翻轉(zhuǎn)課堂模式下“Python”課程教學(xué)資源的建設(shè)探索

摘 要：在翻轉(zhuǎn)課堂模式下為充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)“Python”語言的主動性，文章結(jié)合學(xué)生對圖形、動畫、游戲的興趣，利用Turtle庫，設(shè)計實現(xiàn)了一系列教學(xué)資源，用于學(xué)生線上學(xué)習(xí)，為學(xué)生的主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)探索一條合適的道路。

關(guān)鍵詞：“Python”教學(xué);圖形動畫案例;Turtle庫

0 ? 引言

“Python”語言是一種解釋型高級語言，具備可移植、跨平臺、面向?qū)ο蟮忍攸c，運用場景也越來越廣泛[1]。目前，隨著翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的推廣，線上線下混合教學(xué)模式被充分應(yīng)用[2]。為適應(yīng)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，需要建設(shè)相應(yīng)的教學(xué)資源，為學(xué)生的線上學(xué)習(xí)提供幫助。如果只是采用傳統(tǒng)的程序語言教學(xué)方式，既無法充分發(fā)揮“Python”語言的特性，也無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。圖形動畫形式的案例生動有趣，容易讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴，很多程序語言教學(xué)已經(jīng)引入圖形動畫案例[3-5]，用于C語言的案例教學(xué)，也有教師運用將圖形動畫案例應(yīng)用于“Java”課程的教學(xué)過程中。文章充分利用“Python”中Turtle庫強大的圖形功能，設(shè)計一系列教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)意，培養(yǎng)綜合開發(fā)能力，其中包括一個基于Turtle庫的圖形動畫綜合案例作為教學(xué)的主線資源，內(nèi)容涵蓋“Python”基礎(chǔ)知識。之后提供一組從簡單到復(fù)雜、從基本圖形到組合圖形、從靜態(tài)圖形到圖形動畫的案例庫用于輔助教學(xué)。為方便初學(xué)者學(xué)習(xí)Turtle庫圖形基本操作，還設(shè)計實現(xiàn)了一個所見即所得的軟件平臺，學(xué)生實時繪制圖形，相應(yīng)“Python”代碼自動生成。3個教學(xué)資源配合使用，有助于學(xué)生快速入門、學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，并激發(fā)創(chuàng)意，設(shè)計出具有個人特色的綜合程序。

1 基于Turtle庫的圖形動畫案例

圖形動畫案例是基于Turtle庫繪制傳統(tǒng)中國結(jié)，在畫布上形成四個不同尺寸、不同坐標(biāo)的中國結(jié)，并以一定速度一定方向進行運動，運動到一定位置后停止下來，頂部中心顯示紅色文字幸福中國結(jié)。

案例涵蓋“Python”的課程內(nèi)容，如常用類庫Turtle的應(yīng)用，函數(shù)調(diào)用、函數(shù)定義、條件語句、循環(huán)語句、數(shù)據(jù)類型與變量、運算符與表達式、列表與字典及鍵盤事件處理等內(nèi)容。案例被分解成若干個部分，每部分涉及一到兩個知識點，按照開發(fā)順序安排學(xué)習(xí)內(nèi)容。構(gòu)建學(xué)習(xí)網(wǎng)站，將拆分的知識點與案例分步開發(fā)形成各個微課程，包括微課講解知識點及分案例視頻、知識點內(nèi)容PPT和案例代碼。

根據(jù)案例開發(fā)順序，第一部分先介紹基本數(shù)據(jù)類型、運算符與表達式，為后續(xù)中國結(jié)的開發(fā)準(zhǔn)備基礎(chǔ)知識。第二部分展開函數(shù)的學(xué)習(xí)，將單個中國結(jié)的繪制分解成5部分，分別定義為一個函數(shù)，并使用一個主函數(shù)調(diào)用這5個部分完成一個整體中國結(jié)的繪制。函數(shù)體部分應(yīng)用Turtle庫函數(shù)進行線條、圓環(huán)等的繪制，學(xué)習(xí)用基本圖形組成復(fù)雜圖形。第三部分展開控制結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。在選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)中對每部分內(nèi)容進行拓展，對中國結(jié)結(jié)心的拓展是應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)繪制交叉的兩個方向各11條紅線。對邊緣及底部穗的拓展主要應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)進行多個圓環(huán)及多條垂直紅色直線的繪制。第四部分是列表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。單個中國結(jié)繪制后，可以應(yīng)用列表存儲4個中國結(jié)的大小與位置并利用選擇結(jié)構(gòu)控制中國結(jié)的停止位置。在過程中教會學(xué)生進行問題分解、模塊化程序設(shè)計、程序擴展的方法，讓學(xué)生參與到精益求精，不斷打磨作品的過程中。

2 基于Turtle庫的圖形動畫案例庫軟件平臺

案例庫軟件平臺充分利用“Python”具備的豐富的開源庫，實現(xiàn)一系列圖形動畫案例，由簡單到復(fù)雜，將各種知識點貫穿其中，既可作為線上教學(xué)資源，又可以作為課堂教學(xué)案例使用。案例的多樣可以幫助學(xué)生看到各種形式程序的運行效果與實現(xiàn)方法，激發(fā)學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)意，開發(fā)出具備個人特色的綜合案例程序。設(shè)計并實現(xiàn)若干基于Turtle庫圖形動畫小游戲案例庫，并利用tkinter庫中的菜單對所有案例加以整合，形成一個相對完整的案例庫軟件平臺。

在菜單中，點擊每個菜單項即啟動一個圖形動畫案例。提供的主要案例有：Turtle繪圖坐標(biāo)示意圖、角度示意圖，通過這兩個圖可以了解繪圖坐標(biāo)系相應(yīng)知識，為后續(xù)學(xué)習(xí)Turtle庫函數(shù)中的角度、坐標(biāo)參數(shù)奠定基礎(chǔ)?；緢D形案（如畫圓、畫線、畫圓柱）可以幫助學(xué)生直接了解基本圖形繪制函數(shù)的具體使用方法以及簡單組合方法。繪制三角形的案例可讓學(xué)生了解如何用循環(huán)語句結(jié)合繪圖函數(shù)繪制組合圖形。蘇州地鐵示意圖可讓學(xué)生理解如何用基本圖形函數(shù)繪制一個實用的圖形并學(xué)習(xí)文字在圖形界面的輸出方法。彩色烏龜、國旗圖形可以學(xué)習(xí)到運用基本圖形函數(shù)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等繪制生活中的實際圖案，并為后續(xù)的動畫設(shè)計奠定圖形基礎(chǔ)。幸福中國結(jié)為學(xué)生提供一個涵蓋所有知識點的圖形動畫程序，為學(xué)生設(shè)計自己的動畫游戲程序奠定了一個基礎(chǔ)。彈球游戲改版程序2中使用了一個室內(nèi)場景，放置高腳椅、中國結(jié)及玫瑰花圖案，一個彈球在場景中來回運動。這個案例讓學(xué)生感受如何綜合運用單個圖形繪制復(fù)雜場景、并結(jié)合動畫游戲代碼完成綜合程序。使用這樣一個案例庫，可以讓學(xué)生借鑒到如何利用基本圖形進行復(fù)雜創(chuàng)意，從簡單到復(fù)雜、從單個圖形到綜合運用，有助于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意，并互相啟發(fā)，不斷提升設(shè)計開發(fā)能力。學(xué)生可以一邊觀察程序的運行效果，一邊查看程序代碼，不斷對比感受，掌握程序的學(xué)習(xí)。

3 Turtle庫函數(shù)幫助軟件

Turtle庫目前的學(xué)習(xí)資料多數(shù)是以網(wǎng)站形式提供文字方法說明以及案例示例，為方便初學(xué)者以所見即所得方式直觀方便學(xué)習(xí)Turtle庫函數(shù)及相關(guān)“Python”基礎(chǔ)知識，設(shè)計實現(xiàn)一個幫助軟件。使用Java的圖形界面開發(fā)技術(shù)，參考Windows畫筆程序的繪圖界面，結(jié)合turtle庫中的相關(guān)繪圖函數(shù)而設(shè)計。界面上模擬畫筆程序，提供基本圖形工具欄按鈕，如畫直線、畫圓、畫矩形、畫三角形、菱形、多邊形等。Turtle庫用戶使用軟件時，先點選要繪制的圖形、線條粗細、顏色，再將鼠標(biāo)在繪制窗口拖動繪制出相應(yīng)的圖形。當(dāng)鼠標(biāo)松開時，軟件右側(cè)窗口中自動生成相關(guān)的“Python”代碼。通過這樣的過程，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到應(yīng)用Turtle庫繪制圖形時應(yīng)該先引入Turtle庫，并了解到應(yīng)用哪個函數(shù)設(shè)置筆的粗細、哪個函數(shù)設(shè)置畫筆的顏色，如何提起筆，用什么函數(shù)將鼠標(biāo)定位到相應(yīng)坐標(biāo)，如何放下筆，用什么函數(shù)繪制基本圖形。在不同的位置繪制相同的圖形就能學(xué)習(xí)到坐標(biāo)參數(shù)如何使用，點選不同的顏色可以學(xué)習(xí)到畫筆顏色設(shè)置的函數(shù)參數(shù)變化。點選相同圖形繪制不同大小的圖案，即可學(xué)習(xí)到如何繪制不同尺寸的圖形。繪制圖形后，還可以選擇工具欄中的填充按鈕及填充色，到指定圖形處點擊鼠標(biāo)，在左側(cè)即可看到填充后的圖形效果，右邊代碼同時發(fā)生變化，即可了解到如何用程序?qū)崿F(xiàn)填充顏色圖形的繪制。通過這個軟件可以充分學(xué)習(xí)到Turtle庫函數(shù)的基本方法，實際參數(shù)使用以及相應(yīng)“Python”代碼。用所見即所得的方式繪圖并學(xué)習(xí)代碼，可讓學(xué)生根據(jù)自己需要一邊繪制一邊學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

4 結(jié)語

文章探索建設(shè)“Python”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)資源的方法及實踐。將一個綜合圖形動畫案例應(yīng)用于“Python”的教學(xué)過程中。借助Turtle庫研究將“Python”語言的主要知識點加以分解貫穿到案例的實現(xiàn)過程中，并實現(xiàn)一個Turtle動畫案例庫軟件平臺，涵蓋從簡單到復(fù)雜的多個動畫游戲案例，為學(xué)生提供多種案例輔助，助力學(xué)生逐漸學(xué)習(xí)開發(fā)大型程序的能力。同時，為初學(xué)者提供一個Turtle庫函數(shù)及完整“Python”圖形程序開發(fā)學(xué)習(xí)幫助的軟件平臺，以所見即所得方式展現(xiàn)。當(dāng)在界面上使用鼠標(biāo)自主繪圖后，程序會自動生成相應(yīng)的Turtle庫函數(shù)調(diào)用及“Python”代碼，幫助學(xué)生快直觀快速地學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。在教學(xué)過程中運用這些教學(xué)資源激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的學(xué)習(xí)效果。后續(xù)可以持續(xù)建設(shè)課程網(wǎng)站，接納學(xué)生新開發(fā)案例，不斷充實案例庫，同時也為學(xué)生提供展示自己作品的平臺，激發(fā)學(xué)生原創(chuàng)開發(fā)的動力。

[參考文獻]

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[5]殷志堅，段曉磊.基于EasyX的俄羅斯方塊游戲的設(shè)計和分析[J].科技傳播，2015（21）：145，165.

（編輯 姚 鑫）

Exploration on the construction of “Python” course teaching resources

under the flipped classroom mode

Song Yajuan

（School of? Computer Engineering ， Suzhou Vocational University ， Suzhou 215104， China）

Abstract：In the flipped classroom mode， in order to give full play to students’ initiative in learning “Python”， combined with students’ interest in graphics， animation and games， a series of teaching resources are designed and implemented by using the Turtle library for online learning.It is to explore a suitable way for active learning and autonomous learning.

Key words：“Python” teaching; graphic animation case; turtle library，

基金項目：江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題;項目名稱：“AI+教育”背景下智慧學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究;項目編號：C-c/2020/03/19。蘇州市職業(yè)大學(xué)2020年校級重點教改項目;項目名稱：翻轉(zhuǎn)課堂模式下基于計算機游戲案例的“Python”語言教學(xué)改革與實踐;項目編號：SZDJG-20004。

作者簡介：宋雅娟（1974— ），女，吉林柳河人，副教授，博士;研究方向：計算機程序設(shè)計課程的教學(xué)及計算機軟件理論研究。