《程序设计基础》课程标准
课程概述
课程名称： 程序设计基础
课程代码： （CS101）
适用专业： 计算机科学与技术、软件工程、数据科学与大数据技术、人工智能、物联网工程、电子信息工程等理工科相关专业。
先修课程： 无，或建议具备高中数学基础,具备基本的计算机操作能力。
后续课程： 数据结构与算法、面向对象程序设计、操作系统、计算机网络、数据库原理等。
学分与学时：
- 总学分： 3-4 学分
- 总学时： 48-64 学时
- 理论学时： 24-32 学时
- 实践学时： 24-32 学时
课程性质： 本课程是计算机类及相关专业的入门核心基础课程，是后续所有专业课程的基石，课程旨在培养学生计算思维能力和利用编程解决实际问题的初步能力,强调理论与实践相结合。
课程简介： 本课程以一门主流的高级编程语言（如 Python 或 C++）为载体，系统介绍程序设计的基本概念、基本语法、基本方法和基本技术，课程内容涵盖数据类型、运算符、表达式、控制结构（顺序、选择、循环）、函数、数组、以及简单的文件操作等，通过本课程的学习，学生将掌握程序设计的基本思想和方法，能够独立编写、调试和运行简单的应用程序,并为深入学习专业课程奠定坚实的编程基础。
课程目标
通过本课程的学习,学生应能够达到以下目标：
知识目标：
- 理解程序、算法、数据结构等基本概念。
- 掌握所选编程语言的基本语法规则，包括变量、数据类型、运算符、表达式。
- 熟练掌握程序的三种基本控制结构（顺序、选择、循环）。
- 理解函数的定义、调用、参数传递和返回值。
- 掌握一维和多维数组的定义、初始化和使用。
- 了解文件的基本操作（如打开、读取、写入、关闭）。
- 了解程序调试的基本方法和错误处理的基本思想。
能力目标：
- 能够运用所学知识，分析和解决简单的实际问题,将其转化为算法。
- 能够熟练使用集成开发环境进行代码的编辑、编译、运行和调试。
- 能够运用模块化思想,通过函数设计和调用组织程序代码。
- 具备基本的代码规范和良好的编程习惯。
- 具备初步的阅读和理解他人代码的能力。
素质目标：
- 培养严谨的逻辑思维能力和计算思维能力。
- 培养分析问题、解决问题的科学探索精神。
- 培养自主学习、团队协作和沟通表达的能力。
- 培养创新意识和精益求精的工匠精神。
- 树立正确的学术道德观,尊重知识产权。
课程内容与学时分配
| 序号 | 章节/模块 | 主要教学内容 | 理论学时 | 实践学时 | 重点与难点 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 程序设计入门 | 程序与编程语言概述；2. 开发环境搭建与使用；3. 第一个程序（Hello World）；4. 基本语法（注释、标识符、关键字） | 2 | 2 | 重点： 开发环境使用、程序基本结构。 难点： 从“人话”到“代码”的思维转换。 |
| 2 | 数据与运算 | 变量与常量；2. 基本数据类型（整数、浮点数、字符、布尔）；3. 运算符与表达式（算术、关系、逻辑、赋值） | 4 | 4 | 重点： 数据类型、运算符优先级。 难点： 逻辑运算符的理解与应用。 |
| 3 | 顺序与选择结构 | 顺序结构；2. if 语句（单分支、双分支、多分支）；3. switch 语句（或 match-case）；4. 选择结构的嵌套 |
4 | 4 | 重点： if 语句的各种形式。难点： 复杂条件判断的逻辑表达。 |
| 4 | 循环结构 | for 循环；2. while 循环；3. do-while 循环；4. 循环的嵌套；5. break 与 continue 语句 |
4 | 4 | 重点： for 和 while 循环的应用。难点： 循环条件的设置、循环嵌套的逻辑控制。 |
| 5 | 函数 | 函数的定义与调用；2. 函数参数（值传递、引用传递）；3. 函数返回值；4. 作用域与生命周期；5. 函数的嵌套与递归（简介） | 6 | 6 | 重点： 函数的定义与调用、参数传递。 难点： 参数传递机制、递归思想的理解。 |
| 6 | 数组 | 一维数组的定义、初始化与遍历；2. 数组作为函数参数；3. 二维数组的定义与使用；4. 字符串（作为字符数组） | 4 | 4 | 重点： 数组的定义和使用。 难点： 数组越界、多维数组的内存理解。 |
| 7 | 综合案例与实践 | 小型项目实践（如：学生成绩管理系统、简易计算器）；2. 代码规范与风格；3. 程序调试技巧 | 0 | 6 | 重点： 综合运用所学知识解决实际问题。 难点： 模块化设计、系统调试。 |
| 8 | 文件操作 | 文件流的概念；2. 文件的打开与关闭；3. 文本文件的读写操作 | 2 | 2 | 重点： 文本文件的读写。 难点： 文件路径处理、异常处理。 |
| 合计 | 26 | 32 |
注：学时分配可根据教学语言（如Python学时可能略少，C++可能略多）和具体教学安排进行微调。
教学方法与手段
- 理论与实践相结合： 采用“理论讲授 + 上机实践”的模式,确保每个知识点都有相应的实践环节巩固。
- 案例驱动教学： 以精心设计的、贴近生活的小案例为切入点，逐步引入新知识,激发学生学习兴趣。
- 任务驱动/项目驱动： 在课程后半段，设置综合性项目任务，引导学生分组或独立完成,培养综合应用能力。
- 翻转课堂： 对于部分基础性内容，可要求学生课前通过在线资源（如慕课视频）进行预习，课堂上以讨论、答疑和深化练习为主。
- 在线学习平台辅助： 利用学习通、Moodle、GitHub Classroom等平台，发布教学资源、布置作业、组织讨论、进行过程性考核。
- 代码演示与实时编程： 教师在课堂上进行实时编码演示，展示规范的编程过程和调试技巧，引导学生“看”和“想”。
- 启发式与互动式教学： 鼓励学生提问、讨论，通过提问引导学生思考,而非简单灌输答案。
考核方式与标准
改变单一的期末考试模式，采用过程性考核与终结性考核相结合的方式,全面评价学生的学习过程和综合能力。
| 考核环节 | 占比 | 考核方式 | |
|---|---|---|---|
| 过程性考核 | 平时作业 | 20% | 课后编程练习，考察知识点掌握情况。 |
| 实验报告 | 20% | 每次上机实践后提交实验报告，考察实践能力和规范性。 | |
| 课堂表现 | 10% | 包括出勤、课堂互动、提问、讨论等。 | |
| 终结性考核 | 期末考试 | 50% | 闭卷或半开卷笔试，主要考察基本概念、语法规则和算法设计能力。 |
| 总计 | 100% |
评分标准：
- 90-100分（优秀）： 理论知识掌握扎实，能灵活运用所学知识解决复杂问题，编程能力强，代码规范,实验报告质量高。
- 80-89分（良好）： 理论知识掌握较好，能较好地运用所学知识解决常见问题，编程能力较强,代码较规范。
- 70-79分（中等）： 掌握了基本的理论知识和编程技能，能完成基本的教学要求,但解决复杂问题能力有待提高。
- 60-69分（及格）： 对基本理论和语法有初步了解，能完成简单的编程任务,但存在较多知识盲点和错误。
- 60分以下（不及格）： 未能达到课程基本要求,编程能力薄弱。
推荐教材与参考资料
推荐教材：
- （Python方向） 《Python编程：从入门到实践》（Eric Matthes著），袁国忠译,人民邮电出版社。
- （C++方向） 《C++ Primer Plus》（Stephen Prata著），张海龙等译,人民邮电出版社。
- （通用） 《C程序设计》（第五版），谭浩强著，清华大学出版社。（经典入门教材）
参考资料：
- 各语言官方文档（Python.org, cppreference.com）。
- 在线编程平台：LeetCode, HackerRank, Codeforces。
- 优质在线课程：中国大学MOOC、Coursera、edX 上的相关课程。
- 开源项目代码：GitHub 上的优秀开源项目,供学生阅读学习。
课程实施建议
- 教学团队： 建议由具有丰富教学经验和工程实践背景的教师担任主讲,并配备足够的助教负责实验指导和答疑。
- 教学环境： 配备多媒体教室和计算机实验室，实验室应预装好所需的编程语言、集成开发环境（如 PyCharm, VS Code, Dev-C++）及相关软件。
- 教学资源： 建设课程网站，提供教学大纲、课件、教案、实验指导、代码示例、扩展阅读材料等。
- 持续改进： 定期收集学生反馈，根据技术发展和学生特点，动态调整教学内容和方法,保持课程的前沿性和实用性。
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