奇妙的正多边形——while循环

闻迪

设计依据

本课依据《普通高中信息技术课程标准（2017年解读版）》中“数据与计算”一课的教学内容，结合小学生的认知特点，培养学生对信息技术发展的敏感度和适应力，让学生了解循环结构的基本特征和基本概念，在自己的日常生活与学习中能自觉运用计算思维解决问题，并与他人分享对编程的认识。《中国学生发展核心素养》中也提出，学生发展核心素养指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。在本课教学中，教师在小学信息技术课程中依据信息时代的发展需要，选定了Python编程作为教学内容，以学生为中心，强调学生学习的主动性，即在一定的情境下让学生通过讨论、交流、互相帮助等形式完成学习任务，在编程教学中培养学生的计算思维。

教学目标

1.引导学生学会Python编程中while循环结构的程序设计方法。

2.引导学生理解利用while循环编写绘制正多边形程序的思维过程，培养学生的计算思维。基于拓展过程中的问题，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

3.引导学生认识到程序设计与日常生活的联系，感悟到程序设计中严谨的科学精神，体验到用Python编程的成就感。

教学重点与难点

教学重点 学会Python编程中while循环结构的程序设计方法。

教学难点 理解利用while循环编写绘制正多边形程序的思维过程，会使用while循环结构编写绘制正多边形程序。

教学过程

一、激趣導入

1.寻找生活中的图形

教师引导学生发现生活中的图形，了解图形在生活中的作用，如图1。

2.发现正多边形的特点

师：这些多边形（如图2）都有一个共同的特点，你发现了吗？

生：它们的边和角都相等。

师：我们把这些边和角都相等的多边形叫作正多边形，而且这些正多边形都是轴对称图形，十分奇妙。今天这节信息课我们来体验如何用Python绘制正多边形。

二、探索新知

1.结合旧知，学习新知

教师引导学生在教室里寻找正多边形，学生发现正方形是日常生活中最常见的正多边形。

依据之前学习编写的绘制正方形程序，学生发现程序编写中最大的困难是程序输入代码过多，影响效率，容易出错。

师：我们在编写绘制正方形程序的时候，采用了什么快捷的方法呢？

生：依据正方形的特点，可以采用复制的方法。

教师可引导学生发现，除了采用复制的方法，还可以通过循环的方法简化程序，提高效率。

2.了解while循环结构

while循环是一个通过条件来判断并决定是否循环的语句。

while循环的工作流程：程序运行到条件表达式，对条件进行判断，如果符合条件，就运行循环体，如果不符合条件就跳出循环，如图3。

3.理解while循环在程序中运行的思维过程

引导学生结合正方形的程序理解while循环的工作流程，对问题进行分解。

第一，哪些指令需要循环运行？

生：绘制图形的线段长度及旋转角度等指令。

师：我们把需要循环的指令称为“循环体”。

第二，循环体执行了几次？

生：4次。

师：我们把次数作为循环条件，x<4就作为条件表达式。

第三，引出计次变量。

师：次数作为循环条件，就需要一个用于记录次数的变量x，将0作为初值赋值给x，每执行一次循环体，将x加1重新赋值给x。

师：请同学们根据程序流程图，将编写的绘制正方形的原始程序修改成为while循环结构（如图4），并说一说在编程过程中有哪些需要注意的地方。

4.深入理解while循环结构的运行过程

师：四年级有位康康同学，她听了闻老师的讲解后，说了自己对用while循环编写绘制正方形程序的理解，你们听听她说得对吗？

学生细听语音，然后各抒己见，相互交流讨论。

三、思维拓展

1.引导发现

教师引导学生挑战编写绘制等边三角形的程序，探究发现等边三角形的特点：三条边都相等，三个角都是60度。

学生在编写绘制等边三角形的程序时，发现等边三角形无法合拢，旋转的角度出现问题。

教师演示，引导学生分析问题，解决正多边形旋转外角的问题，如图5。

师：既然旋转的是外角，为什么在绘制正方形的程序中没有出现这样的问题呢？

生：因为正方形外角和内角恰好都是90度，因此将这个问题掩盖了。

2.自由拓展

教师引导学生发现生活中的正多边形，根据自己的需要编程设计一个自己喜欢的正多边形。

生1：我设计的是正五边形，正五边形的外角不太好计算。

师：数学规律告诉我们，正多边形的外角等于360度除以边数。

生2：我设计的是正七边形，正七边形外角度数无法整除，如果用51度，图形无法封上口;如果用52度，接口处有交叉。

师：由于同学们还没有学习小数除法，我们发现计算出的角度有余数，因此导致我们的图形不准确。请同学们注意，计算机学科与数学学科都讲求严谨的科学态度和科学精神，任何一个数据不准确都会导致最终的结果出现偏差，有什么办法呢？

生：我们可以用除法算式表示正七边形的外角，剩下的事情就让计算机去处理。

四、总结提升

其实在我们的日常生活中，有很多循环结构的具体应用，比如我们的课程表，能够通过一个小小的表格，把每天的课程标示得清清楚楚，而且这个课程表可以周而复始地使用，简化了课程安排，方便观看，它就相当于循环结构中的循环体。本课我们了解了正多边形的特性，认识到正多边形结构精巧、美观大方，蕴含着丰富的传统文化，希望大家在生活中多用发现的眼睛去看世界。

实践反思

依据信息技术学科核心素养的具体内容，在本课的教学中，笔者重点突出了核心素养中“计算思维”这一核心内容。

一、联结生活，引导学生发现图形特点

笔者充分掌握学科特点，了解学生的认知规律，发现学生身心成长的特点，应用递进教学的方式推进学生计算思维的培养。笔者从日常生活入手，构建生动的课堂氛围、教学情境，吸引学生注意力，促进教学与生活的联结，让学生在知识理解中加强应用，使他们具有实践能力、创新精神。

二、关注融合，引导学生积极探究未知

为使学生具有信息素养、形成计算思维，在本课中，笔者关注学科间的融合问题。从日常生活入手，结合学生正在学习的数学知识，促进学科间融会贯通，进而探索未知。本课还融合了美术学科的内容，引导学生在编程的过程中感知正多边形的对称美。学生在发散思维的过程中，享有了探究学习的获得感与成就感。

三、启智创新，丰富学生学习实践体验

敢于冲破过往的束缚，教学才更具有时代性与延展性。课堂上，笔者立足于促进学生应用能力发展的需要，组织了多样的创新实践活动，实现同伴互学、同伴互助、师生共同成长的目的。在自主创作环节，学生能够主动发现编程过程中出现的问题，通过小组探究分析问题的产生，找到了解决问题的方法。