在Python教学中应用turtle创意编程实践

毛华均

创意编程是用编程实现自己创意的过程。在2017年的信息技术新课程标准中，计算思维是信息技术的核心素养。计算思维是指利用計算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。在创意编程中，需要把问题转化为适合计算机表达和处理的形式，并选择适合计算机处理的方法，利用计算作为工具实现自己的创意。创意编程的目标是编程实现自己的创意，其核心也是计算思维。同时创意编程更看重可视化和趣味性，让编程更有趣，学生更有成就感。

turtle简介

Python语言自带的turtle绘图包，情景来源是小海龟在海滩上爬行，尾巴在沙滩上拖出线条。利用turtle画图具有logo语言的特征，很适合创意编程。这是因为它有以下特点。

首先是实现简单。只需要少量函数就可以完整实现平面上绘图的功能，学习的门槛低。

其次是环境依赖小。只要安装了Python语言，就自带了turtle库，而且不用设置，默认就可以用。这样学生就不会在环境搭建等方面耗费精力，把注意力都放在创意编程上。

第三是学生的发挥空间大。turtle库只提供了少量的基本绘图函数，一些高级的功能和函数则没有涉及。这在思维和创意上给学生发挥的空间，有利于他们创造性地解决问题。虽然turtle基本功能简单，但和Python语言结合紧密。二者结合表达能力很强，可以实现很好的效果。

第四是可视化好、趣味性好。turtle在屏幕上面运动，虽然可以通过指定坐标绘图，但也可以直观地用左转、右转、前进、后退完成。另外，turtle本身就可以表现出绘画的过程，从而在某种程序上实现动画效果。

turtle创意编程教学模式

基于实现信息技术核心素养的课程，需要把课程重点放在创作作品、实践创意编程上。创意编程实践是重点，知识细节讲解不应成为课堂重点。

用turtle创意编程的课程基本模式为：

·以创作难度递进的项目为教学主线，整体设计课程

·根据教学目标，设计贴近学生的教学情境

·根据教学内容特点，选择恰当的教学方法

·提供有针对性的学习资源和样例

·给出有针对性的技术支持

·布置难易适中的创意实践内容

·学生展示作品

教师的主要工作是根据教学内容创设情景，有针对性地设计课堂引入，精讲典型案例，提供教学资源，解答学生疑问，组织作品展示等。表1中的教学案例更多是课堂组织和教学过程的示例。

turtle创意编程学生作品展示

北大附中的Python教学中，有一部分内容涉及turtle绘图和刨意编程实践。从实际情况看，创意编程能调动学生的学习热情，学生们的作品很有创意。大家编写了各种创意程序作品，有静态的、动态的。静态创意图形由点和线构成，如果设置好颜色和笔画粗细，也可以有很好的效果。

创意编程作品1：卡通小人

创意编程作品常常来源于学生生活中喜欢的事物，如饰品。这个绘制卡通的程序只用了简单的圆和线，但大小比例和形态都是学生喜欢的样子。程序只用到了顺序结构和循环，但作品透出浓浓的学生风，很有创意。

创意编程作品2：机器人园丁

机器人也是学生喜欢的主题，如下面的正在给草地上的花精心浇水的盒子机器人。这个程序的童趣很浓，一是作品本身的内容和风格，二是代码很有初学者特点，如：在画机器人的头啊时，用的都是顺序结构，一点一点通过绝对坐标值确定位置，导致程序代码有200多行。作为一个初学者，为了画出浇水的效果，试了很多方法，最后模索出了用描点画函数曲线的方法。

创意编程作品3：坦克

军事元素也是学生喜欢的主题。虽然只会画简单的几何图形，但也能静下心来一点一点调试，画出了下面的坦克作品。虽然作品的编程风格很初级，基本只使用顺序结构，但学生小心地不厌其烦地调整各个画图语句的数值，拼出坦克酌效果，从中可以看到学生的兴趣、专注和精益求精的精神。

创意编程作品4：超级马里奥

这个学生明显是《超级马里奥》的玩家，蘑菇、马里奥都是由一个一个像素点构成，但还原度很高。编写这个程序，学生需要投入大量的热情，因为这个程序有700多行。程序中用到了很多自定义函数，所以主程序很短，结构清晰，代码中用到了太多的坐标数值，有些影响可读性。但代码的注释较多，又改善了代码的可读性。

创意编程作品5：乌龟画图板

这是一个绘图应用程序。绘图方式很有特点，先利用键盘上的方向键移动乌龟标志。再按P键，用前景色绘制1个边长25×25的正方形色块。如果按e键则会用白色绘制1个边长25×25的白色正方形色块（擦除）。按y/h、u/j、i/k分别增加和减少前景色的红色分量、绿色分量、蓝色分量，用RGB函数合成颜色合为前景色，并把前景色效果显示在绘图板的右下方。

如果学生学会用递归解决问题，则他们还可以利用递归创作一些有趣的作品。这种作品明显地具有自相似的特点。

创意编程作品6：小虫子

这个同学画的小虫子主要由若干个不同大小和位置的圆构成。

创意编程作品7：树

递归加上创意，可以画出各种风格和形态的树。

下面这棵爱心树引入了随机，每次运行的爱心分布是不一样的。

表1

教学课题

PytHon中的自定义函数

函数是程序语言教学中的一个难点。除了语法规范外，更难的是学会把大问题分解为小问题的解决问题的思路。学生前面已经学习过程序的3种控制结构和常见绘图语句。本课引入函数的定义和使用。借助PytHon的turtle绘图库，可以让学生在有趣的创意编程实践中学习函数的定义和使用，经历利用函数解决问题的过程。这是函数的第1节课，所以变量的定义域等其他细节可以在下节课讲或学生遇到时告诉他。

教学目标

（1）了解函数的定义和调用。

（2）在创意编程实践中，体会函数的定义和调用方法。

（3）通过创意编程实践，了解利用自定义函数解决问题的一般过程和方法。

（4）通过创意编程实践，增强利用函数优势分解和解决问题的意识。

教学准备

准备Python自定义函数的相关资料，重新组织成学生容易看懂、重点突出的学习材料。放在学生容易获取的地方。

教学引入的案例（学生前几次课的作品）和一些优秀的turtle绘图案例。

教学过程