奇妙的正多邊形——while循環

聞迪

設計依據

本課依據《普通高中信息技術課程標準（2017年解讀版）》中“數據與計算”一課的教學內容，結合小學生的認知特點，培養學生對信息技術發展的敏感度和適應力，讓學生了解循環結構的基本特征和基本概念，在自己的日常生活與學習中能自覺運用計算思維解決問題，并與他人分享對編程的認識。《中國學生發展核心素養》中也提出，學生發展核心素養指學生應具備的，能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。在本課教學中，教師在小學信息技術課程中依據信息時代的發展需要，選定了Python編程作為教學內容，以學生為中心，強調學生學習的主動性，即在一定的情境下讓學生通過討論、交流、互相幫助等形式完成學習任務，在編程教學中培養學生的計算思維。

教學目標

1.引導學生學會Python編程中while循環結構的程序設計方法。

2.引導學生理解利用while循環編寫繪制正多邊形程序的思維過程，培養學生的計算思維。基于拓展過程中的問題，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

3.引導學生認識到程序設計與日常生活的聯系，感悟到程序設計中嚴謹的科學精神，體驗到用Python編程的成就感。

教學重點與難點

教學重點 學會Python編程中while循環結構的程序設計方法。

教學難點 理解利用while循環編寫繪制正多邊形程序的思維過程，會使用while循環結構編寫繪制正多邊形程序。

教學過程

一、激趣導入

1.尋找生活中的圖形

教師引導學生發現生活中的圖形，了解圖形在生活中的作用，如圖1。

2.發現正多邊形的特點

師：這些多邊形（如圖2）都有一個共同的特點，你發現了嗎？

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稱圖形，十分奇妙。今天這節信息課我們來體驗如何用Python繪制正多邊形。

二、探索新知

1.結合舊知，學習新知

教師引導學生在教室里尋找正多邊形，學生發現正方形是日常生活中最常見的正多邊形。

依據之前學習編寫的繪制正方形程序，學生發現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。

師：我們在編寫繪制正方形程序的時候，采用了什么快捷的方法呢？

生：依據正方形的特點，可以采用復制的方法。

教師可引導學生發現，除了采用復制的方法，還可以通過循環的方法簡化程序，提高效率。

2.了解while循環結構

while循環是一個通過條件來判斷并決定是否循環的語句。

while循環的工作流程：程序運行到條件表達式，對條件進行判斷，如果符合條件，就運行循環體，如果不符合條件就跳出循環，如圖3。

3.理解while循環在程序中運行的思維過程

引導學生結合正方形的程序理解while循環的工作流程，對問題進行分解。

第一，哪些指令需要循環運行？

生：繪制圖形的線段長度及旋轉角度等指令。

師：我們把需要循環的指令稱為“循環體”。

第二，循環體執行了幾次？

生：4次。

師：我們把次數作為循環條件，x<4就作為條件表達式。

第三，引出計次變量。

師：次數作為循環條件，就需要一個用于記錄次數的變量x，將0作為初值賦值給x，每執行一次循環體，將x加1重新賦值給x。

師：請同學們根據程序流程圖，將編寫的繪制正方形的原始程序修改成為while循環結構（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循環結構的運行過程

師：四年級有位康康同學，她聽了聞老師的講解后，說了自己對用while循環編寫繪制正方形程序的理解，你們聽聽她說得對嗎？

學生細聽語音，然后各抒己見，相互交流討論。

三、思維拓展

1.引導發現

教師引導學生挑戰編寫繪制等邊三角形的程序，探究發現等邊三角形的特點：三條邊都相等，三個角都是60度。

學生在編寫繪制等邊三角形的程序時，發現等邊三角形無法合攏，旋轉的角度出現問題。

教師演示，引導學生分析問題，解決正多邊形旋轉外角的問題，如圖5。

師：既然旋轉的是外角，為什么在繪制正方形的程序中沒有出現這樣的問題呢？

生：因為正方形外角和內角恰好都是90度，因此將這個問題掩蓋了。

2.自由拓展

教師引導學生發現生活中的正多邊形，根據自己的需要編程設計一個自己喜歡的正多邊形。

生1：我設計的是正五邊形，正五邊形的外角不太好計算。

師：數學規律告訴我們，正多邊形的外角等于360度除以邊數。

生2：我設計的是正七邊形，正七邊形外角度數無法整除，如果用51度，圖形無法封上口;如果用52度，接口處有交叉。

師：由于同學們還沒有學習小數除法，我們發現計算出的角度有余數，因此導致我們的圖形不準確。請同學們注意，計算機學科與數學學科都講求嚴謹的科學態度和科學精神，任何一個數據不準確都會導致最終的結果出現偏差，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，剩下的事情就讓計算機去處理。

四、總結提升

其實在我們的日常生活中，有很多循環結構的具體應用，比如我們的課程表，能夠通過一個小小的表格，把每天的課程標示得清清楚楚，而且這個課程表可以周而復始地使用，簡化了課程安排，方便觀看，它就相當于循環結構中的循環體。本課我們了解了正多邊形的特性，認識到正多邊形結構精巧、美觀大方，蘊含著豐富的傳統文化，希望大家在生活中多用發現的眼睛去看世界。

實踐反思

依據信息技術學科核心素養的具體內容，在本課的教學中，筆者重點突出了核心素養中“計算思維”這一核心內容。

一、聯結生活，引導學生發現圖形特點

筆者充分掌握學科特點，了解學生的認知規律，發現學生身心成長的特點，應用遞進教學的方式推進學生計算思維的培養。筆者從日常生活入手，構建生動的課堂氛圍、教學情境，吸引學生注意力，促進教學與生活的聯結，讓學生在知識理解中加強應用，使他們具有實踐能力、創新精神。

二、關注融合，引導學生積極探究未知

為使學生具有信息素養、形成計算思維，在本課中，筆者關注學科間的融合問題。從日常生活入手，結合學生正在學習的數學知識，促進學科間融會貫通，進而探索未知。本課還融合了美術學科的內容，引導學生在編程的過程中感知正多邊形的對稱美。學生在發散思維的過程中，享有了探究學習的獲得感與成就感。

三、啟智創新，豐富學生學習實踐體驗

敢于沖破過往的束縛，教學才更具有時代性與延展性。課堂上，筆者立足于促進學生應用能力發展的需要，組織了多樣的創新實踐活動，實現同伴互學、同伴互助、師生共同成長的目的。在自主創作環節，學生能夠主動發現編程過程中出現的問題，通過小組探究分析問題的產生，找到了解決問題的方法。