、代碼示例小組討論1.設(shè)計討論題目，如“模塊的特點和應(yīng)用場景”、“如何使用Pandas模塊創(chuàng)建和操作數(shù)據(jù)框”等。2.組織學(xué)生進行小組討論，每組推選一名代表匯報討論結(jié)果。3.對各組的討論結(jié)果進行點評，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。1.積極參與小組討論，發(fā)表自己的觀點。2.匯報討論結(jié)果，分享小組的見解。3.聽取教師和其他同學(xué)的意見，反思自己的觀點。通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和批判性思維。討論題目、小組討論記錄實踐活動1.設(shè)計實踐活動，如編寫一個查詢女學(xué)生的學(xué)號與姓名的程序。2.提供必要的技術(shù)支持和指導(dǎo)，確?；顒禹樌M行。3.組織學(xué)生分享實踐活動的體會和收獲。1.積極參與實踐活動，編寫一個查詢女學(xué)生的學(xué)號與姓名的程序。2.記錄實踐活動的過程和體會。3.分享實踐活動的體會和收獲。通過實踐活動，幫助學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實際，提高實踐能力。Python代碼編輯器、JupyterNotebook總結(jié)與反饋1.匯總本課時的主要內(nèi)容，強調(diào)重點和難點。2.對學(xué)生的課堂表現(xiàn)進行評價，指出優(yōu)點和不足。3.布置課后作業(yè)，鞏固所學(xué)知識。4.預(yù)告下節(jié)課的內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。1.認真聽講，回顧本課時的主要內(nèi)容。2.接受教師的評價，反思自己的表現(xiàn)。3.記錄課后作業(yè)，準(zhǔn)備完成。4.了解下節(jié)課的內(nèi)容，做好預(yù)習(xí)。通過總結(jié)與反饋，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，明確下一步的學(xué)習(xí)方向。PPT、課后作業(yè)課后課后作業(yè)1.寫一篇關(guān)于Python模塊和數(shù)據(jù)框的小論文。2.編寫一個查詢女學(xué)生的學(xué)號與姓名的程序，實現(xiàn)任務(wù)2.5的要求。3.完成課后練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識。1.完成課后作業(yè)，認真撰寫小論文。2.編寫一個查詢女學(xué)生的學(xué)號與姓名的程序，實現(xiàn)任務(wù)2.5的要求。3.完成課后練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識。通過課后作業(yè)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，提高寫作和編程能力。課后作業(yè)資料、代碼編輯器復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)1.提供復(fù)習(xí)資料，幫助學(xué)生鞏固本課時的知識。2.布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀下節(jié)課的預(yù)習(xí)資料。3.提供預(yù)習(xí)指南，指導(dǎo)學(xué)生如何進行有效的預(yù)習(xí)。1.認真復(fù)習(xí)本課時的知識，完成復(fù)習(xí)資料。2.閱讀下節(jié)課的預(yù)習(xí)資料，做好預(yù)習(xí)。3.按照預(yù)習(xí)指南，進行有效的預(yù)習(xí)。通過復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，為下節(jié)課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。復(fù)習(xí)資料、預(yù)習(xí)資料板書設(shè)計一、Python模塊1.模塊的概念和分類模塊實現(xiàn)代碼復(fù)用，減少開發(fā)成本的舉措。Python中的模塊可分為三類：內(nèi)置模塊、第三方模塊和自定義模塊（圖2.27）。2.模塊的導(dǎo)入方法導(dǎo)入模塊語法如下：import模塊名如：importpandas如果模塊名稱較長的模塊，可使用as為這些模塊起別名，語法格式如下：import模塊名as別名如：importpandasaspd如果只希望導(dǎo)入模塊中指定的類或函數(shù)，其語法如下：from模塊名import類或函數(shù)名如：fromsklearn.datasetsimportnames在使用第三方模塊之前，需要使用包管理工具——pip下載和安裝第三方模塊。其語法如下：pipinstall模塊名如：pipinstallpandas3.常用模塊的功能1）NumPy是Python科學(xué)計算的基礎(chǔ)工具包，它支持大量的維數(shù)組和矩陣運算，也為數(shù)組運算提供了大量的數(shù)學(xué)函數(shù)庫。2）Pandas是Python數(shù)據(jù)分析的庫，提供二維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)框的相關(guān)操作。4）Plotly支持許多圖形，用于可可視化。5）Scikit.learn機器學(xué)習(xí)的核心程序庫，封裝了大量經(jīng)典的機器學(xué)習(xí)模型。6）NLTK（NaturalLanguageToolkit）自然語言處理工具包。二、數(shù)據(jù)框（DataFrame）1.數(shù)據(jù)框的創(chuàng)建1）從字典中創(chuàng)建數(shù)據(jù)框①語法：dict1={key1:[values1],key2:[values2],……}pd.DataFrame(dict1)②快速體驗：importpandasaspddict1={"name":["Tony","Nancy","Judy","Cindy"],

"age":[16,17,18,15],

"sex":["male","female","female","female"]}df2=pd.DataFrame(dict1)df2執(zhí)行結(jié)果如圖2.28所示：圖2.28數(shù)據(jù)框創(chuàng)建2）從Excel文件創(chuàng)建數(shù)據(jù)框語法：df=pd.DataFrame(pd.read_excel(文件名))2.數(shù)據(jù)框的讀取和處理方法（1）了解數(shù)據(jù)1）head()與tail()df.head(n)方法返回前n行，默認是5。df.tail(n)方法返回后n行，默認是5。2）info()()方法查看數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)類型，而且不需要一列一列的查看，()可以輸出整個表中所有列的數(shù)據(jù)類型。3）shapedf.shape()方法會以元組的形式返回行、列數(shù)。4）describe()df.describe()方法就是可以就可以獲取所有數(shù)值類型字段的分布值。（2）獲取數(shù)據(jù)框元素1）獲取行①loc方法：傳入的是行所在行索引的名稱。df1.loc[2]#返回行索引為2的行注意：要想返回數(shù)據(jù)框，需要再加一層[]，如：df1.loc[[2]]，下同。df1.loc[[1,3]]##選擇第1行和第3行②iloc方法：傳入的是行的絕對位置。df1.iloc[2]#返回行第3行df1.iloc[:2]#選擇前2行df1.iloc[[0,2]]#選擇第1行和第3行，或df1.loc[[1,3]]③條件過濾df[df["column_name"]==value]#單一條件過濾df[(df["column_name1"]<=value2)&(df["column_name2"]==value2)]#多條件過濾df[df["Col3"]關(guān)系表達式value][["Col1","Col2"]]#過濾滿足條件的列2）獲取列①列名方法df1["name"]#選擇name列df1[["name","num"]]#多列名要用列表②點方法#選擇name列，只能選擇一列3）行列同時獲?、賚oc方法：傳入的是行所在行索引，所在列的名稱。df1.loc[[1,3],["name","age"]]#獲取1、3標(biāo)簽行，name,age列。df1.loc[:,["name","num"]]#獲取namenum列的全部行。df1.loc[[2,3],:]#獲取2、3標(biāo)簽行全部列。df1.loc[1:3,:]#獲取1~3行全部列②iloc方法：傳入的是行所在行，所在列的絕對位置。df1.iloc[[0,2],[0,1]]#獲取第0，2行，第0，1列元素。df1.iloc[:,[0,2]]#獲取第0，2列的全部行。df1.iloc[[1,2],:]#獲取第1、2行全部列。df1.iloc[0:3,:]#獲取第1~3行全部列。三、總結(jié)與反饋教學(xué)評價1.教學(xué)分析：教學(xué)內(nèi)容的選取符合學(xué)生的認知水平，教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)，涵蓋了Python中的模塊和數(shù)據(jù)框。2.教學(xué)目標(biāo)確定：多數(shù)學(xué)生能夠掌握Python中的模塊和數(shù)據(jù)框的語法和功能，能夠編寫符合編程風(fēng)格規(guī)范的代碼。3.教學(xué)策略：采用議題式教學(xué)法和案例分析法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生進一步提高主動學(xué)習(xí)的能力、思辨能力、分析能力、動手能力。利用多媒體教學(xué)資源，有助于突破教學(xué)重點，易于學(xué)生掌握復(fù)雜知識的學(xué)習(xí)規(guī)律，形成解決問題的思路與有效方法。4.教學(xué)特色：教學(xué)設(shè)計中，通過