姜華

● 學(xué)科核心素養(yǎng)

信息意識：掌握程序員編程解決問題的過程和方法;明確結(jié)構(gòu)化在程序設(shè)計中的重要作用。

計算思維：掌握一種程序設(shè)計語言的基本知識，編寫簡單程序解決問題。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：針對特定的學(xué)習(xí)任務(wù)，運(yùn)用一定的數(shù)字化學(xué)習(xí)策略，通過整合跨學(xué)科的學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生運(yùn)用數(shù)字化工具表達(dá)思想，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的習(xí)慣。

信息社會責(zé)任：認(rèn)識信息技術(shù)發(fā)展對社會進(jìn)步和人們生活帶來的影響。

● 課程標(biāo)準(zhǔn)要求與學(xué)業(yè)要求

課程標(biāo)準(zhǔn)要求：①掌握一種程序設(shè)計語言的基本知識，使用程序設(shè)計語言實(shí)現(xiàn)簡單算法;②通過解決實(shí)際問題，體驗(yàn)程序設(shè)計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調(diào)試與運(yùn)行的方法。

學(xué)業(yè)要求：①能夠根據(jù)需要選用合適的數(shù)字化工具開展學(xué)習(xí);②利用程序設(shè)計語言實(shí)現(xiàn)簡單算法，解決實(shí)際問題。

● 教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容源自高中信息技術(shù)必修1《數(shù)據(jù)與計算》（教育科學(xué)出版社）的第2單元第3節(jié)，對它的教學(xué)是在學(xué)習(xí)了Python相關(guān)基礎(chǔ)知識和順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以它是對前面知識和能力的提升，也是后面程序?qū)崿F(xiàn)的基礎(chǔ)。循環(huán)結(jié)構(gòu)作為程序設(shè)計的三種結(jié)構(gòu)之一，是程序設(shè)計的基礎(chǔ)，也是程序設(shè)計中的一個重要知識點(diǎn)。循環(huán)結(jié)構(gòu)通常包含兩種類型，一種是重復(fù)一定次數(shù)的計數(shù)循環(huán)，另一種是重復(fù)直到某種情況結(jié)束的條件循環(huán)。在Python中使用for語句來創(chuàng)建計數(shù)循環(huán)。教材介紹了for循環(huán)的基本格式、循環(huán)體、循環(huán)次數(shù)的控制等，本課時主要解決計數(shù)循環(huán)（for循環(huán)）的基本結(jié)構(gòu)，由于Python中for循環(huán)次數(shù)和列表有密切聯(lián)系，因此教學(xué)中引入了列表。

● 學(xué)情分析

通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)熟悉了Python程序的編程環(huán)境和基本語法，了解了三種基本結(jié)構(gòu)，掌握了順序結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)的格式和使用方法。高中學(xué)生對程序設(shè)計有一定的興趣，但學(xué)習(xí)程序設(shè)計不同于專業(yè)訓(xùn)練，因此，需選擇能激發(fā)學(xué)生興趣的實(shí)例，并提供有針對性的幫助文檔，幫助學(xué)生完成算法設(shè)計及編程實(shí)現(xiàn)。由簡到繁，層層推進(jìn)，讓學(xué)生理解循環(huán)的基本思想，通過三種結(jié)構(gòu)的綜合使用、相互嵌套解決復(fù)雜的問題，鞏固和加深對三種基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識?？紤]到學(xué)生編寫程序代碼不規(guī)范，出錯率比較高，如全角半角混亂、單雙引號缺失、代碼無縮進(jìn)等，所以合理利用可遇見的失敗組織教學(xué)來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

● 教學(xué)目標(biāo)

掌握計數(shù)循環(huán)（for循環(huán)）的基本結(jié)構(gòu);學(xué)會導(dǎo)入Turtle模塊，并了解模塊中常用的方法和屬性的使用;能夠應(yīng)用range（）函數(shù)解決循環(huán)問題;體驗(yàn)程序設(shè)計的基本流程，能夠應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決實(shí)際問題。

● 教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：for循環(huán)的使用。

難點(diǎn)：解決問題的分析方法與過程。

● 教學(xué)策略

教法：任務(wù)驅(qū)動法（以任務(wù)串聯(lián)課堂教學(xué)）、問題導(dǎo)學(xué)（以問題引領(lǐng)學(xué)生探究）。

學(xué)法：以小組合作探究為主，分成2人小組，形成合力，方便交流分享，組間競爭、共進(jìn)（作品評比）。

● 教學(xué)過程

1.任務(wù)引入

教師先呈現(xiàn)一組漂亮的繁花曲線，以及由繁花曲線參與的藝術(shù)設(shè)計版式。通過對比，讓學(xué)生體會規(guī)則幾何圖形帶來的感官沖擊以及它們在藝術(shù)設(shè)計中的實(shí)際用途。接著選擇較簡單的繁花曲線，通過靜態(tài)和動態(tài)兩種觀察方式讓學(xué)生分析基本構(gòu)成單元的形狀。

師：如果讓你來畫，你會用什么工具？怎么畫？（學(xué)生思考、討論）今天我們利用Python軟件，看看它能不能幫我們畫出這么美的圖形。

設(shè)計意圖：用“美”來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，“實(shí)現(xiàn)美”是該任務(wù)的目標(biāo)，解構(gòu)“美”是任務(wù)實(shí)施的入口， Python則是任務(wù)實(shí)施的重要工具。

2.任務(wù)實(shí)施過程

（1）簡單繁花曲線的解構(gòu)

師：簡單繁花曲線的基本單元是正方形，而正方形是線與角的關(guān)系，所以首先要掌握Python中畫線和角的方法。

Turtle.forward（長度）

Turtle.left（角度）或Turtle.right（角度）

學(xué)生畫出一條線段并轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度。

師：用這種方法我們能否畫出一個正方形？

學(xué)生重復(fù)輸入上一操作，直到得到一個正方形。代碼片段如圖1所示。

師：《Python之禪》里說“Simple is better than complex?！庇惺裁捶椒梢院喕厦娴拇a？（引出循環(huán)結(jié)構(gòu)和range（）函數(shù)，這是本節(jié)課的重點(diǎn)）

教師講授for-in語句結(jié)構(gòu)：循環(huán)變量的值從列表中第一個數(shù)開始，對應(yīng)列表中的每一個值，循環(huán)把語句組A中的所有工作執(zhí)行一次，執(zhí)行完成后，循環(huán)變量賦為列表中的下一個值（如圖2）。教師講授分析for-in語句的執(zhí)行流程（如圖3），請學(xué)生打開給定的程序。學(xué)生打開執(zhí)行l(wèi)earn1.py，體驗(yàn)for-in語句執(zhí)行過程和結(jié)果。教師展示、講授執(zhí)行過程（如圖4）。

師：Python非常貼心，為我們設(shè)計了range（）函數(shù)，它可以直接生成一組連續(xù)增加的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)列表功能。

學(xué)生打開執(zhí)行l(wèi)earn2.py，體驗(yàn)for-in語句執(zhí)行過程和結(jié)果。教師展示、講授執(zhí)行過程（如圖5）。

教師講授Range（start，end，

step）語法，并讓學(xué)生嘗試用range（）函數(shù)輸出2到10之間的偶數(shù)。學(xué)生嘗試輸出五個偶數(shù)，并分析失敗原因，討論“顧前不顧后”、步長的含義（如下頁圖6）。

設(shè)計意圖：本環(huán)節(jié)主要是通過讓學(xué)生體驗(yàn)for-in循環(huán)程序，改變其中參數(shù)，自主探究語法特征和作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生探究能力。在range（）函數(shù)使用過程中用幾個可以預(yù)見的錯誤讓學(xué)生先嘗試，教師再總結(jié)，可以幫助學(xué)生更好地理解知識點(diǎn)，加深印象，提高學(xué)習(xí)效率。

學(xué)生嘗試把煩瑣的代碼修改簡練，完成一個正方形的繪制。

設(shè)計意圖：畫一個正方形，是復(fù)原繁花曲線的第一步，通過這個環(huán)節(jié)，讓學(xué)生掌握turtle繪圖的基本函數(shù)、for循環(huán)的一般結(jié)構(gòu)，以及range（）函數(shù)的使用。

（2）簡單繁花曲線的重構(gòu)

教師播放例圖的繪制過程，讓學(xué)生思考、討論圖形是如何由基本的正方形變化組合而成的（如圖7）。

學(xué)生嘗試用循環(huán)嵌套完成簡單繁花曲線的重構(gòu)。教師對典型的失敗案例進(jìn)行分析（如圖8），引導(dǎo)學(xué)生分析原因。學(xué)生找出問題所在，并討論解決方案，了解Python中相同邏輯層保持相同縮進(jìn)的規(guī)則。

設(shè)計意圖：與上一環(huán)節(jié)形成遞進(jìn)關(guān)系，由一個個基本圖形疊加變化形成繁花曲線。該環(huán)節(jié)的重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握for循環(huán)嵌套，以及循環(huán)體的判斷和選擇，在這個過程中，勢必產(chǎn)生一些錯誤的嘗試，通過對比分析，讓學(xué)生從失敗的嘗試中了解Python語言使用規(guī)則，并讓他們意識到，即便是失敗的作品，仍是一幅不錯的繁花曲線。

（3）更多繁花曲線的解構(gòu)與重構(gòu)

師：請大家在提供的繁花曲線中選擇自己喜歡的形狀，嘗試完成，也可以在原有基礎(chǔ)上加上自己的想法，創(chuàng)作一個新的美麗曲線。

學(xué)生利用循環(huán)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，實(shí)現(xiàn)繁花曲線的創(chuàng)作。

設(shè)計意圖：這是一個拓展任務(wù)，學(xué)生通過本節(jié)課所掌握的循環(huán)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，加上自己的理解和創(chuàng)意，嘗試解構(gòu)并重構(gòu)繁花曲線，也可以建構(gòu)新的繁花曲線。通過這個過程體會藝術(shù)與編程之間的聯(lián)系。

3.任務(wù)小結(jié)與評價

師：大家的圖案都非常有創(chuàng)意，無限循環(huán)的圖形在運(yùn)動方向和形態(tài)上，自然、緊湊、流暢，唯美漂亮令人仿佛進(jìn)入一個夢幻的奇妙世界。

通過今天的學(xué)習(xí)，大家能夠掌握利用程序解決問題的一般過程，能夠熟練應(yīng)用三種結(jié)構(gòu)設(shè)計算法，并能夠應(yīng)用結(jié)構(gòu)的嵌套解決復(fù)雜的問題。希望大家課后能把學(xué)到的知識應(yīng)用到實(shí)際的學(xué)習(xí)和生活中去。

● 教學(xué)反思

考慮到學(xué)生現(xiàn)實(shí)解決問題思維與編程思維沖突的現(xiàn)狀，筆者選擇了編程繪圖這一學(xué)生比較感興趣的實(shí)例，由簡到繁，層層推進(jìn)，在現(xiàn)實(shí)問題與編程場景間搭建良好的思維通道。這節(jié)課采用色彩豐富的圖形化設(shè)計作為主線任務(wù)，通過人體對視覺的敏感和偏好，一改代碼編程的枯燥乏味，改變學(xué)生對編程語言的固有見解。另外，針對學(xué)生編程語言基本語法不扎實(shí)、實(shí)踐中錯誤百出的問題，本節(jié)課采用了“有效失敗”策略，讓學(xué)生在思維呈現(xiàn)的阻滯中發(fā)現(xiàn)問題，糾正錯誤的理解，修正認(rèn)知體系中混沌的部分。但在教學(xué)實(shí)施過程中，學(xué)生差異較大，教師提供的輔導(dǎo)支架不夠充分，也不夠靈活，對學(xué)生出現(xiàn)部分顏色不能呈現(xiàn)以及循環(huán)嵌套混亂等問題沒有做出及時有效的引導(dǎo)。在之后的教學(xué)中，筆者將根據(jù)學(xué)生在代碼編程方面基礎(chǔ)的差異性，提前合理分組，組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)，優(yōu)勢互補(bǔ)，增加同伴互助支架。