****大学
《Python语言程序设计》教案
20-20学年第学期
课程名称:Python语言程序设计
授课教师:
职称:
开课部门:
20**年*月*日
****大学
《Python语言程序设计》教案
授课教师
班级
学时
授课日期
教学任务
项目六:面向对象编程——生态保护模拟系统开发
授课方式
□理论讲授
R理实一体
授课地点
□多媒体教室
R实训室
主要参考资料
教材、Python官方文档、网络技术社区等
教学目标
素质目标:
①培养系统化工程思维(生态系统的模块化建模);
②理解面向对象设计对复杂系统开发的优越性;
③树立绿水青山理念,通过塞罕坝案例强化生态保护责任感。
知识目标:
①掌握类与对象的定义及关系;
②区分实例属性与类属性的作用域;
③理解继承与多态的实现机制;
④掌握Python特有的动态成员机制。
能力目标:
①设计生态实体类;
②通过继承构建多层次生态模型;
③利用多态实现统一环境响应接口。
教学内容
1.面向对象核心思想
-与面向过程对比、类与对象关系
2.属性与方法
-实例/类属性、构造/析构函数、公有/私有方法
3.继承与多态
-单/多重继承、super()机制、运行时多态
4.生态建模实践
-塞罕坝林场系统模拟
重点难点
重点:子类复用父类逻辑、self关键字绑定实例、类映射现实实体
难点:多重继承的调用顺序控制、对象实例化的内存机制
教学方法
启发式教学法、分组讨论法、演示法、案例讨论法
素材资源
R文本素材□实物展示RPPT幻灯片
□音频素材R视频素材R动画素材
□图形/图像素材R网络资源□其他
课后作业
1.设计WildAnimal类:含私有属性__migration_route,公有方法update_route();
2.创建Bird(WildAnimal)子类:重写迁徙方法,模拟候鸟对气温变化的响应。
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教学过程及内容
一、导入新课【约10分钟】
(1)生态工程切入:
塞罕坝林场从荒漠变绿洲的奇迹,需模拟植物生长、动物迁徙等动态交互。面向过程编程以函数为中心分割功能,但难以描述实体间复杂关系;面向对象将数据与操作封装为对象,更贴合生态系统整体性。
(2)范式对比提问:
提问:若新增濒危物种保护模块,面向过程需重构所有函数,面向对象只需扩展子类——为何后者更优?引导学生思考OOP的可扩展性优势。
(3)技术价值关联:
OOP的封装性保障生态数据安全(如私有属性防护敏感数据),多态性统一处理不同物种对环境变化的响应,呼应可持续发展理念。
二、新知识点、技能点讲解【约70分钟】
新课讲解1:面向对象核心思想【约20分钟】
(1)范式演进:
①面向过程:按功能拆解子函数(程序=数据结构+算法),数据与操作分离导致维护困难;
②面向对象:自下而上整合数据与操作为对象,提升复用性。
(2)类与对象关系:
①类:抽象模板;
②对象:类的具体实例;
③内存机制:isinstance()验证对象归属。
(3)Python特性:
Python中万物皆对象(如函数/模块均为对象),支持更灵活的建模。
新课讲解2:属性与方法【约25分钟】
(1)属性分类:
①实例属性:通过__init__()初始化(如self.age=0),前缀self绑定具体对象;
②类属性:类内直接定义(如MAX_AGE=100),被所有实例共享。
(2)方法控制:
①公有方法:对象直接调用;
②私有方法:双下划线开头,仅内部调用;
③动态特性:运行时添加属性。
(3)生命周期函数:
①__init__()构造对象;
②__del__()析构释放资源。
新课讲解3:继承与多态【约25分钟】
(1)继承机制:
①单继承:子类复用父类属性和方法;
②多重继承:逗号分隔多父类,需用super()统一调用父类方法避免冲突。
(2)多态实现:
Python支持运行时多态:同一方法名因对象类型产生不同行为(如react_to_climate()在松树类返回‘针叶减少蒸腾’,在阔叶树类返回‘落叶减少水分流失’)。
(3)接口统一性:
多态允许遍历生态系统列表调用统一接口:
forentityinecosystem:entity.react_to_drought()。
新课讲解4:生态建模实践【约10分钟】
(1)类设计示例:
①Tree基类:含生长率、树高等属性,grow()方法;