我的Python编程笔记

教案：绘制基本图形与循环应用

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教案基本信息

课程名称：Python编程第十一课 绘制基本图形与循环应用
授课对象：有一定Python基础的学生（已掌握变量、循环）
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：

  1. 数学知识： 理解线段、角、封闭图形的概念；掌握正方形、三角形内角和边长的关系。
  2. 编程知识：巩固Turtle模块的基本移动命令。理解循环在简化重复绘图操作中的作用。
  3. 能够使用for循环绘制规则的正方形和三角形。

过程与方法：

  1. 经历从”逐条命令绘图”到”使用循环高效绘图”的思维转变，体验编程中”抽象”和”模式识别”的价值。
  2. 通过绘制几何图形，建立几何属性（边长、内角）与程序参数之间的对应关系。

情感态度与价值观：

  1. 感受代码复用带来的效率提升和简洁美感。
  2. 培养通过逻辑分析解决图形绘制问题的能力。

二、 教学重点与难点

教学重点：使用for循环绘制规则图形；理解图形边数、旋转角度与循环次数的关系。

教学难点：计算绘制封闭图形时海龟需要旋转的角度（外角公式）；协调循环体内的移动和转向命令。

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，已掌握Turtle基本命令。

四、 教学过程

（一） 复习导入：从繁琐绘图到高效循环（5分钟）

教师活动：

  1. 复习Turtle基本命令：”上节课我们学会了用forward()、right()等命令控制海龟移动。”
  2. 提出任务：”现在，我想画一个正方形，边长100像素。谁能用我们学过的命令写出来？”
  3. 学生可能会写出：

python

import turtle as t

pen = t.Turtle()

pen.forward(100)

pen.right(90)

pen.forward(100)

pen.right(90)

pen.forward(100)

pen.right(90)

pen.forward(100)

pen.right(90)

t.done()

4.引导观察：”大家看这段代码，有什么特点？”（重复了4次forward(100)和right(90)）

5.引出主题：”在编程中，重复的工作应该交给循环来处理。今天我们就学习用for循环来画图，让代码变得更简洁！”

设计意图：通过对比，让学生直观感受到循环的必要性和优越性。

（二） 新知探究：用循环绘制正方形（15分钟）

1. 分析绘图模式

教师引导： 绘制正方形的过程可以抽象为一个重复的模式：”前进 → 右转90度”，这个模式重复了4次。

模式识别：

重复内容： forward(100) 和 right(90)

重复次数： 4次（因为正方形有4条边）

2. 使用for循环重构代码

代码实现：

python

import turtle as t

pen = t.Turtle()

pen.speed(5)  # 设置合适的速度

pen.color(“blue”)  # 设置画笔颜色

# 使用for循环绘制正方形

for i in range(4):  # 循环4次，i的值依次为0,1,2,3

    pen.forward(100)  # 前进100像素

    pen.right(90)     # 右转90度

t.done()

代码讲解：

  1. for i in range(4): 表示接下来的缩进代码要重复执行4次。
    1. 每次循环都执行forward(100)和right(90)。
    1. 循环结束后，海龟回到起点，方向与开始时一致。

3. 理解旋转角度：外角的概念

教师讲解：为什么是右转90度？

正方形的每个内角是90度。

海龟转弯时转的是外角。

外角 = 180° – 内角。

对于正方形：外角 = 180° – 90° = 90°。

得出结论： 海龟每次旋转的角度就是多边形的外角度数。

（三） 举一反三：绘制等边三角形（15分钟）

任务：绘制一个边长为100的等边三角形。

教师引导学生分析：

  1. 边数： 3条边 → 循环3次。
    1. 内角： 等边三角形每个内角都是60度。
    1. 外角： 外角 = 180° – 60° = 120°。
    1. 旋转方向： 如果一直右转，每次转120度。

代码实现：

python

import turtle as t

pen = t.Turtle()

pen.speed(5)

pen.color(“red”)

# 绘制等边三角形

for i in range(3):  # 循环3次

    pen.forward(100)  # 前进100像素

    pen.right(120)    # 右转120度（外角）

t.done()

学生实践：运行代码，观察绘制出的三角形。

常见问题调试：如果旋转角度计算错误（比如误用内角60度），图形将无法闭合。引导学生通过调试理解角度的重要性。

（四） 总结规律：绘制任意正多边形（10分钟）

教师引导发现通用公式：

  1. 循环次数 = 边数
  2. 每次旋转角度 = 外角 = 360° ÷ 边数

通用绘制函数：

python

def draw_polygon(sides, length):

    “””绘制正多边形

    sides: 边数

    length: 边长

    “””

    angle = 360 / sides  # 计算外角度数

    for i in range(sides):

        pen.forward(length)

        pen.right(angle)

# 测试绘制正五边形（5条边）

draw_polygon(5, 80)

# 测试绘制正六边形（6条边） 

draw_polygon(6, 60)

（五） 综合应用：创意图形绘制（10分钟）

任务1：绘制正方形序列

python

# 绘制多个逐渐变大的正方形

for size in range(20, 101, 20):  # 边长从20到100，每次增加20

    for i in range(4):

        pen.forward(size)

        pen.right(90)

任务2：绘制彩色三角形图案

python

colors = [“red”, “green”, “blue”, “purple”, “orange”]

for i in range(36):  # 绘制36个三角形，围成一圈

    pen.color(colors[i % 5])  # 循环使用颜色列表中的颜色

    for j in range(3):  # 绘制一个三角形

        pen.forward(50)

        pen.right(120)

    pen.right(10)  # 每个三角形之间旋转10度

（六） 课堂练习与作业（5分钟）

课堂练习：

  1. 绘制一个正八边形（8条边），边长为50像素。
  2. 绘制一个由5个同心正方形组成的图案（使用循环嵌套）。

作业：

  1. 基础题： 编写一个程序，让用户输入边数和边长，程序自动绘制对应的正多边形。
  2. 挑战题： 绘制一个五角星。提示：五角星的每个顶角是36度，需要旋转144度（180-36）来连接各个顶点。

五、 板书设计

主标题： 循环绘制基本图形

核心公式：

循环次数 = 边数

旋转角度 = 外角 = 360° ÷ 边数

代码模板：

python

for i in range(边数):

    forward(边长)

    right(360/边数)

实例计算：

正方形：4边，转90°

三角形：3边，转120°

五边形：5边，转72°

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