翻转课堂模式下“Python”课程教学资源的建设探索

来源:用户上传      作者:宋雅娟

　　摘 要：在翻转课堂模式下为充分发挥学生学习“Python”语言的主动性，文章结合学生对图形、动画、游戏的兴趣，利用Turtle库，设计实现了一系列教学资源，用于学生线上学习，为学生的主动学习、自主学习探索一条合适的道路。
　　关键词：“Python”教学;图形动画案例;Turtle库
　　0 引言
　　“Python”语言是一种解释型高级语言，具备可移植、跨平台、面向对象等特点，运用场景也越来越广泛[1]。目前，随着翻转课堂教学模式的推广，线上线下混合教学模式被充分应用[2]。为适应翻转课堂教学模式，需要建设相应的教学资源，为学生的线上学习提供帮助。如果只是采用传统的程序语言教学方式，既无法充分发挥“Python”语言的特性，也无法激发学生学习的兴趣。图形动画形式的案例生动有趣，容易让学生产生共鸣，很多程序语言教学已经引入图形动画案例[3-5]，用于C语言的案例教学，也有教师运用将图形动画案例应用于“Java”课程的教学过程中。文章充分利用“Python”中Turtle库强大的图形功能，设计一系列教学资源，激发学生主动学习兴趣，发挥学生创意，培养综合开发能力，其中包括一个基于Turtle库的图形动画综合案例作为教学的主线资源，内容涵盖“Python”基础知识。之后提供一组从简单到复杂、从基本图形到组合图形、从静态图形到图形踊的案例库用于辅助教学。为方便初学者学习Turtle库图形基本操作，还设计实现了一个所见即所得的软件平台，学生实时绘制图形，相应“Python”代码自动生成。3个教学资源配合使用，有助于学生快速入门、学习相关内容，并激发创意，设计出具有个人特色的综合程序。
　　1 基于Turtle库的图形动画案例
　　图形动画案例是基于Turtle库绘制传统中国结，在画布上形成四个不同尺寸、不同坐标的中国结，并以一定速度一定方向进行运动，运动到一定位置后停止下来，顶部中心显示红色文字幸福中国结。
　　案例涵盖“Python”的课程内容，如常用类库Turtle的应用，函数调用、函数定义、条件语句、循环语句、数据类型与变量、运算符与表达式、列表与字典及键盘事件处理等内容。案例被分解成若干个部分，每部分涉及一到两个知识点，按照开发顺序安排学习内容。构建学习网站，将拆分的知识点与案例分步开发形成各个微课程，包括微课讲解知识点及分案例视频、知识点内容PPT和案例代码。
　　根据案例开发顺序，第一部分先介绍基本数据类型、运算符与表达式，为后续中国结的开发准备基础知识。第二部分展开函数的学习，将单个中国结的绘制分解成5部分，分别定义为一个函数，并使用一个主函数调用这5个部分完成一个整体中国结的绘制。函数体部分应用Turtle库函数进行线条、圆环等的绘制，学习用基本图形组成复杂图形。第三部分展开控制结构的学习。在选择结构和循环结构中对每部分内容进行拓展，对中国结结心的拓展是应用循环结构绘制交叉的两个方向各11条红线。对边缘及底部穗的拓展主要应用循环结构进行多个圆环及多条垂直红色直线的绘制。第四部分是列表等数据结构的学习。单个中国结绘制后，可以应用列表存储4个中国结的大小与位置并利用选择结构控制中国结的停止位置。在过程中教会学生进行问题分解、模块化程序设计、程序扩展的方法，让学生参与到精益求精，不断打磨作品的过程中。
　　2 基于Turtle库的图形动画案例库软件平台
　　案例库软件平台充分利用“Python”具备的丰富的开源库，实现一系列图形动画案例，由简单到复杂，将各种知识点贯穿其中，既可作为线上教学资源，又可以作为课堂教学案例使用。案例的多样可以帮助学生看到各种形式程序的运行效果与实现方法，激发学生的开发创意，开发出具备个人特色的综合案例程序。设计并实现若干基于Turtle库图形动画小游戏案例库，并利用tkinter库中的菜单对所有案例加以整合，形成一个相对完整的案例库软件平台。
　　在菜单中，点击每个菜单项即启动一个图形动画案例。提供的主要案例有：Turtle绘图坐标示意图、角度示意图，通过这两个图可以了解绘图坐标系相应知识，为后续学习Turtle库函数中的角度、坐标参数奠定基础。基本图形案（如画圆、画线、画圆柱）可以帮助学生直接了解基本图形绘制函数的具体使用方法以及简单组合方法。绘制三角形的案例可让学生了解如何用循环语句结合绘图函数绘制组合图形。苏州地铁示意图可让学生理解如何用基本图形函数绘制一个实用的图形并学习文字在图形界面的输出方法。彩色乌龟、国旗图形可以学习到运用基本图形函数、循环结构等绘制生活中的实际图案，并为后续的动画设计奠定图形基础。幸福中国结为学生提供一个涵盖所有知识点的图形动画程序，为学生设计自己的动画游戏程序奠定了一个基础。弹球游戏改版程序2中使用了一个室内场景，放置高脚椅、中国结及玫瑰花图案，一个弹球在场景中来回运动。这个案例让学生感受如何综合运用单个图形绘制复杂场景、并结合动画游戏代码完成综合程序。使用这样一个案例库，可以让学生借鉴到如何利用基本图形进行复杂创意，从简单到复杂、从单个图形到综合运用，有助于激发学生创意，并互相启发，不断提升设计开发能力。学生可以一边观察程序的运行效果，一边查看程序代码，不断对比感受，掌握程序的学习。
　　3 Turtle库函数帮助软件
　　Turtle库目前的学习资料多数是以网站形式提供文字方法说明以及案例示例，为方便初学者以所见即所得方式直观方便学习Turtle库函数及相关“Python”基础知识，设计实现一个帮助软件。使用Java的图形界面开发技术，参考Windows画笔程序的绘图界面，结合turtle库中的相关绘图函数而设计。界面上模拟画笔程序，提供基本图形工具栏按钮，如画直线、画圆、画矩形、画三角形、菱形、多边形等。Turtle库用户使用软件时，先点选要绘制的图形、线条粗细、颜色，再将鼠标在绘制窗口拖动绘制出相应的图形。当鼠标松开时，软件右侧窗口中自动生成相关的“Python”代码。通过这样的过程，学生可以学习到应用Turtle库绘制图形时应该先引入Turtle库，并了解到应用哪个函数设置笔的粗细、哪个函数设置画笔的颜色，如何提起笔，用什么函数将鼠标定位到相应坐标，如何放下笔，用什么函数绘制基本图形。在不同的位置绘制相同的图形就能学习到坐标参数如何使用，点选不同的颜色可以学习到画笔颜色设置的函数参数变化。点选相同图形绘制不同大小的图案，即可学习到如何绘制不同尺寸的图形。绘制图形后，还可以选择工具栏中的填充按钮及填充色，到指定图形处点击鼠标，在左侧即可看到填充后的图形效果，右边代码同时发生变化，即可了解到如何用程序实现填充颜色图形的绘制。通过这个软件可以充分学习到Turtle库函数的基本方法，实际参数使用以及相应“Python”代码。用所见即所得的方式绘图并学习代码，可让学生根据自己需要一边绘制一边学习，激发学生学习的兴趣。
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