Python 语言中的海龟作图（教学设计）
一、课程基本信息
课程名称：Python 语言中的海龟作图
授课对象：中学生（具备基础计算机操作能力）
授课时长：1 课时（45 分钟）
授课教师：福建省浦城第一中学 傅震宇（信息科技综合组）
课程理念：以 “崇德善学，笃志报国” 为精神指引，结合趣味实践与学科知识，培养学生的编程思维与动手能力。
二、课程目标
（一）知识目标
1.了解 Python 语言的基本简介、核心特点及主要应用领域
2.掌握海龟画图程序的 5 大核心特点（简单易学、坐标明确、动态效果、教育属性、扩展性强）
3.熟悉 Python 安装流程及 “第一个 Python 程序” 的编写与运行
4.学会使用海龟画图的基础语法，能独立完成简单图形绘制
（二）能力目标
1.通过小组合作完成 “绘制五星红旗” 实验，提升团队协作与问题解决能力
2.结合 “绘制冰墩墩” 样例，培养创新思维与编程实践能力
3.借助课后问卷星任务，强化自主学习与知识巩固能力
（三）情感目标
1.激发对 Python 编程及信息科技的兴趣，树立 “科技探索” 意识
2.通过绘制五星红旗，增强爱国主义情怀
3.体会编程与生活、文化的结合，感受信息技术的实用价值
三、课程重难点
（一）教学重点
1.海龟画图的基础语法与坐标体系应用
2.Python 语言的安装与基础程序编写
3.小组合作完成五星红旗绘制的实验流程
（二）教学难点
1.海龟画图中动态效果的实现逻辑
2.复杂图形（如冰墩墩、五星红旗）的代码拆解与编写
3.小组合作中任务分工与协作效率的把控
四、教学准备
1.硬件设备：教师机（连接投影仪）、学生机（每人 1 台，预装 Windows 系统）
2.软件准备：教师提前在学生机上安装 Python（3.8 及以上版本，含 turtle 库）；准备 “问卷星” 课后作业二维码图片，提前发送至班级群或投影展示
3.教学材料：PPT 课件（含 Python 介绍、海龟画图特点、样例代码、实验步骤）；小国旗；小组评价表（见 “课程回顾” 环节）
4.环境布置：将学生按 7-8人 / 组分组，每组确定 1 名组长，提前完成合作标识。
五、教学过程设计（45 分钟）
（一）课程导入：激发兴趣（5 分钟）
目标预告：简要介绍本节课核心任务 —— 认识 Python、学会海龟画图、小组合作画五星红旗，明确学习方向。
（二）Python 语言介绍：奠定基础（8 分钟）
1.Python 简介（2 分钟）：用通俗语言讲解 Python 的起源（1989 年由 Guido van Rossum 开发）、定位（“优雅、明确、简单” 的编程语言），强调其在人工智能、大数据、游戏开发等领域的应用，结合课件中 “智慧课堂、在线学习、学情分析” 等场景，让学生感知 Python 的实用性。
2.Python 特点（2 分钟）：总结 4 大核心特点 —— 语法简洁（类似英语句子，容易理解）、跨平台（Windows/macOS/Linux 都能用）、库丰富（含 turtle 等绘图库，无需重复开发）、适合入门（是很多学校信息课的首选编程工具）。
3.Python 安装与第一个程序（4 分钟）：
o教师演示：在教师机上回顾 Python 安装步骤（重点强调 “Add Python to PATH” 勾选），打开 IDLE（Python 自带编辑器）。
o学生操作：指导学生打开 IDLE，输入 “print ('Hello, Python!')”，点击 “Run” 运行程序，观察输出结果，确保每位学生成功完成 “第一个 Python 程序”，解决个别学生的安装或运行问题。
（三）海龟画图：核心知识讲解（10 分钟）
1.海龟画图程序特点（3 分钟）：结合课件，逐条讲解 5 大特点：
简单易学。
坐标体系明确：展示直角坐标系（原点在屏幕中心，x 轴水平向右，y 轴垂直向上），用 “turtle.goto (50,50)” 举例说明坐标定位。
支持动态效果：运行简单代码（如 “for i in range (4): turtle.forward (100); turtle.left (90)”），让学生观察 “画圆” 动态画图过程。
教育属性突出：强调其专为教学设计，能帮助理解编程逻辑（如循环、条件判断）。
扩展性强：说明可结合数学知识（如角度、图形面积）、艺术设计（如颜色填充）实现复杂效果。
2.基础语法演示（7 分钟）：
教师在 IDLE 中演示核心命令：
移动：turtle.forward(distance)（前进）、turtle.backward(distance)（后退）
转向：turtle.left(angle)（左转）、turtle.right(angle)（右转）
抬笔 / 落笔：turtle.penup()（抬笔，移动不画线）、turtle.pendown()（落笔，移动画线）
颜色设置：turtle.pencolor('red')（画笔颜色）、turtle.fillcolor('yellow')（填充颜色）
学生跟随练习：让学生模仿编写 “画圆”“画玫瑰花瓣” 代码，教师巡视指导，纠正语法错误（如括号、引号遗漏）。
（四）课程样例：进阶参考（5 分钟）
1.展示样例：投影展示 “用海龟画图绘制冰墩墩” 的成品图及核心代码片段（无需逐行讲解，重点展示 “圆形绘制”“颜色填充” 等进阶功能）。
2.思路分析：引导学生思考：“冰墩墩的身体是圆形，怎么用 turtle 画圆？（提示：turtle.circle(radius)）；眼睛是黑色的小圆形，需要先抬笔移动到对应位置再落笔 —— 这就是坐标和抬笔 / 落笔命令的结合”，为后续实验铺垫思路。
（五）课程实验：小组合作实践（12 分钟）
1.实验任务布置（2 分钟）：明确任务 —— 小组合作使用海龟画图绘制五星红旗。
图形要求：红旗为长方形（长与宽比例 3:2），左上角画 5 颗黄色五角星（1 颗大星，4 颗小星环绕）。
分工要求：组长负责分配任务（如 1 人写 “画红旗” 代码、2 人写 “画五角星” 代码。
1 人负责颜色设置与调试），完成后小组共同检查。
2.小组实践与教师指导（8 分钟）：
教师巡视各小组，重点指导：五角星的角度计算（正五角星每个角 108°）、小星相对于大星的位置定位（可提供参考坐标，如大星中心点 (0,50)，小星中心点 (30,30) 等）。
鼓励小组间交流：若某小组卡壳（如 “画五角星报错”），可引导其向相邻小组请教，培养互助意识。
3.成果展示（2 分钟）：邀请 2-3 个小组展示代码运行效果及粘贴好的小国旗作品，简单说明 “分工过程” 或 “解决的问题”，教师给予肯定评价（如 “这个小组的五角星位置很标准，代码里还用到了循环，非常高效！”）。
（六）课程回顾：小组评价与总结（4 分钟）
1.小组评价（2 分钟）：发放小组评价表，从 4 个维度评分（1-5 分）：
2.课程总结（2 分钟）：
知识回顾：Python 的基础应用、海龟画图的核心命令、小组实验的重点（坐标、图形组合）。
情感升华：“今天我们用编程画出了五星红旗，这不仅是一次技术实践，更是对‘笃志报国’精神的践行 —— 希望大家以后能用信息技术，创造更多有意义的作品！”
（七）课后作业：巩固提升（1 分钟）
1.作业布置：引导学生扫描 “问卷星” 二维码，完成 3 类题目：
基础题：Python 安装步骤回顾、海龟画图核心命令填空。
实践题：独立编写 “画一朵花” 的海龟画图代码（提示：用圆形和直线组合）。
思考题：“海龟画图还能用来做什么？举例说明（如绘制校园地图、设计节日贺卡等）”。
提交要求：问卷星作业需在 24 小时内完成，实践题代码可拍照上传至班级群，教师将择优点评。
六、教学反思与改进方向
1.课堂节奏把控：若学生在 “Python 安装” 或 “画五角星” 环节耗时过长，可适当压缩 “课程样例” 讲解时间，确保实验环节有充足时间。
2.差异化教学：针对基础较弱的学生，可提前准备 “基础代码模板”（如已写好 “画红旗” 的框架，只需补充颜色和五角星代码）；针对基础较强的学生，可增加挑战任务（如 “给五星红旗添加文字‘我爱中国’”）。
3.课后反馈：通过问卷星作业分析学生知识掌握薄弱点（如 “坐标体系理解不足”），在后续课程中设计针对性练习（如 “坐标定位小游戏”）。
2.课程总结（2 分钟）：
知识回顾：Python 的基础应用、海龟画图的核心命令、小组实验的重点（坐标、图形组合）。
情感升华：“今天我们用编程画出了五星红旗，这不仅是一次技术实践，更是对‘笃志报国’精神的践行——希望大家以后能用信息技术，创造更多有意义的作品！”
（七）课后作业：巩固提升（1 分钟）
1.作业布置：引导学生扫描“问卷星”二维码，完成 3 类题目：
基础题：Python 安装步骤回顾、海龟画图核心命令填空。
实践题：独立编写“画一朵花”的海龟画图代码（提示：用圆形和直线组合）。
思考题：“海龟画图还能用来做什么？举例说明（如绘制校园地图、设计节日贺卡等）”。
提交要求：问卷星作业需在 24 小时内完成，实践题代码可拍照上传至班级群，教师将择优点评。
六、教学反思与改进方向
1.课堂节奏把控：若学生在“Python 安装”或“画五角星”环节耗时过长，可适当压缩“课程样例”讲解时间，确保实验环节有充足时间。
2.差异化教学：针对基础较弱的学生，可提前准备“基础代码模板”（如已写好“画红旗”的框架，只需补充颜色和五角星代码）；针对基础较强的学生，可增加挑战任务（如“给五星红旗添加文字‘我爱中国’”）。
3.课后反馈：通过问卷星作业分析学生知识掌握薄弱点（如“坐标体系理解不足”），在后续课程中设计针对性练习（如“坐标定位小游戏”）。
总结：
计算思维处于核心素养的抽象构建层，是将感知意识转化为能力素养的重要载体，有针对性地培养学生的计算思维尤为重要。
在课堂教学中，我通过设置编程任务群，给学生布置由易到难的编程任务。学生在完成任务的过程中，学习与重构知识，计算思维得到很好的锻炼。
以“for循环结构”一课为例，在Python编程环境下，我设计了如下任务群：
任务一：运行程序，查看效果
我用Python语言编写绘制10个五角星的程序，命名为“五角星.py”，在课前将此程序通过教师机发送给学生，学生通过运行程序，可以动态地观察到计算机重复绘制10个形状、大小、颜色一致的五角星，从而引出循环的概念。“五角星.py”的执行结果图如图1所示。
图1 “五角星.py” 执行结果图
任务二：阅读代码，发现问题
提问：观察绘制一个五角星的核心代码，阅读这段程序并总结其特点。
回答：程序中出现大量重复的代码，其中t.fd（100）、t.right（144）两句程序出现了5次。
总结：虽然这段程序在一定程度上能达到绘制一个五角星的效果，但由重复代码带来的循环并不理想。能否用更简洁的代码代替这个循环，从而引出循环结构的基本格式以及range（）函数，并对其用法进行深入讲解？
任务三：照猫画虎，优化程序
我继续引导学生根据for循环语句的基本格式，对绘制五角星的程序进行优化改进，使学生进一步熟悉for循环语句的基本格式。
总结：优化前，绘制五角星的核心代码需要10行，优化后只需要3行，学生体会了算法的魅力。
任务四：学以致用，巩固提高
我以广泛应用于建筑、艺术、工业设计等场景中的艺术线条——螺旋线为例，请学生结合所学知识尝试绘制螺旋线，鼓励其学以致用，温故知新。
