奇妙的正多邊形——while循環(huán)

聞迪

設(shè)計(jì)依據(jù)

本課依據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年解讀版）》中“數(shù)據(jù)與計(jì)算”一課的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)發(fā)展的敏感度和適應(yīng)力，讓學(xué)生了解循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本特征和基本概念，在自己的日常生活與學(xué)習(xí)中能自覺運(yùn)用計(jì)算思維解決問題，并與他人分享對(duì)編程的認(rèn)識(shí)。《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》中也提出，學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)指學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。在本課教學(xué)中，教師在小學(xué)信息技術(shù)課程中依據(jù)信息時(shí)代的發(fā)展需要，選定了Python編程作為教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，即在一定的情境下讓學(xué)生通過討論、交流、互相幫助等形式完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

教學(xué)目標(biāo)

1.引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)Python編程中while循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法。

2.引導(dǎo)學(xué)生理解利用while循環(huán)編寫繪制正多邊形程序的思維過程，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。基于拓展過程中的問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

3.引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到程序設(shè)計(jì)與日常生活的聯(lián)系，感悟到程序設(shè)計(jì)中嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，體驗(yàn)到用Python編程的成就感。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn) 學(xué)會(huì)Python編程中while循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法。

教學(xué)難點(diǎn) 理解利用while循環(huán)編寫繪制正多邊形程序的思維過程，會(huì)使用while循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫繪制正多邊形程序。

教學(xué)過程

一、激趣導(dǎo)入

1.尋找生活中的圖形

教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的圖形，了解圖形在生活中的作用，如圖1。

2.發(fā)現(xiàn)正多邊形的特點(diǎn)

師：這些多邊形（如圖2）都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，你發(fā)現(xiàn)了嗎？

生：它們的邊和角都相等。

師：我們把這些邊和角都相等的多邊形叫作正多邊形，而且這些正多邊形都是軸對(duì)稱圖形，十分奇妙。今天這節(jié)信息課我們來體驗(yàn)如何用Python繪制正多邊形。

二、探索新知

1.結(jié)合舊知，學(xué)習(xí)新知

教師引導(dǎo)學(xué)生在教室里尋找正多邊形，學(xué)生發(fā)現(xiàn)正方形是日常生活中最常見的正多邊形。

依據(jù)之前學(xué)習(xí)編寫的繪制正方形程序，學(xué)生發(fā)現(xiàn)程序編寫中最大的困難是程序輸入代碼過多，影響效率，容易出錯(cuò)。

師：我們?cè)诰帉懤L制正方形程序的時(shí)候，采用了什么快捷的方法呢？

生：依據(jù)正方形的特點(diǎn)，可以采用復(fù)制的方法。

教師可引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，除了采用復(fù)制的方法，還可以通過循環(huán)的方法簡化程序，提高效率。

2.了解while循環(huán)結(jié)構(gòu)

while循環(huán)是一個(gè)通過條件來判斷并決定是否循環(huán)的語句。

while循環(huán)的工作流程：程序運(yùn)行到條件表達(dá)式，對(duì)條件進(jìn)行判斷，如果符合條件，就運(yùn)行循環(huán)體，如果不符合條件就跳出循環(huán)，如圖3。

3.理解while循環(huán)在程序中運(yùn)行的思維過程

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合正方形的程序理解while循環(huán)的工作流程，對(duì)問題進(jìn)行分解。

第一，哪些指令需要循環(huán)運(yùn)行？

生：繪制圖形的線段長度及旋轉(zhuǎn)角度等指令。

師：我們把需要循環(huán)的指令稱為“循環(huán)體”。

第二，循環(huán)體執(zhí)行了幾次？

生：4次。

師：我們把次數(shù)作為循環(huán)條件，x<4就作為條件表達(dá)式。

第三，引出計(jì)次變量。

師：次數(shù)作為循環(huán)條件，就需要一個(gè)用于記錄次數(shù)的變量x，將0作為初值賦值給x，每執(zhí)行一次循環(huán)體，將x加1重新賦值給x。

師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)程序流程圖，將編寫的繪制正方形的原始程序修改成為while循環(huán)結(jié)構(gòu)（如圖4），并說一說在編程過程中有哪些需要注意的地方。

4.深入理解while循環(huán)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行過程

師：四年級(jí)有位康康同學(xué)，她聽了聞老師的講解后，說了自己對(duì)用while循環(huán)編寫繪制正方形程序的理解，你們聽聽她說得對(duì)嗎？

學(xué)生細(xì)聽語音，然后各抒己見，相互交流討論。

三、思維拓展

1.引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)

教師引導(dǎo)學(xué)生挑戰(zhàn)編寫繪制等邊三角形的程序，探究發(fā)現(xiàn)等邊三角形的特點(diǎn)：三條邊都相等，三個(gè)角都是60度。

學(xué)生在編寫繪制等邊三角形的程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)等邊三角形無法合攏，旋轉(zhuǎn)的角度出現(xiàn)問題。

教師演示，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，解決正多邊形旋轉(zhuǎn)外角的問題，如圖5。

師：既然旋轉(zhuǎn)的是外角，為什么在繪制正方形的程序中沒有出現(xiàn)這樣的問題呢？

生：因?yàn)檎叫瓮饨呛蛢?nèi)角恰好都是90度，因此將這個(gè)問題掩蓋了。

2.自由拓展

教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的正多邊形，根據(jù)自己的需要編程設(shè)計(jì)一個(gè)自己喜歡的正多邊形。

生1：我設(shè)計(jì)的是正五邊形，正五邊形的外角不太好計(jì)算。

師：數(shù)學(xué)規(guī)律告訴我們，正多邊形的外角等于360度除以邊數(shù)。

生2：我設(shè)計(jì)的是正七邊形，正七邊形外角度數(shù)無法整除，如果用51度，圖形無法封上口;如果用52度，接口處有交叉。

師：由于同學(xué)們還沒有學(xué)習(xí)小數(shù)除法，我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的角度有余數(shù)，因此導(dǎo)致我們的圖形不準(zhǔn)確。請(qǐng)同學(xué)們注意，計(jì)算機(jī)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科都講求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，任何一個(gè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確都會(huì)導(dǎo)致最終的結(jié)果出現(xiàn)偏差，有什么辦法呢？

生：我們可以用除法算式表示正七邊形的外角，剩下的事情就讓計(jì)算機(jī)去處理。

四、總結(jié)提升

其實(shí)在我們的日常生活中，有很多循環(huán)結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用，比如我們的課程表，能夠通過一個(gè)小小的表格，把每天的課程標(biāo)示得清清楚楚，而且這個(gè)課程表可以周而復(fù)始地使用，簡化了課程安排，方便觀看，它就相當(dāng)于循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)體。本課我們了解了正多邊形的特性，認(rèn)識(shí)到正多邊形結(jié)構(gòu)精巧、美觀大方，蘊(yùn)含著豐富的傳統(tǒng)文化，希望大家在生活中多用發(fā)現(xiàn)的眼睛去看世界。

實(shí)踐反思

依據(jù)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體內(nèi)容，在本課的教學(xué)中，筆者重點(diǎn)突出了核心素養(yǎng)中“計(jì)算思維”這一核心內(nèi)容。

一、聯(lián)結(jié)生活，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)圖形特點(diǎn)

筆者充分掌握學(xué)科特點(diǎn)，了解學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，發(fā)現(xiàn)學(xué)生身心成長的特點(diǎn)，應(yīng)用遞進(jìn)教學(xué)的方式推進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。筆者從日常生活入手，構(gòu)建生動(dòng)的課堂氛圍、教學(xué)情境，吸引學(xué)生注意力，促進(jìn)教學(xué)與生活的聯(lián)結(jié)，讓學(xué)生在知識(shí)理解中加強(qiáng)應(yīng)用，使他們具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神。

二、關(guān)注融合，引導(dǎo)學(xué)生積極探究未知

為使學(xué)生具有信息素養(yǎng)、形成計(jì)算思維，在本課中，筆者關(guān)注學(xué)科間的融合問題。從日常生活入手，結(jié)合學(xué)生正在學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)科間融會(huì)貫通，進(jìn)而探索未知。本課還融合了美術(shù)學(xué)科的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在編程的過程中感知正多邊形的對(duì)稱美。學(xué)生在發(fā)散思維的過程中，享有了探究學(xué)習(xí)的獲得感與成就感。

三、啟智創(chuàng)新，豐富學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐體驗(yàn)

敢于沖破過往的束縛，教學(xué)才更具有時(shí)代性與延展性。課堂上，筆者立足于促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用能力發(fā)展的需要，組織了多樣的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同伴互學(xué)、同伴互助、師生共同成長的目的。在自主創(chuàng)作環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)編程過程中出現(xiàn)的問題，通過小組探究分析問題的產(chǎn)生，找到了解決問題的方法。