模块1 初识Python——搭建环境（教案）-《程序设计基础Python》同步教学（电子工业版）

模块1 课程名称 章名 模块1 初识Python——搭建环境，编写第一个Python程序 教学内容 认识Python语言、编写第一个Python程序 课时 6 项目性质 □演示性 □验证性 □设计性 R综合性 授课班级 授课日期 授课地点 教学目标 （1）初步了解Python的特点，能够列举Python的应用领域； （2）在Windows环境下，完成Python解释器的下载与安装； （3）使用Python自带的IDLE，体验交互式环境下的编程； （4）安装开发工具PyCharm，能够在PyCharm中编写并运行简单程序。 教学重点 （1）安装Python解释器； （2）安装PyCharm开发工具； （3）在IDLE中编写代码； （4）在PyCharm中编写并运行程序。 教学难点 （1）在PyCharm中创建工程及Python文件； （2）在PyCharm中编写程序并运行。 教学准备 （1） 教材：《Python程序设计项目教程--从入门到实践》 （2） 学习平台：超星Python教学平台或职教云Python教学平台 （3） 硬件设备：装有Python开发环境的计算机； （4）教学资源：课件PPT、实训指导书 32 学科网（北京）股份有限公司 教学过程 教学环节 教学内容与过程 （教学内容、教学方法、组织形式、教学手段） 课前组织 （1）在学习平台上发布微课视频让同学们预习； （2）在学习平台上发布上课使用的PPT； （3）在学习平台上发布实训指导书； （4）在学习平台上发布本次课程学习成果检验题目。 课程内容描述 【情景导入】 · 在编写Python程序、领略Python魅力之前，需要先了解Python语言并搭建Python开发环境。 · Python开发环境是我们日后学习的主要阵地，熟悉开发环境会使得我们的学习过程更加顺畅。 【项目分解】 · 为了快速开启Python之门，本模块分解为2个任务。 【任务1.1 认识Python语言】 【任务分析】 · 在动手编程实践之前，我们先走进Python的前世今生，认识这门功能强大的语言；需要完成的具体工作内容如下表所示： 【知识储备】 1.1.1 Python的发展历史 · 1989年，Python的创始人Guido van Rossum决心开发一款新的语言解释器，秉承“明确、简单、优雅”的设计理念，Guido最终设计出一款功能强大而又语法简洁的新语言，并将这门新的语言命名为Python。 · 近年来，随着大数据、人工智能等跨越式领域的发展，Python迸发出新的生机，相关应用呈井喷式增长。 · 由于Python简单易学、功能强大，除了IT专业人员外，众多数据处理人员、办公文员、金融从业者等非IT专业的人员，也开始学习Python以提升工作效率。 · 当前Python早已进入3.X版本的时代，Python的社区蓬勃发展、用户群体剧增。 · 2021年IEEE Spectrum 发布的编程语言排行榜中，Python继续蝉联榜首。（2017年至2021年Python 五连冠！） 1.1.2 Python的特点 如今Python大行其道，究其原因在于它具有以下几个优质特性： · 语法简单、易学。Python语法简洁、优雅，可以使开发人员专注于问题本身。 · 丰富的第三方库。得益于第三方库和简洁的语法，完成同样的任务，Python的代码量远远小于其它编程语言。 · 免费、开源自由的社区环境。Python的社区发达、开源自由，有利于快速解决问题。 · 开发效率高。使用Python进行项目开发，可以节省时间与精力，大大缩短开发周期。 · 当然，任何一门编程语言都有自己的优势和劣势；Python 作为一门解释型语言，具有解释型语言的一些弱点，比如运行速度慢、源代码加密困难等。 1.1.3 Python的广泛应用 · Python作为一种功能强大的编程语言，已经广泛应用于众多领域； · 一些典型的应用场景： · Web应用开发：随着Django、Flask等Web开发框架日益成熟， Python在Web开发领域上升势头明显。 · 自动化运维：Python 编写的系统运维脚本优于普通的shell脚本。 · 数据分析与科学运算：丰富的科学运算库：NumPy、Pandas、SciPy、Sklearn，可以满足数据分析、 · 数据挖掘、科学运算等业务需求。 · 人工智能：作为AI时代的头牌编程语言，在人工智能领域内的机器学习、神经网络、深度学习等方面都有广泛的应用。 · 网络爬虫：处于霸主地位，具有众多优质的第三方库和网络爬虫框架。 · 云计算开发：著名的云计算框架OpenStack即是由Python开发的；可以利用Python深入学习或者进行二次开发。 · 游戏开发：可以用更少的代码描述游戏业务逻辑，从而有效控制代码规模。 【任务1.2 编写第一个Python程序】 【任务分析】 · 编写Python程序之前需要先搭建开发环境。我们将在Windows操作系统中搭建Python开发环境，初步体验Python开发工具：IDLE和PyCharm，并尝试编写第一个可执行的Python程序。具体的工作内容如下表所示。 【知识储备】 1.2.1 安装Python基础环境 · Python基础环境中最重要的就是Python解释器，要想执行Python程序，首先需要安装Python解释器。 · 解释器的作用就像一个翻译官，把Python代码翻译成计算机能够理解的二进制代码，从而让Python程序运行起来。 · 当我们编写完一段Python程序并运行时，Python解释器将读取该程序，翻译给计算机听，计算机执行相应命令，产生最终结果。 · Python官网提供了Python解释器。进入其官网http://www.python.org，选择“Downloads”菜单下的“Windows”选项，即可进入到Windows版本的下载页面。 · 进入Windows版本的下载页面后，需要根据自己的系统版本选择相应的软件包： · 如果使用64位Windows操作系统，选择“Download Windows installer(64-bit)”安装包下载。 · 如果使用32位Windows操作系统，选择“Download Windows installer(32-bit)”安装包下载。 · 下载完成后，双击运行下载的安装文件，弹出Python安装向导的窗口，勾选“Add Python 3.9 to PATH”（自动配置环境变量），然后单击“Customize installation”进行自定义安装。 · 在本页面“Optional Features” 中，保持默认配置，单击“Next”继续安装。 · 在弹出的“Advanced Options”页面中保持默认配置，用户也可以在“Customize install location”一栏中修改Python的安装路径，之后单击“install”继续安装。 · 安装完成后，会弹出安装成功的提示窗口，点击cloese关闭即可，此时我们就完成了Python基础环境的安装。 1.2.2 熟悉Python自带的IDLE · Python自带了一个开发工具——Python IDLE，完全不需要额外的配置即可投入编程工作，简便易用。 · 单击Windows系统的“开始”菜单，找到Python自带的IDLE，点击即可进入到IDLE 交互式开发环境。 · 在该环境下，可以看到当前Python的版本提示信息以及“>>>”提示符。 · 用户可以在“>>>”提示符后面输入Python代码，按回车键后，Python解释器立即在下一行返回执行结果。 · 例如我们在“>>>”提示符后输入10+20，按回车键后，显示计算结果30；在“>>>”提示符后输入print("让我们开始愉快的Python编程之旅吧！")，按回车键后，显示相应文本信息。 · 在IDLE交互式开发环境下，用户输入一行代码，按回车键后，即可看到反馈的结果，非常利于初学者学习。 · 作为Python原生自带的开发环境（工具），IDLE 比较适合简单代码的编写与验证。 · 本教材或其PPT中凡是出现“>>>”提示符的代码，均为IDLE 交互式环境下书写的代码。例如以下形式： >>> 10+20 30 >>> print("让我们开始愉快的Pyhon编程之旅吧！") 让我们开始愉快的Pyhon编程之旅吧！ 1.2.3 体验功能强大的PyCharm · Python自带的IDLE适用于简单代码的编写与验证，而开发稍具规模的项目则需要工程化的、集成化的开发工具。 · 目前比较流行的开发工具有PyCharm、Anaconda、VSCode等。 · PyCharm是一款用于Python工程项目开发的集成开发环境，它自带代码调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等整套工具，可以大幅提升开发效率。此外，PyCharm提供了一些高级功能，以支持Django框架下的专业Web开发。 · 进入PyCharm官网https://www.jetbrains.com/pycharm，单击“DOWNLOAD ”进入下载界面。 · PyCharm有Community社区版和Professional专业版两个版本，其中社区版免费，而专业版则需付费；对于初学者而言，两者差距不大，下载Community社区版即可。 · 下载完毕后，双击运行安装文件，弹出PyCharm安装向导的窗口，单击“Next”进行安装。 · 在下一个页面“Choose Install Location”中，可以修改PyCharm的安装路径，然后单击“Next”继续安装。 · 在弹出的“Installation Options”页面中，勾选“PyCharm Community Edition”以创建桌面快捷方式，勾选“.py”以关联py文件，勾选“Add “bin” folder to the PATH”以更新环境变量；最后单击“Next”继续安装。 · 在弹出的“Choose Start Menu Folder”页面中，单击“Install”正式开始安装。 · 安装完毕后，会弹出提示信息。点击“Finish”关闭即可。此时我们就完成了集成化开发环境PyCharm的安装。 · 在PyCharm中编写程序，首先需要创建工程；在桌面上，找到PyCharm快捷方式并双击打开，在弹出的欢迎界面中单击“New Project”开始创建工程。 · 在弹出的“Create Project”页面中，“location”选项可以指定工程所在的路径及工程项目的名字；单击“Preveiously configured interpreter”，选定已经安装的Python解释器作为PyCharm的解释器；最后单击“Create”按钮创建一个工程项目。 · 一个工程项目，通常由有很多Python文件（拓展名为.py的文件）组成；下面为该工程项目继续创建Python文件。在PyCharm主窗口左侧，选定刚刚创建的工程“pythonProject”，单击鼠标右键，依次选择“New”→“Python File”为该工程创建Python文件。 · 在弹出的“New Python file”窗口中，输入Python文件名“first_python”后，按回车键确认，即可创建Python文件并自动打开该文件。 · Python文件创建并打开后我们可以观察到PyCharm主窗口右侧为代码编辑区域，用来编写Python程序。 · 例如在此区域输入代码：print("开启Python之门，一起探索吧！")，示例如下： · Python文件中的程序编写完成之后需要运行该文件才能查看程序的运行结果。 · 在当前Python文件的代码编辑区域单击鼠标右键（或者同时按Ctrl+Shift+F10），选择Run 'first_python'，即可运行该文件中的程序。 · 程序的运行结果将展示在PyCharm主界面下方的控制台输出区域。 总结评价 本模块首先介绍了Python的发展历史、Python语言的特点，以及Python在大数据、人工智能等各领域的应用情况。为了开发Python程序，我们下载并安装了Python解释器和集成开发环境PyCharm；尝试在Python自带的IDLE交互式环境下编写第一行代码，体验到了IDLE环境下极为简便的开发过程；当然，想要开发稍复杂的项目，则需要使用PyCharm等工程化开发工具；作为初学者，熟悉IDLE与PyCharm开发环境是十分必要的。 $$