本书为“十五五”普通高等教育人工智能通识教育系列教材之一，是《计算与人工智能》（王鹏远等编著，中国铁道出版社有限公司出版）的配套实践教材。本书依据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会（现已更名为教育部高等学校计算与智能教学指导委员会）编制的《高等学校人工智能通识课程体系与实施建议》，结合普通高等学校的实际情况编写，基于“四新”人才培养理念，立足计算素养培育，帮助学生深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术及其基本应用，为今后的专业学习和工作奠定坚实基础。
全书共 10个实验：可视化计算、 Python程序设计、数据分析与数据可视化、分类算法的应用、一元线性回归的应用、k-均值聚类算法的应用、AIGC-DeepSeek的使用、神经网络的应用、计算机视觉的应用、自然语言处理的应用。书中每个实验都包含明确的实验学时、实验目的、相关知识、实验范例和实验要求五部分内容。
本书适合作为普通高等院校非计算机类专业人工智能通识课程的实践教材，也可以作为人工智能爱好者的入门教材。

       本书依据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会（现已更名为教育部高等学校计算与智能教学指导委员会）编制的《高等学校人工智能通识课程体系与实施建议》，结合普通高等学校的实际情况编写，帮助学生夯实基础计算认知，深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术及其基本应用，为今后的专业学习和工作奠定坚实基础。
        目前，以深度学习、生成式人工智能为代表的新一代信息技术正以前所未有的速度和广度重塑全球经济结构、社会形态与创新模式。从智能制造到智慧医疗，从金融科技到数字人文，人工智能已成为驱动各行业转型升级的核心引擎。
本书是河南省高等教育教学改革研究与实践项目成果，是《计算与人工智能》（王鹏远等编著，中国铁道出版社有限公司出版）的配套实践指导教材，所有实验内容均为一线教师授课使用的原创代表性经典案例，贴合“四新”人才培养要求，有助于学生更好地理解计算思维和人工智能。
        本书立足计算素养培育，从计算思维的培养入手，围绕人工智能“数据、算力和算法”这三要素组织内容，旨在为读者提供一个全面、系统的学习框架，帮助读者深入理解计算思维的本质，了解人工智能的核心技术，并探索其在实际应用中的广阔前景。本书的最大特色在于其理论讲解深入浅出，避免使用晦涩难懂的专业术语和大量烦琐的公式，结合生动的实例和直观的图表，帮助读者轻松理解并掌握相关知识。全书共 10个实验，其中可视化计算和 Python程序设计旨在培养学生的计算思维能力；其余 8个实验旨在培养学生使用人工智能技术解决实际问题的能力。书中每个实验都包含明确的实验学时、实验目的、相关知识、实验范例和实验要求五部分内容。由于实验学时限制，本书仅规定了最基本的实验内容，教师可以根据课堂的教学进度增加一些实验练习题目。另外，本书实验所采用的人员名单及相关数据均为虚构。
        本书由郑州轻工业大学程静、李萍、王鹏远、孙占锋、陈嫄玲、高璐、郭瑞和张婷共同编著。其中，实验 1和实验 9由程静编著；实验 2由孙占锋编著；实验 3由陈嫄玲编著；实验 4和实验 5由李萍编著；实验 6由高璐编著；实验 7由王鹏远编著；实验 8 由李萍、张婷编著；实验 10 由郭瑞编著。包空军和张凯为本书的编写提供了部分案例和素材。程静、王鹏远负责全书的统稿和组织工作。本书的编写和出版得到了郑州轻工业大学、河南省高等学校计算机教育研究会、河南省人工智能学会、中国铁道出版社有限公司的大力支持和帮助，在此由衷地向他们表示感谢 !
        由于编著者水平有限，书中难免会有疏漏和不妥之处，敬请各位读者批评指正。
        编著者
        2026 年 4 月

实验1 可视化计算1
实验1.1 Raptor的基本操作 1
一、实验学时  1
二、实验目的  1
三、相关知识  1
四、实验范例  16
五、实验要求  22
实验1.2 Raptor的子程序调用23
一、实验学时  23
二、实验目的  23
三、相关知识  23
四、实验范例  25
五、实验要求  28

实验2.Python程序设计 29
实验2.1 Python运行环境IDLE的使用29
一、实验学时  29
二、实验目的  29
三、相关知识  29
四、实验范例  30
五、实验要求  31
实验2.2 Python的数据类型与运算符31
一、实验学时  31
二、实验目的  31
三、相关知识  31
四、实验范例  32
五、实验要求  33
实验2.3 Python的流程控制 33
一、实验学时  33
二、实验目的  33
三、相关知识  33
四、实验范例  34
五、实验要求  35
实验2.4 函数 35
一、实验学时  35
二、实验目的  35
三、相关知识  35
四、实验范例  36
五、实验要求  37
实验2.5 Python文本文件的操作 37
一、实验学时  37
二、实验目的  37
三、相关知识  37
四、实验范例  37
五、实验要求  38

实验3 数据分析与数据可视化 39
一、实验学时  39 
二、实验目的  39
三、相关知识  39
四、实验范例  43
五、实验要求  55

实验4 分类算法的应用 56
一、实验学时  56
二、实验目的  56
三、相关知识  56
四、实验范例  61
五、实验要求  68

实验5 一元线性回归的应用 69
一、实验学时  69
二、实验目的  69
三、相关知识  69
四、实验范例  79
五、实验要求  88

实验6 k-均值聚类算法的应用 89
一、实验学时  89
二、实验目的  89
三、相关知识  89
四、实验范例  96
五、实验要求  107

实验7 AIGC-DeepSeek的使用  108
一、实验学时  108
二、实验目的  108
三、相关知识  108
四、实验范例  111
五、实验要求  115

实验8 神经网络的应用 117
一、实验学时  117
二、实验目的  117
三、相关知识  117
四、实验范例  122
五、实验要求  130

实验9 计算机视觉的应用 131
一、实验学时  131
二、实验目的  131
三、相关知识  131
四、实验范例  135
五、实验要求  142

实验10 自然语言处理的应用 143
一、实验学时  143
二、实验目的  143
三、相关知识  143
四、实验范例  147
五、实验要求  155
参考文献  158 

程静，硕士，副教授，中共党员，现任教于郑州轻工业大学工程训练中心。主要研究方向计算机应用。近年来主授课程包括计算机应用基础、大学计算机、程序设计技术（C语言VB）。参与“计算机应用基础”“程序设计技术”两门课程的河南省省级精品课程的建设工作。近年来共发表论文10余篇，参与的项目获得河南省科学技术进步奖二等奖一项，通过河南省科技厅鉴定项目若干，主编、副主编、参编教材及实习指导教材10余部。指导学生参加中国大学生计算机设计大赛，并分别荣获二等奖、三等奖。李萍，中共党员，讲师，现任教于郑州轻工业大学工程训练中心。主授课程包括大学计算机、程序设计技术（Python）等。多次获得校级“优秀教师”“文明教师”“优秀共产党员”“建功立业先进个人”等荣誉称号。积极参与课程改革相关的教改活动，其中获得校级教学成果一等奖一项，河南省教育厅信息技术教育优秀成果二等奖一项，校级鉴定项目若干。参与省级精品课程、省级精品资源共享课建设、省级本科高校课程思政样板课程等若干项目；指导学生参加“中国大学生计算机设计大赛”，多次获得国家级、省级奖项。王鹏远，中共党员，副教授，硕士生导师，现任郑州轻工业大学工程训练中心计算机基础教学部主任。主要研究方向智能计算、地理信息系统等。主授课程包括：计算机应用基础、大学计算机、程序设计技术（Python）、计算图形学等。主编、参编教材10余部，其中包含省级规划教材和省级新工科新形态教材等。以第一作者发表科研论文10余篇，其中中文核心期刊4篇，SCI检索4篇。主持河南省科技厅科研成果鉴定3项，参与河南省科技攻关项目1项，其中2个项目获得河南省教育厅科技成果奖；主持横向项目2项。发表国家发明专利4项，其中1项已成果转化。本书由程静、李萍、王鹏远等编著。

（1）实用性强，实验设置合理，选例由浅入深，引导学生逐步学会程序设计、数据管理与分析、大模型技术应用等技能，并学以致用解决实际问题；
（2）案例生动：精选贴近实际场景的案例，通过有趣的实例，实现程序设计、数据库系统、数据分析等多种信息技术的轻松入门；
（3）知识拓展：实验进行分层设计，从基本实验到拓展性设计初步提升学生的应用能力。