****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；