在Python教學(xué)中應(yīng)用turtle創(chuàng)意編程實踐

毛華均

創(chuàng)意編程是用編程實現(xiàn)自己創(chuàng)意的過程。在2017年的信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中，計算思維是信息技術(shù)的核心素養(yǎng)。計算思維是指利用計算機科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動。在創(chuàng)意編程中，需要把問題轉(zhuǎn)化為適合計算機表達和處理的形式，并選擇適合計算機處理的方法，利用計算作為工具實現(xiàn)自己的創(chuàng)意。創(chuàng)意編程的目標(biāo)是編程實現(xiàn)自己的創(chuàng)意，其核心也是計算思維。同時創(chuàng)意編程更看重可視化和趣味性，讓編程更有趣，學(xué)生更有成就感。

turtle簡介

Python語言自帶的turtle繪圖包，情景來源是小海龜在海灘上爬行，尾巴在沙灘上拖出線條。利用turtle畫圖具有l(wèi)ogo語言的特征，很適合創(chuàng)意編程。這是因為它有以下特點。

首先是實現(xiàn)簡單。只需要少量函數(shù)就可以完整實現(xiàn)平面上繪圖的功能，學(xué)習(xí)的門檻低。

其次是環(huán)境依賴小。只要安裝了Python語言，就自帶了turtle庫，而且不用設(shè)置，默認就可以用。這樣學(xué)生就不會在環(huán)境搭建等方面耗費精力，把注意力都放在創(chuàng)意編程上。

第三是學(xué)生的發(fā)揮空間大。turtle庫只提供了少量的基本繪圖函數(shù)，一些高級的功能和函數(shù)則沒有涉及。這在思維和創(chuàng)意上給學(xué)生發(fā)揮的空間，有利于他們創(chuàng)造性地解決問題。雖然turtle基本功能簡單，但和Python語言結(jié)合緊密。二者結(jié)合表達能力很強，可以實現(xiàn)很好的效果。

第四是可視化好、趣味性好。turtle在屏幕上面運動，雖然可以通過指定坐標(biāo)繪圖，但也可以直觀地用左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進、后退完成。另外，turtle本身就可以表現(xiàn)出繪畫的過程，從而在某種程序上實現(xiàn)動畫效果。

turtle創(chuàng)意編程教學(xué)模式

基于實現(xiàn)信息技術(shù)核心素養(yǎng)的課程，需要把課程重點放在創(chuàng)作作品、實踐創(chuàng)意編程上。創(chuàng)意編程實踐是重點，知識細節(jié)講解不應(yīng)成為課堂重點。

用turtle創(chuàng)意編程的課程基本模式為：

·以創(chuàng)作難度遞進的項目為教學(xué)主線，整體設(shè)計課程

·根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計貼近學(xué)生的教學(xué)情境

·根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法

·提供有針對性的學(xué)習(xí)資源和樣例

·給出有針對性的技術(shù)支持

·布置難易適中的創(chuàng)意實踐內(nèi)容

·學(xué)生展示作品

教師的主要工作是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情景，有針對性地設(shè)計課堂引入，精講典型案例，提供教學(xué)資源，解答學(xué)生疑問，組織作品展示等。表1中的教學(xué)案例更多是課堂組織和教學(xué)過程的示例。

turtle創(chuàng)意編程學(xué)生作品展示

北大附中的Python教學(xué)中，有一部分內(nèi)容涉及turtle繪圖和刨意編程實踐。從實際情況看，創(chuàng)意編程能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生們的作品很有創(chuàng)意。大家編寫了各種創(chuàng)意程序作品，有靜態(tài)的、動態(tài)的。靜態(tài)創(chuàng)意圖形由點和線構(gòu)成，如果設(shè)置好顏色和筆畫粗細，也可以有很好的效果。

創(chuàng)意編程作品1：卡通小人

創(chuàng)意編程作品常常來源于學(xué)生生活中喜歡的事物，如飾品。這個繪制卡通的程序只用了簡單的圓和線，但大小比例和形態(tài)都是學(xué)生喜歡的樣子。程序只用到了順序結(jié)構(gòu)和循環(huán)，但作品透出濃濃的學(xué)生風(fēng)，很有創(chuàng)意。

創(chuàng)意編程作品2：機器人園丁

機器人也是學(xué)生喜歡的主題，如下面的正在給草地上的花精心澆水的盒子機器人。這個程序的童趣很濃，一是作品本身的內(nèi)容和風(fēng)格，二是代碼很有初學(xué)者特點，如：在畫機器人的頭啊時，用的都是順序結(jié)構(gòu)，一點一點通過絕對坐標(biāo)值確定位置，導(dǎo)致程序代碼有200多行。作為一個初學(xué)者，為了畫出澆水的效果，試了很多方法，最后模索出了用描點畫函數(shù)曲線的方法。

創(chuàng)意編程作品3：坦克

軍事元素也是學(xué)生喜歡的主題。雖然只會畫簡單的幾何圖形，但也能靜下心來一點一點調(diào)試，畫出了下面的坦克作品。雖然作品的編程風(fēng)格很初級，基本只使用順序結(jié)構(gòu)，但學(xué)生小心地不厭其煩地調(diào)整各個畫圖語句的數(shù)值，拼出坦克酌效果，從中可以看到學(xué)生的興趣、專注和精益求精的精神。

創(chuàng)意編程作品4：超級馬里奧

這個學(xué)生明顯是《超級馬里奧》的玩家，蘑菇、馬里奧都是由一個一個像素點構(gòu)成，但還原度很高。編寫這個程序，學(xué)生需要投入大量的熱情，因為這個程序有700多行。程序中用到了很多自定義函數(shù)，所以主程序很短，結(jié)構(gòu)清晰，代碼中用到了太多的坐標(biāo)數(shù)值，有些影響可讀性。但代碼的注釋較多，又改善了代碼的可讀性。

創(chuàng)意編程作品5：烏龜畫圖板

這是一個繪圖應(yīng)用程序。繪圖方式很有特點，先利用鍵盤上的方向鍵移動烏龜標(biāo)志。再按P鍵，用前景色繪制1個邊長25×25的正方形色塊。如果按e鍵則會用白色繪制1個邊長25×25的白色正方形色塊（擦除）。按y/h、u/j、i/k分別增加和減少前景色的紅色分量、綠色分量、藍色分量，用RGB函數(shù)合成顏色合為前景色，并把前景色效果顯示在繪圖板的右下方。

如果學(xué)生學(xué)會用遞歸解決問題，則他們還可以利用遞歸創(chuàng)作一些有趣的作品。這種作品明顯地具有自相似的特點。

創(chuàng)意編程作品6：小蟲子

這個同學(xué)畫的小蟲子主要由若干個不同大小和位置的圓構(gòu)成。

創(chuàng)意編程作品7：樹

遞歸加上創(chuàng)意，可以畫出各種風(fēng)格和形態(tài)的樹。

下面這棵愛心樹引入了隨機，每次運行的愛心分布是不一樣的。

表1

教學(xué)課題

PytHon中的自定義函數(shù)

函數(shù)是程序語言教學(xué)中的一個難點。除了語法規(guī)范外，更難的是學(xué)會把大問題分解為小問題的解決問題的思路。學(xué)生前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過程序的3種控制結(jié)構(gòu)和常見繪圖語句。本課引入函數(shù)的定義和使用。借助PytHon的turtle繪圖庫，可以讓學(xué)生在有趣的創(chuàng)意編程實踐中學(xué)習(xí)函數(shù)的定義和使用，經(jīng)歷利用函數(shù)解決問題的過程。這是函數(shù)的第1節(jié)課，所以變量的定義域等其他細節(jié)可以在下節(jié)課講或?qū)W生遇到時告訴他。

教學(xué)目標(biāo)

（1）了解函數(shù)的定義和調(diào)用。

（2）在創(chuàng)意編程實踐中，體會函數(shù)的定義和調(diào)用方法。

（3）通過創(chuàng)意編程實踐，了解利用自定義函數(shù)解決問題的一般過程和方法。

（4）通過創(chuàng)意編程實踐，增強利用函數(shù)優(yōu)勢分解和解決問題的意識。

教學(xué)準(zhǔn)備

準(zhǔn)備Python自定義函數(shù)的相關(guān)資料，重新組織成學(xué)生容易看懂、重點突出的學(xué)習(xí)材料。放在學(xué)生容易獲取的地方。

教學(xué)引入的案例（學(xué)生前幾次課的作品）和一些優(yōu)秀的turtle繪圖案例。

教學(xué)過程