人工智能技术能力培养新形态系列教材
AI+程序设计基础与实践
（Python语言）
张洪民 杨国宾 主 编
高玉昱 李方文 王 田
程 超 王丽媛
副主编
清华大学出版社
北京
内 容 简 介
本书从零开始介绍 Python 程序设计的基础知识和实战技巧，主要内容分为11个项目32个任务，涵
盖 Python 从入门到高级应用的完整路径。本书以浅显易懂的方式讲解复杂抽象的编程概念，并采用“项
目引领、任务驱动”的方式阐述相关问题，进而帮助读者深入理解 Python 程序设计的知识并具备 Python
编程的能力。同时，本书注重将AI技术融入编程实践，提升读者的人工智能素养。
本书适合作为高等职业院校不同专业Python 程序设计课程的配套教材，也可供无编程经验的初学者
使用。
本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。
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图书在版编目（CIP）数据
AI+程序设计基础与实践：Python语言 / 张洪民，杨国宾主编. -- 北京：
清华大学出版社，2026. 8. -- (人工智能技术能力培养新形态系列教材).
ISBN 978-7-302-72510-7
Ⅰ. TP18；TP312.8
中国国家版本馆CIP数据核字第2026NW4808号
责任编辑：郭丽娜
封面设计：曹 来
责任校对：李 梅
责任印制：宋 林
出版发行：清华大学出版社
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印 装 者：河北龙大印务有限公司
经 销：全国新华书店
开 本：185mm×260mm 印 张：13 字 数：311千字
版 次：2026年8月第1版 印 次：2026年8月第1次印刷
定 价：49.00元
产品编号：111916-01
前 言
在数字化浪潮席卷全球的时代背景下，Python编程语言以其简洁、高效和广泛的
应用性，已成为数据分析、机器学习、网络开发等领域的主流工具，其在高等职业教
育中的地位也显著提升。“Python程序设计基础”已被多所院校作为计算机类专业的
核心必修课，并逐步向非计算机专业拓展。
高等职业院校的学生大多无编程经验，他们需要一种易学、实用的编程入门教
材，为以后高阶课程的学习打下基础。然而，一方面，传统编程教材往往偏重理论，
缺乏项目驱动和实际应用，导致学生学习兴趣不高、技能迁移能力较弱；另一方面，
职业教育强调“以就业为导向”，要求课程融入行业场景，如金融数据监控、网络爬
虫等新兴应用。同时，“AI赋能教学改革”要求将人工智能元素融入教材，帮助学生
理解Python在AI时代所扮演的角色。目前市场上的教材无法满足以上需求。作为一
线教师，本书编写团队曾参与多项信息化教学改革项目，深刻认识到现有教材的不
足：内容脱离实际，框架不利于任务分解，缺乏素养教育元素的融入。因此，本书旨
在通过项目式教学模式，构建从基础到应用的完整体系，帮助学生从“会写代码”向
“能解决问题”转型，最终培养出具备创新思维和跨领域能力的复合型人才。
本书以项目为引领，主要内容分为11个项目32个任务，涵盖Python从入门到
高级应用的完整路径。这种设计源于任务驱动教学理念，每个项目对应一个独立的
工作场景，层层递进，便于学生通过实践掌握知识。项目1作为开篇，介绍Python
的发展历程、语言特点和技术特性，并讲解环境搭建与测试，帮助零基础学生快速
上手；项目2聚焦Python语法元素，如变量、保留字、缩进规则，以及input()、
print()等基础交互函数，通过项目培养学生的数据处理能力；项目3至项目6逐步深
入核心语法，包括条件分支、循环结构、函数定义与模块化设计，以及列表、元组、
字典、集合等数据结构的应用，每个项目结合实际案例，如成绩管理系统、猜数字游
戏等，强调代码的可读性和调试技巧；项目7讲解了文件读写，融入数据持久化概念，
帮助学生处理真实数据流；项目8帮助读者学习程序绘画；项目9和项目10则聚焦
应用创新；项目11讲解了Socket编程、Flask Web框架、Requests与BeautifulSoup
爬虫技术，构建实时金融监控系统，融入AI元素（如股票价格预测模拟），并强调网
络安全与合规爬取。本书还融入了素养目标，如培养学生严谨规范的编程习惯、提升
问题排查能力、建立开源社区意识等。每个项目配备实施任务单、代码示例、课后习
题和项目过程检查单，便于教学实施和自学评估。
本书具有以下特点。
（1）采用项目引领和任务分解教学法，摒弃传统章节式结构，每个项目模拟真实
工作任务，如简易购物车、金融爬虫等，学生可通过“做中学”快速积累经验，有助
于提升就业竞争力。
（2）注重AI与信息化融合，讨论PEP20“Python之禅”原则，引导学生追求代码
美学。同时，高级项目强调跨领域应用，如使用Flask构建Web服务，帮助学生适应
新兴领域。
（3）内容浅显易懂，针对零基础学生，使用图表和代码示例逐行解析，避免其不
理解生涩的抽象概念。同时，提供错误示例与改进建议，培养其代码调试思维。
本书提供了相应的课程标准、课件PPT、教学计划、教案、源代码、微课视频
（同时为鲁班工坊教学使用）、课后习题参考答案等数字教学资源。
本书由张洪民、杨国宾任主编，高玉昱、李方文、王田、程超、王丽媛任副主
编，全书由张洪民统稿。尽管编著者倾注心血，但限于经验与视野，书中难免存在疏
漏与不足之处，欢迎广大读者、教师和专家批评指正。希望本书能为高等职业院校的
课程改革贡献力量，助力更多学生在AI时代扬帆起航。
课后习题参考答案
源代码
编著者
2026年6月
Ⅱ
目 录
项目1 Python概述与开发环境搭建…………………………………………………………1
任务1.1 Python全景探秘——从语言本质到生态魅力……………………………………2
任务1.2 Python开发环境搭建与测试………………………………………………………8
项目2 基本数据类型与运算——简易购物车系统…………………………………………13
任务2.1 语法元素认识与实践………………………………………………………………14
任务2.2 输入/输出功能实现………………………………………………………………22
任务2.3 购物车功能集成……………………………………………………………………28
项目3 程序控制结构——智能数字猜谜游戏………………………………………………35
任务3.1 设计游戏逻辑………………………………………………………………………36
任务3.2 实现用户交互和异常处理…………………………………………………………41
任务3.3 优化输出和游戏体验………………………………………………………………43
项目4 元组与列表——大学课程表管理器…………………………………………………53
任务4.1 使用列表存储课程日程……………………………………………………………54
任务4.2 使用元组配置课程细节……………………………………………………………60
任务4.3 优化课程数据处理…………………………………………………………………62
项目5 字符串与字典——校园环保活动管理系统…………………………………………67
任务5.1 使用字符串处理活动信息…………………………………………………………68
任务5.2 使用字典存储活动日程……………………………………………………………72
任务5.3 优化活动查询和统计使用字典存储活动日程……………………………………78
项目6 函数和代码复用——校园社团活动报名系统………………………………………86
任务6.1 定义函数处理报名信息……………………………………………………………87
任务6.2 使用字典和函数管理活动数据……………………………………………………91
任务6.3 优化报名统计和展示………………………………………………………………95
项目7 文件操作和数据格式化——《红楼梦》文本分析系统…………………………106
任务7.1 读取和写入文本文件……………………………………………………………107
任务7.2 统计关键词和人物出现频率……………………………………………………109
任务7.3 使用jieba分词和WordCloud生成词云………………………………………117
项目8 Python数字绘画——海龟赛跑游戏………………………………………………126
任务8.1 turtle基础操作……………………………………………………………………127
任务8.2 循环图形设计与嵌套图案构建…………………………………………………130
任务8.3 创意项目：海龟赛跑游戏………………………………………………………133
项目9 计算机视觉应用实战——校园风光照片处理系统………………………………139
任务9.1 读取和显示校园照片……………………………………………………………140
任务9.2 处理颜色空间和绘制标识………………………………………………………144
任务9.3 实现算术、逻辑运算和几何变换………………………………………………148
项目10 数据可视化Matplotlib与Seaborn——校园活动数据可视化系统……………159
任务10.1 使用 Matplotlib和Seaborn 绘制柱形图、饼图、折线图…………………160
任务10.2 分析数据分布和回归趋势……………………………………………………165
任务10.3 使用 Plotly和Bokeh 设计交互式仪表板……………………………………169
项目11 网络编程与爬虫——金融数据实时监控系统……………………………………179
任务11.1 使用Socket实现客户端与服务器通信………………………………………180
任务11.2 使用 Flask 构建 Web 服务展示金融数据……………………………………187
任务11.3 使用爬虫获取实时金融数据…………………………………………………189
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Ⅳ
