課程名稱

(中文) 計算機程式

開課學程

大學部

(英文) Computer Languages

課程代碼

DSCE0416

授課教師

賴宜生

學分數

3

必/選修

必

開課年級

材料一

建議先修科目

無

課程概述 (course description)：
這門課介紹Python程式語言的基本概念與程式設計方法，培養學生運用程式設計進行邏輯思考、問題分析與問題解決的能力。課程內容由Python基本語法開始，依序介紹變數與運算子、基本與進階資料型態、條件判斷、迴圈、函數與模組、例外處理及檔案讀寫等核心概念，並進一步介紹物件導向程式設計，包括類別與物件、繼承及多型等概念。此外，本課程將介紹SymPy、NumPy 及 Matplotlib等常用Python程式庫，使學生具備基本的數學運算、數值資料處理及資料視覺化能力。透過程式範例與實作練習，學生將建立完整的Python程式設計基礎，並培養將程式設計應用於工程與科學問題分析的能力。
This course introduces the fundamental concepts and techniques of programming using Python, with an emphasis on developing students with logical thinking, problem-solving, and computational skills. The course begins with the Python basic syntax, followed by variables and operators, basic and advanced data types, decision-making statements, loops, functions and modules, exception handling, and file input/output. Fundamental concepts of object-oriented programming, including classes and objects, inheritance, and polymorphism, are also introduced. In addition, commonly used Python libraries, including SymPy, NumPy, and Matplotlib, are covered to provide students with basic skills in mathematical computation, numerical data processing, and data visualization. Through programming examples and hands-on exercises, students will establish a solid foundation in Python programming and develop the ability to apply computational methods to engineering and scientific problems.

課程目標 (course objectives)：
1. 引導學生認識Python程式語言的基本概念與程式開發環境
2. 讓學生理解變數、資料型態、運算子及流程控制等基本程式設計概念
3. 培養學生運用函數、模組、資料結構、例外處理及檔案處理進行程式設計的能力
4. 讓學生熟悉NumPy、SymPy 及 Matplotlib等常用Python程式庫，並應用於數值運算、資料處理與視覺化
5. 培養學生運用 Python 解決工程與科學相關問題的能力

教科書

John Hunt, A Beginners Guide to Python 3 Programming, 2nd edition, Springer Nature, Switzerland AG, 2023.

參考書籍

Roozbeh Hazrat, A Course in Python: The Core of the Language, Springer Nature, Switzerland AG, 2023.
Kent D. Lee, Python Programming Fundamentals, 2nd edition, Springer-Verlag London, 2014.

單元主題

內容綱要

對應之學生核心能力

核心能力達成指標

Python語言簡介
The Python programming language

1. 程式語言簡介
2. 安裝python與設定環境
3. 安裝IDE

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

變數與運算子
Variables and operators

1. 變數指定(assignment)
2. 變數型態
3. 命名規則

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

簡單資料型態
Simple data types

1. 字串(strings)
2. 數字(numbers)
3. 布林值(booleans)

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

條件判斷
Decision making

1. 使用If...else
2. 使用match value...case

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

迴圈
Loop

1. 使用while loop
2. 使用for loop
3. 使用break和continue
4. 巢狀迴圈(nested loop)

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

進階資料型態
Advanced data types

1. Lists
2. Tuples
3. Dictionaries

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

函數與模組
Functions and Modules

1. 函數寫作
2. 製作與匯入模組

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

例外控制
Exception handling

1. Exception使用時機
2. 使用try, except, and finally

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

檔案處理
Programming with Files

1. 讀取檔案
2. 寫入檔案

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

使用外部程式庫
Import Libraries

1. The sympy Library
2. The numpy Library
3. The matplotlib Library

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

物件導向設計
Object-oriented programming

1. 建立物件
2. 繼承
3. 多型
4. 匯入類別

P1, P2, P4, P6

以學生報告、期中考、期末考來驗證學生核心能力的達成。

教學要點概述：
1. 教材編選：以ppt檔案呈現教材
2. 教學方式：課堂講授
3. 成績評量方法：甲、Homework 40%，乙、Midterm exam 30%，丙、Final exam 30%。
4. 教學資源：http://elearning.nuu.edu.tw/