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循环与规律创作（上）——从“重复劳动”到for循环的效率魔法 ​

课题 ​

用for循环解锁“重复图案”的密码

教学时间 ​

2课时（90分钟）

课前准备 ​

  • 教师端：电脑（Python 3.10+）、投影仪、多媒体课件（含生活中重复图案视频：瓷砖铺贴、蜂巢结构、音乐节拍）、实物道具（带重复花纹的围巾、六边形积木）、“循环指令卡”（写有“画5个圆”“走3步右转”等）。
  • 学生端：电脑（Python环境，预装turtle库）、坐标纸、彩色笔（绘制图案草稿）、笔记本（记录循环规律）。
  • 教学素材：代码模板（含基础循环框架）、分层任务单（基础/进阶）、“规律发现者”勋章、AI代码小助手（可生成循环绘图示例）。

一、导入活动：从“重复的智慧”到循环逻辑（15分钟） ​

活动1：“手动画10个圆”——体验重复的低效 ​

  • 任务：让学生在坐标纸上用圆规画10个大小相同、间隔相等的圆，计时1分钟。
  • 提问：“画到第5个时有没有觉得麻烦？如果要画100个，怎么办？”引导发现“重复劳动需要更高效的方法”。

活动2：“找规律猜图形”——感知循环的本质 ​

  • 展示图片：①瓷砖按“方-圆-方-圆”排列；②蜂巢的六边形重复结构；③音乐简谱“do-re-mi-do-re-mi”。
  • 小组讨论：“这些图案/声音有什么共同点？”（核心：重复出现的单元+次数）。
  • 类比：“计算机处理重复任务时，用‘循环’指令——就像给瓷砖工人一张‘每30cm贴1块方砖’的纸条，不用每次单独说”。

二、知识点讲解：for循环基础与turtle绘图应用（30分钟） ​

模块1：认识for循环——“重复做n次”的指令（12分钟） ​

  • 核心概念：for循环是“让一段代码重复执行指定次数”的语法，格式：
    python
    for 变量 in range(次数):
    重复执行的代码（注意缩进！）
  • 生活类比：
    • “for i in range(5): 跑步” → 相当于“跑5圈”（i是圈数计数器，从0到4）；
    • 缩进的作用：“被缩进的代码”才是循环体内要重复的内容（用“给工人的纸条上画框的内容”比喻）。

模块2：用for循环绘制重复图形（18分钟） ​

  • 案例1：画5个间隔相等的圆（结合turtle库）：

    python
    import turtle
t = turtle.Turtle()  # 创建绘图角色
t.speed(1)  # 放慢速度，看清过程

# 循环5次：每次画圆+移动一段距离
for i in range(5):
    t.circle(30)  # 画半径30的圆
    t.penup()     # 抬笔（不画线）
    t.forward(60) # 向前移动60（圆直径，避免重叠）
    t.pendown()   # 落笔（准备画下一个）

turtle.done()  # 保持窗口
    • 关键：range(5)控制次数，forward(60)控制间隔（数学：圆直径=2×半径）。

  • 案例2：用循环画正方形（复习巩固）：

    python
    for i in range(4):  # 正方形4条边
    t.forward(100)
    t.right(90)     # 右转90度（数学：正方形内角）
    • 对比：不用循环需要写4遍forward+right，循环让代码更简洁（“少写3行，少犯3次错”）。

三、练习题设计：分层任务+规律应用（30分钟） ​

基础任务（全员完成）：“彩虹糖葫芦” ​

  • 要求：用for循环画5个颜色不同的圆（红→橙→黄→绿→蓝），间隔50像素，半径20。
  • 提示：用列表存储颜色colors = ["red", "orange", "yellow", "green", "blue"]，循环中用t.color(colors[i])调用。
  • 代码框架：
    python
    import turtle
t = turtle.Turtle()
colors = ["red", "orange", "yellow", "green", "blue"]

for i in range(5):
    t.color(colors[i])  # 第i个圆用第i种颜色
    t.begin_fill()
    t.circle(20)        # 半径20
    t.end_fill()
    t.penup()
    t.forward(50)       # 间隔50
    t.pendown()

turtle.done()

进阶任务（选做）：“旋转的星星” ​

  • 要求：用for循环画8个星星，每次画完后旋转45度（360÷8=45，数学：均匀分布），形成圆形图案。
  • 支持：打开AI代码小助手，输入“用turtle画8个旋转的星星”，获取星星绘制函数draw_star(size)，学生补充循环逻辑。

教师巡视重点： ​

  • 纠正缩进错误（忘记缩进或缩进不一致，导致“只执行一次”）；
  • 引导发现“次数与角度的关系”（如8个图形对应旋转360/8=45度）。

四、讲解与互评：从“代码”到“规律”（10分钟） ​

  1. 问题诊断：投屏典型错误案例（如“圆重叠”——间隔太小；“颜色不变”——未用colors[i]），集体分析原因。
  2. 规律分享：请学生说“你的循环中，重复的单元是什么？次数是多少？隐藏的数学规律是什么？”（如“每个圆间隔=2×半径，保证不重叠”）。
  3. 创意评选：投票选出“最整洁的循环代码”（缩进规范）和“最有数学美感的图案”（间隔均匀），颁发勋章。

五、总结与作业（5分钟） ​

课堂总结： ​

  • for循环的作用：高效执行重复任务，格式是for i in range(次数): 缩进的代码；
  • 核心三要素：重复单元（循环体内的代码）、次数（range(n)）、变化量（如颜色、位置、角度）；
  • 与数学的关联：间隔、角度等参数需要用除法/乘法计算（如均匀分布=360÷次数）。

课后作业： ​

  1. 观察家中1个重复图案（如地砖、窗帘花纹），用文字记录“重复单元”和“次数”，下次课分享；
  2. 尝试修改“彩虹糖葫芦”代码：把圆变成正方形，间隔改为60，看看会发生什么。

教学理论支撑： ​

  1. 皮亚杰形式运算阶段理论：通过“手动画圆”（具体操作）到“循环代码”（抽象逻辑）的过渡，培养学生对“重复规律”的形式化表达能力。
  2. 维果茨基最近发展区：基础任务（固定参数）→进阶任务（角度计算）→AI助手辅助，三层支架帮助不同水平学生掌握循环逻辑。
  3. STEAM教育融合：结合数学（间隔计算、角度分配）、艺术（色彩搭配、图案对称）、工程（高效重复的逻辑设计），体现“做中学”的跨学科整合。

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