《人工智能程序设计》教学大纲.docx

人工智能程序设计教学大纲适用范困：2O2X版本科人才培养方案涕程代码：22130051课程性质：学科基础必修课学分：4.()学分学时：N学时(理论48学时，上机16学时)先修课程：程序设计基础后接课程：机器学习、计算机视觉、深度学习与应用等适用专业：人工智能专业开课单位：智能工程学院一、课程说明本课程是人工智能专业的一门学科基础必脩课，在人工智能的研发中起到决定性的作用.本课面向具有一定编程范础的人工智能专业学生，全面讲授Pyihon语言基础及人工智Ife专业相关知识，培养学生计算思雉的能力，并讲解Pyihon语言中经典的扩展模块，让学生能用Python语言解决人工智能专业一些常见问Sfi.本课注重Python语言在人工智能中的实践应用,在课程中穿辅了生动案例和编程炼习,引导学生枳极建立计克思维模式,通过程序算法解决问题来加深对编程语=的学习体会.并具备进一步维续学习机渊学习、计算机视觉、数字图像处理、自然语言处理、深度学习与应用等课程的能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标；课程目标1：熟练掌握人工智能研发所辐要的基础编程知识.课程目标2：能畴运用瀛程知识对人I：智能问题提出解决方案.邨程目标3：强调培养学生的动手能力要求学生通过斓写程序来实现人工智能领域中基础程序设计,促使学生形成良好的世界观、人生观和价值观，激发学生科技报国的奋发将神，树立正礴的审美观念和劳动观念。三、课程目标与毕业要求人工智能程序设计3课程教学目标对人工智能专业毕业要求的支掠见役kW1.课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑91.IiR:具备数学、自然科能够将数学、1.2系统常押人工智能领域的工程基础和£课程目标h熟练掌握人工却能研发所需要的基础编程知识。H自然科学、工程册础和专业知识用于解决人工智能及交叉应用领域工程问飕.业知识，包括计算机硬件、软件及系统等方面内容,了斛通过人工智能系统工程问遨的基本方法.课程目标2：能鲂运用编程知识对人工智能问即提出解决方案。5.使用现代工具：能针对人工智能及交叉应用领域的工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、硬件平台工具和软件平价工具.5.2选择、使用或开发恰当的软硬件工具及系统资源进行人工智能领域更杂工程问题的模拟、设计和开发：课程目标3：强调培拴学生的动手能力，要求学生通过编写程序来实现人工智能领域中基础程序设计.促使学生形成良好的世界视、人生观和价值观激发学生科技报国的奋发精神.H注：表中1H（高）、Ii（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容,基本要求与学时分配I.理论部分见表2衰2教学内容、基本要求与学时分配敦学内容教学要求，教学重点球点理论学时上机学时对成的课程目标1.PythonM1.1Python语言概述1.2 Python开发环境配置1.3 程序的聪本编耳方法1.4Python小程序解析教学*求I了解PyIhon语言历史与版本；琴被Python开发环境M置.程序的基本编写方法:理解Python小程序解析.点：PyIhOn开发环境配置、廉点，程序的基本津耳方法。221,32. Python三W三2.1 变属类型2.2 运算符号2.3 整型变盘2.4 浮点型变量2.5 类型判断和类型间转换教学要求，掌握变量类型、运算符号、整型变Ji1.浮点型变盘：更深入地理解和学握类型判断和类型间转换，点：类型判断和类型间找换.难点：运算符号.201、2、33.程序的漉程拄M3.1 程序的：种控制结构3.2 程序的if分支结构3.3 3程序的whi1.e循环结构3.4 程序的for循环结构做学暮求$了解程序的三种控制结构;掌握程序的if分支结构、程序的whi1.e循环结构和程序的for循环结构。点一程序的if分支站构。充点：程序的WhiIe循环结构和程序的for循环结构.221、2、34常用内量和系宛数据类型教学要求I现价常用内区数据类型，列衣类型的定义与使用、元组类型的定义与使201.2.31.1列表类里4.2列表类型4.3元组类型4.4字典类型1.5集合类型用:掌握字典类型的定义与使用：了解集合类型的定义与使用。点：字典类型的定义与使用.难点:元组类型的定义与使用。6.人出5.1输入和输出假述5.2命令行参数5.3标准输入和标准输出函数5.4文件和文件对象5,5标准输入、输出和出误流5.6重定向和管道敦学要求，丁就输入输出的定义：掌握命令行参数：掌握标准输入和标准输出函数:掌握文件和文件时象：掌握标准输入、输出和错误流；掌握由定向和管道点，标准输入和标准输出函数。难点I重定向和管道.201、2、3&储谡和舁常处理6.1异常的定义和分类6.2异常处理tryexCePt6.3异常处理fina1.1y和raise6.4异常处理-断言和自定义异常教学要求：了解异常的定义和分类：掌握异常处理Iryexcept：异常处理fina1.1.y和raise：了解异常处理断方和自定义异常：重点I异常处理tryexcept«难点：异常处理fina1.1.y和raise.421、2、37.a*1.1 1函数概述1.2 函数的声明和调用1.3 参数的传递7.1函数的返回侑7.5变餐的作用域7.6递归函数7.7内置函数的使用7.8Python函数式艰程基础教学聂求t了解函数概述：掌握函数的声明和调用；掌握参数的传递：掌握函数的返回值；掌握变城的作用域：掌握递归函数：掌握内置函数的使用：熟悉Python函数式褊程基础.A,内置函数的使用.难点：参数的传递.201、2、3&面向对it程序设计8.1面向程序设计基础8.2类和对象定义'WM1.t了解面向程序设计基础：掌握类和对象定义、区别和关系。理解类的维承、类的封装和类的多态等0点，类和对象定义魔点I类的缚承、封装和多态。10】、2、38.3类的继承、封装和多态9.模块9：1模块化程序设计的概念9.2 模块的设计和实现9.3 模块的导入和使用9.4 包9.5 5模块的导入顺序9.6 命名空间与名称查找顺序思政：坚守初心打好坚实基础,为产业经济服务教学要求：r解模块化程序设计的概念熟您模块的设计和实现：掌握模块的导入和使用；掌握包的概念和调用：熟悉模块的导入顺序1熟悉命名空印与名称查找顺序.Mi模块的设计和实现.难点，模块的设计和实现.40k2.3io.图形界面设计10.1 常见图形界面控件简介10.2 标签控件的定义与使用10.3 按钮控件的定义与使用10.4 文本控件的定义与使用10.5 窗11的布局与使用10.6 其他空间的定义与使用10.7 事件处埋教学要求tr就常见图形界面控件：境报标签控件的定义与使用，按钿控件的定义，使用，文本控件的定义与使用.窗口的布局与使用:理解其他空间的定义与使用,事件处理.三A按钮控件的定义与使用.难点：窗11的布局与使用,201、2、311.图形坳M1.1 1NumPy向量计匏1.2 Pandas数据分析1.3 MHtp1.ot1.ib与Seaborn可视化分析帙学要求t了解NumPy向值计算:理解Pandas数据分析；掌握Matp1.ot1.ib与Seaborn可视化分析。K点IPandaS数据分析.难点:MatPIOtIib与SeRbCrn可视化分析.44】、2.312.1.1 1数值门期和时间处理1.2 字符串和文本处埋1.3 文件和数据交换教学要求/豺数值日期和时间处卉.：掌握字符串和文本处理:熟悉文件和数据交换.点：字符申和文本处理.JtA字符串和文本处理。6O1、2、313. JKttM13.1 数据库访问13.2 网络编程和通信13.3 并行计算13.4 系统管理教学要求：了解数值11期和时间处理：掌押字符串和文本处理：熟悉文件和数据交换。点：字符串和文本处理.难点：字符申和文本处理.8O1、2.314.机41学习基础1.1 1机器学习的基本概念1.2 机零学习模型性能评估1.3 回归算法1.4 分类算法1.5 聚类算法M.6卷积神经网络教学要求：了解机涔学JJ的基本理论知识；掌握机器学习模型性能评估：掌握回归尊法、分类尊法、聚类算法和卷积神经网络.点；卷积神经网络难点t卷积神经网络46k2.348162实脍,实践或上机部分见表3表3上机项目、上机内容与学时上机项目上机内容和要求上机学时对应的课程目标1.python开发环境配况上机内容t利用Python、pycharn,anaconda和JUPyter实现python语言编程环境的配置,上机襄求：掌握Dy1.hOn编程的配附；能泌利用ID1.E、Pycharm或Jupyter进行编程。212.程序的控制结构上机内容：编程实现if、whi1.e和for控制结构.上机要求；掌握if、uhiIe和for控制结构及嵌套。.21、2、33.异常处理上机内容：编程实现MatP1.otIib与Seaborn的莺尾花数据可视化，上机襄求，不握U”1p1Dt1ib与Seaborn可视化;理那二者优点与缺点。21、2、33.Matp1.ot1.ib.MSeabsn可视化分析上机内容：编程实现Matp1.ot1.ib与SeabOrn的驾尾花据可视化.41、2、3上机要求t掌握NHIP1.O1.1.ib与Seaborn可视化;理解二者优点与缺点。4.卷积神经网络上机内容：编程实现Py1.orch框架下的表积神经网络模型搭建，模型训练，模型保存。上机要求t基于Pytorch框架娟程构建卷积神经网络的层.卷积神经网络的目标函数，卷枳神经网络的训练：理解卷积神经网络的传播61.2、316五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用肩发式、讨论式教学和案例教学、线上线下结合等.结合讨论.案例、视频资源共享、实脸等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生人工智能程序设计的基本理论、基本知识和基本技能,培作学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维，采用教师讲授和学生动手操作的方法：在上机前学生应复习和掌握与本上机有关的教学内容、认真阅读上机指导书：在上机中要严格遵守上机纪律，按操作规程使用仪器：上机结束后,按规定对仪器进行维护保养：每完成一项上机,要认真完成一份上机报告.六'课程资源库I.推荐教材：HIPyIhon语言程序设计基础(第2版).需天.北京：高等教育出版社.2017,2,参考书：11高教版PythOn语吉程序设计冲刺试卷(含刺上卷画第3版.黄天羽.北京:高等教育出版社，2020.(2机器学习律法的数学解析与PyIhOn实现.莫凡.北京：机械工业出版社.2020.3PatternRecognitionandMac