教案：平面直角坐标系与Turtle绘图
教案基本信息
课程名称：Python编程第十课 平面直角坐标系与Turtle绘图
授课对象：有一定Python基础的学生（已掌握变量、输入输出、基本运算）
课时安排：45分钟
教学形式：理论讲解 + 实践操作
一、 教学目标
知识与技能：
- 数学知识： 巩固平面直角坐标系的概念，理解点的坐标表示（x, y）。
- 编程知识：掌握导入Turtle绘图模块的方法。学会设置画布大小和坐标系。掌握海龟的基本移动命令（前进、后退、转向、抬笔、落笔）。能够指挥海龟移动到指定坐标点并画点。
过程与方法：
- 通过可视化的绘图操作，将抽象的数学坐标转化为具体的图形位置，建立数形结合的思想。
- 经历“构思-编码-调试-观察”的完整绘图过程。
情感态度与价值观：
- 感受编程绘图的趣味性和创造性，激发学习热情。
- 培养空间想象能力和严谨的坐标思维。
二、 教学重点与难点
教学重点： Turtle模块的基本移动命令；使用goto()方法移动到指定坐标。
教学难点： 理解Turtle坐标系与数学坐标系的对应关系；协调使用抬笔、落笔控制绘图。
三、 教学准备
教师： 安装Python环境的电脑、投影设备、教学课件。
学生： 电脑已安装Python环境（标准库已包含Turtle模块）。
四、 教学过程
（一） 情景导入：从数学坐标到编程绘图（5分钟）
教师活动：
- 在黑板上画出平面直角坐标系，标出点A(100, 50)和点B(-50, -80)。
- 提问：“在数学课上，我们可以轻松地在坐标系中标出这些点。如果我想让计算机在屏幕上自动画出这些点，该怎么办？”
- 展示用Turtle绘图的效果图（一个窗口，海龟移动到指定位置画点）。
- 引出主题：“Python有一个强大的‘小海龟’绘图工具，它就像一个机器人画家，今天我们就学习如何指挥它，在坐标系中精确绘图。”
设计意图：创设任务情境，将抽象的数学问题转化为有趣的编程任务，激发求知欲。
（二） 新知探究：认识Turtle绘图（20分钟）
1. 导入模块与创建海龟
教师讲解：使用Turtle库的第一步是把它“请”到我们的程序里。
代码示例：
python
# 导入turtle模块，并给它起个简单的别名‘t’
import turtle as t
# 创建一个海龟对象，我们给它取名叫‘pen’（画笔）
pen = t.Turtle()
# 可选：隐藏海龟的箭头形状，让它只留下画笔的痕迹
pen.hideturtle()
2. 设置画布（Canvas）
教师讲解：画布就是海龟绘画的舞台。我们可以设置它的大小和标题。
代码示例：
python
# 设置画布大小（宽, 高）和背景颜色
t.setup(width=800, height=600) # 创建一个800×600像素的窗口
t.bgcolor(“lightblue”) # 设置背景色为浅蓝色
t.title(“我的直角坐标系”) # 设置窗口标题
介绍Turtle默认坐标系：
屏幕中心是原点(0, 0)。
向右是x轴正方向。
向上是y轴正方向。
这与数学上的平面直角坐标系完全一致。
3. 海龟的基本移动命令
教师讲解：指挥海龟运动的基本命令。
命令列表（板书）：
| 命令 | 功能 | 示例 |
| forward(d) 或 fd(d) | 向前移动d像素 | pen.fd(100) |
| backward(d) 或 bk(d) | 向后移动d像素 | pen.bk(100) |
| right(angle) 或 rt(angle) | 向右转angle度 | pen.rt(90) |
| left(angle) 或 lt(angle) | 向左转angle度 | pen.lt(90) |
| goto(x, y) | 移动到绝对坐标(x, y) | pen.goto(100, 50) |
| penup() 或 pu() | 抬笔（移动时不画线） | pen.penup() |
| pendown() 或 pd() | 落笔（移动时画线） | pen.pendown() |
| dot(size, color) | 在当前位置画一个点 | pen.dot(10, “red”) |
示例：绘制一条折线
python
pen.pendown() # 落笔，开始画线
pen.fd(100) # 画一条100像素的横线
pen.lt(90) # 左转90度
pen.fd(50) # 画一条50像素的竖线
（三） 核心任务：移动到指定坐标并画点（10分钟）
任务：在坐标系中画出点A(100, 50)和点B(-50, -80)。
教师引导分析步骤：
- 抬笔，移动到A点。
- 落笔，在A点画一个红色的点。
- 抬笔，移动到B点。
- 落笔，在B点画一个蓝色的点。
代码实现：
python
import turtle as t
pen = t.Turtle()
pen.hideturtle()
pen.speed(10) # 设置海龟移动速度（1-10，10最快）
# 画点A(100, 50)
pen.penup() # 抬笔，移动时不画线
pen.goto(100, 50) # 移动到坐标(100, 50)
pen.pendown() # 落笔，准备画图
pen.dot(10, “red”) # 画一个大小为10像素的红色圆点
pen.write(“A(100,50)”, font=(“Arial”, 12, “normal”)) # 在点旁边写上标签
# 画点B(-50, -80)
pen.penup()
pen.goto(-50, -80)
pen.pendown()
pen.dot(10, “blue”)
pen.write(“B(-50,-80)”, font=(“Arial”, 12, “normal”))
# 保持窗口打开，直到用户关闭它
t.done()
关键技巧强调：
penup()和pendown()的配合使用，是实现“移动到某处再画图”的关键。
goto(x, y)是精确定位的核心命令。
t.done()让图形窗口保持打开状态。
（四） 综合应用：绘制坐标系和点（10分钟）
任务：绘制一个更完整的坐标系，并标出几个点。
代码示例（绘制简单的坐标轴）：
python
# … (前面代码同上，导入和初始化海龟)
# 绘制x轴
pen.penup()
pen.goto(-300, 0) # 移动到画布左侧
pen.pendown()
pen.goto(300, 0) # 画一条水平线作为x轴
pen.write(“x”, font=(“Arial”, 14, “normal”))
# 绘制y轴
pen.penup()
pen.goto(0, -200) # 移动到画布底部
pen.pendown()
pen.goto(0, 200) # 画一条垂直线作为y轴
pen.write(“y”, font=(“Arial”, 14, “normal”))
# 画原点
pen.penup()
pen.goto(0, 0)
pen.pendown()
pen.dot(8, “black”)
pen.write(“O(0,0)”, font=(“Arial”, 10, “normal”))
# 现在再画点A和点B…
# … (接上面的画点代码)
t.done()
（五） 课堂练习与巩固（10分钟）
练习1：绘制三角形
任务：已知三角形的三个顶点坐标为A(-100, 0), B(0, 150), C(100, 0)。编写程序，指挥海龟依次走到这三个点，并连接成一个三角形。
提示：使用goto()命令依次移动到各点，并使用pendown()保持画笔落下。
练习2：绘制函数图像上的点
任务：在坐标系中画出函数y = x² 在x从-5到5之间，整数x对应的点。例如(-5,25), (-4,16), … (5,25)。
提示：可以使用for循环遍历x的值，计算y=x*x，然后用goto(x, y)和dot()画点。
（六） 课堂小结与作业（5分钟）
小结：
- Turtle坐标系：与数学坐标系一致，中心为原点(0,0)。
- 核心命令：
import turtle：导入模块。
goto(x, y)：精确定位。
penup()/pendown()：控制是否画线。
dot()：画点。
t.done()：保持窗口。
3.绘图流程：抬笔→移动→落笔→绘图。
作业：
- 基础题： 绘制一个边长为100的正方形，中心位于坐标原点(0,0)。
- 挑战题： 绘制一个由点组成的圆形。提示：利用圆的参数方程（x = r * cos(θ), y = r * sin(θ)），用循环改变角度θ，计算每个点的坐标并绘制。
五、 板书设计
主标题：Turtle绘图与平面直角坐标系
Turtle坐标系：
原点(0,0)：屏幕中心
X轴：向右为正
Y轴：向上为正
核心命令清单：
goto(x, y)
penup() / pendown()
dot(size, color)
forward(d), right(angle)
绘图范式：
python
pen.penup()
pen.goto(x, y)
pen.pendown()
pen.dot(10, “red”)
