小组协作：用代码绘制主题几何画册

课题

循环与条件的“图形魔法”——团队创作几何主题画册

教学时间

2课时（90分钟）

课前准备

• 教师端：电脑（Python 3.10+，预装turtle库）、投影仪、多媒体课件（含优秀几何画册案例：如“四季”“动物”主题）、实物几何教具（不同颜色的正方形/三角形积木）、小组分工表模板、互评评分表（含“图形多样性”“代码逻辑性”“合作默契度”维度）。
• 学生端：电脑（Python环境）、笔记本（记录分工和代码思路）、彩笔（绘制画册草图）、U盘（保存小组代码）。
• 教学素材：循环+条件组合代码模板（如“画大小渐变的正方形”）、主题参考列表（四季、节日、校园、自然）、AI代码小助手（支持“如何让图形居中”“如何设置渐变色”等问题）。

一、导入活动：从“实物拼贴”到“代码组合”（15分钟）

活动1：“几何积木拼主题”——感知图形组合逻辑

• 分组发放几何积木（正方形、三角形、圆形），任务：用10分钟拼出“春天”主题场景（如“三角形=屋顶，正方形=房子，圆形=太阳”）。
• 每组展示成果，提问：“你们用了哪些图形？它们的大小、颜色有什么不同？”引导发现“主题需要多个图形按规律组合”。

活动2：“代码积木”回顾——衔接循环与条件知识

• 教师板书：“循环（for）= 重复画相同图形，条件（if）= 让图形有差异（如颜色、大小）”。
• 示例代码片段：

  import turtle
  t = turtle.Turtle()
  for i in range(5):  # 循环5次
      if i % 2 == 0:  # 偶数次画红色
          t.color("red")
      else:  # 奇数次画蓝色
          t.color("blue")
      t.forward(50 + i*10)  # 大小递增（50,60,70...）
      t.right(90)

• 提问：“这段代码会画出什么效果？”（5个颜色交替、大小递增的正方形），明确“循环+条件=多样且有序的图形”。

二、知识点讲解：主题画册的代码实现逻辑（25分钟）

模块1：确定主题与图形设计（10分钟）

• 主题选择：从参考列表中选1个（或自定），要求能通过几何图形表达（如“秋天”→ 三角形=枫叶、圆形=果实、长方形=树干）。
• 图形拆解：以“秋天”为例，小组需讨论：
  • 基础图形：需要哪些图形（三角形、圆形、线段）；
  • 变化维度：大小（如枫叶从小到大）、颜色（如橙色→黄色渐变）、位置（如果实分布在树枝上）。
• 草图绘制：学生用彩笔在笔记本上画画册分镜（至少3个场景），标注每个图形的“代码参数”（如“枫叶：三角形，边长30，颜色橙色，位置(0,50)”）。

模块2：循环+条件的组合进阶（15分钟）

• 核心逻辑：用函数封装单个图形（如draw_leaf(size, color)），再用循环批量生成，用条件控制差异。
• 代码示例：绘制“秋天枫叶群”

  import turtle
  t = turtle.Turtle()
  t.speed(0)  # 最快速度
  
  def draw_leaf(size, color):  # 定义画枫叶的函数（三角形简化）
      t.color(color)
      t.begin_fill()
      for _ in range(3):  # 三角形
          t.forward(size)
          t.right(120)
      t.end_fill()
  
  # 用循环+条件生成10片不同的枫叶
  for i in range(10):
      size = 20 + i*5  # 大小递增（20,25...65）
      # 条件：前5片橙色，后5片黄色
      if i < 5:
          color = "orange"
      else:
          color = "yellow"
      # 移动位置（避免重叠）
      t.penup()
      t.goto(-200 + i*40, 0)  # x坐标从-200到200，y=0
      t.pendown()
      draw_leaf(size, color)
  
  turtle.done()

• 关键技巧：
  1. 用penup()和goto(x,y)移动画笔，避免图形重叠（坐标知识应用）；
  2. 函数参数size和color让图形可定制（模块化思维）；
  3. 循环变量i控制大小和位置，实现“有序排列”（数学规律应用）。

三、项目实操：小组协作完成主题画册（30分钟）

阶段1：分工明确（5分钟）

• 每组4人，按“设计组”“编码组”“测试组”“记录组”分工（可轮换）：
  • 设计组：完善草图，标注每个图形的参数（大小、颜色、坐标）；
  • 编码组：将草图转化为代码，使用函数和循环；
  • 测试组：运行代码，检查图形是否符合设计（如位置错误、颜色不对）；
  • 记录组：填写“开发日志”（遇到的问题及解决方法）。

阶段2：代码实现（20分钟）

• 基础要求：至少包含3种图形（正方形、三角形、圆形），使用循环生成5个以上图形，用条件控制颜色/大小差异。
• 进阶挑战：添加文字说明（t.write("秋天来了")）、背景色（turtle.bgcolor("skyblue")）、图形旋转（t.right(angle)）。
• 教师支持：
  • 打开AI代码小助手，学生可提问“如何让圆形排成圆形？”“怎么设置渐变色？”，AI生成参考代码（如用角度计算圆形排列坐标）；
  • 巡视各组，重点指导“坐标计算”（如“要让图形居中，x从-100到100”）和“函数调用”（如忘记传参数导致图形不变）。

阶段3：初稿调试（5分钟）

• 每组运行代码，截图保存初稿效果，测试组记录需优化的问题（如“枫叶重叠”“颜色不够鲜明”）。

四、互评与优化：从“初稿”到“成品”（15分钟）

1. 小组展示：每组派代表投屏初稿，讲解：
   • 主题与图形的关联（如“用黄色圆形代表秋天的果实”）；
   • 代码中循环和条件的应用（如“用for i in range(6)画了6棵树，if i>3让后3棵变高”）。
2. 多维互评：各组用评分表互评，重点：
   • 数学性：图形大小/位置是否有规律（如比例递增）；
   • 艺术性：颜色搭配是否符合主题（如“冬天”用蓝色/白色）；
   • 技术性：代码是否用函数封装、循环是否简洁（避免重复代码）。
3. 教师点评：肯定创意（如“用三角形旋转45度表现风车”），指出可优化点（如“用x = i*50让图形更均匀”）。

五、总结与作业（5分钟）

课堂总结：

• 主题画册=“图形拆解+代码组合”：先确定主题→拆解为基础图形→用循环批量生成→用条件制造差异；
• 团队协作关键：明确分工+及时沟通（如设计组和编码组需同步图形参数）。

课后作业：

1. 小组根据互评建议优化代码（如调整颜色、增加图形数量），最终版命名为“主题_小组名.py”；
2. 每人写1段“编程日记”：记录自己在项目中负责的部分、遇到的最大困难及解决方法（如“我负责画太阳，一开始圆形太大，后来改小了radius参数”）。

教学理论支撑：

1. 皮亚杰形式运算阶段理论：通过“实物拼贴→草图设计→代码实现”的三阶转化，帮助学生从具体形象思维（积木拼贴）过渡到抽象逻辑思维（用代码参数表达图形特征）。
2. 维果茨基最近发展区：小组协作中，能力强的学生可作为“脚手架”帮助同伴（如编码组教测试组看懂循环逻辑）；AI代码小助手解决语法细节问题，降低“想得到做不出”的挫折感。
3. STEAM教育融合：
   • 科学（图形规律观察）、技术（Python代码实现）、工程（团队分工与问题解决）、艺术（主题创意与色彩搭配）、数学（坐标计算、大小比例、循环变量规律）的跨学科整合；
   • 强调“过程性创造”，而非单一结果，符合STEAM“动手实践+创新应用”的核心。
4. 自我决定理论：通过小组命名、主题自选、分工自主，满足学生的自主性需求；互评中的正向反馈（如“创意之星”）增强归属感与胜任感，激发内在学习动机。