陳染

國(guó)慶節(jié)就要到來(lái)了，今年國(guó)慶恰逢中華人民共和國(guó)成立70周年，在這個(gè)盛大節(jié)日來(lái)臨之際，中小學(xué)紛紛開(kāi)展了各種形式的愛(ài)國(guó)主義教育。愛(ài)國(guó)主義教育不僅僅是思想政治課程的工作任務(wù)，更應(yīng)該融入每一個(gè)課程中。對(duì)于科技輔導(dǎo)員而言，將科技教育與愛(ài)國(guó)主義教育融合也是我們責(zé)無(wú)旁貸的工作責(zé)任，它體現(xiàn)在科技輔導(dǎo)員的工作任務(wù)和工作方法兩方面。

為了幫助科技輔導(dǎo)員更好地將科技教育與愛(ài)國(guó)主義教育結(jié)合起來(lái)，9月初，科技學(xué)堂“Python turtle圖形編程入門(mén)”的牛毅昕老師設(shè)計(jì)了一節(jié)“用Python turtle繪制國(guó)旗”的課程。下面我們以此為例分析如何讓科技教育與愛(ài)國(guó)主義教育結(jié)合起來(lái)。

在這個(gè)任務(wù)中，學(xué)生需要用Python turtle繪制1面國(guó)旗（當(dāng)然，你也可以選擇其他編程語(yǔ)言作為繪制工具）。作為一次愛(ài)國(guó)主義教育導(dǎo)向的課程，我們?cè)谡n程開(kāi)始之前需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)國(guó)旗產(chǎn)生更深入的認(rèn)識(shí)。我們可以通過(guò)五星紅旗是怎么產(chǎn)生的，其象征和意義是什么等內(nèi)容作為課程引入部分，引導(dǎo)學(xué)生理解繪制國(guó)旗的意義。

我們都知道中國(guó)國(guó)旗是五星紅旗，但很少會(huì)有學(xué)生意識(shí)到并不是所有的五星紅旗都是國(guó)旗。如果直接讓學(xué)生繪制國(guó)旗，學(xué)生可能會(huì)繪制出各種似是而非的五星紅旗。作為國(guó)家象征，國(guó)旗繪制活動(dòng)更要注重準(zhǔn)確性，我們可以通過(guò)學(xué)習(xí)《中華人民共和國(guó)國(guó)旗法》讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)到繪制國(guó)旗的嚴(yán)肅性?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)·國(guó)旗（GB12982—2004）》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》）詳細(xì)記載了國(guó)旗的形狀、顏色和規(guī)格。這是一個(gè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)具有法規(guī)性質(zhì)的技術(shù)性規(guī)范。

《標(biāo)準(zhǔn)》的附錄為我們提供了詳細(xì)的國(guó)旗制法，我們可以從中學(xué)習(xí)到國(guó)旗設(shè)計(jì)中的很多數(shù)學(xué)知識(shí)。因此，在開(kāi)始用程序繪制之前，我們建議時(shí)間允許的教師先引導(dǎo)學(xué)生用直尺和圓規(guī)在紙面上繪制出國(guó)旗，這個(gè)過(guò)程不僅能提升學(xué)生的作圖能力，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)主義精神，同時(shí)也是順理邏輯的過(guò)程，幫助學(xué)生更好地構(gòu)建程序設(shè)計(jì)思路。

接下來(lái)就是正式的繪制環(huán)節(jié)了，我們可以把任務(wù)分解成旗面、大五角星和4顆小五角星3部分。

《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)于國(guó)旗規(guī)格的描述是“旗面為紅色，長(zhǎng)方形，其長(zhǎng)與高為三與二之比”。這意味著我們需要定義長(zhǎng)寬比為3∶2的旗面，我們用以下代碼繪制出長(zhǎng)寬比滿(mǎn)足比例的旗面，并填充為紅色。在程序中，我們把起筆定在（-200，200）的位置，長(zhǎng)度定為438，寬度定為292，當(dāng)然，你可以自由設(shè)置長(zhǎng)度和高度的數(shù)值，只要符合3∶2的長(zhǎng)寬比就可以了。程序如下：

import turtle

turtle.speed（10）#繪制速度

turtle.up（）

turtle.goto（-200，200）

turtle.down（）

turtle.begin_fill（）

turtle.fillcolor（“red”）

turtle.pencolor（“red”）

for I inrange（2）：

turtle.forward（438）

turtle.right（90）

turtle.forward（292）

turtle.right（90）

turtle.end_fill（）

畫(huà)出了紅色的旗面后，我們要將5顆五角星放置到旗面上?！稑?biāo)準(zhǔn)》對(duì)于五角星的描述是“一星較大，其外接圓直徑為旗高十分之三，居左;四星較小，其外接圓直徑為旗高十分之一，環(huán)拱于大星之右”。并且，《標(biāo)準(zhǔn)》附錄中的國(guó)旗制法詳細(xì)敘述了如何通過(guò)等分法確定五角星的位置。對(duì)于大五角星，其表述如下：“為便于確定五星之位置，先將旗面對(duì)分為四個(gè)相等的長(zhǎng)方形，將左上方之長(zhǎng)方形上下劃為十等分，左右劃分為十五等分。大五角星的中心點(diǎn)，在該長(zhǎng)方形上五下五、左五右十之處，其畫(huà)法為：

以此點(diǎn)為圓心，以三等分為半徑作一圓，在此圓周上，定出五個(gè)等距離的點(diǎn)，其一點(diǎn)須位于圓之正上方，然后將此五點(diǎn)中各相隔的兩點(diǎn)相聯(lián)，使各成一直線(xiàn)。此五直線(xiàn)所構(gòu)之外輪廓線(xiàn)，即為所需之大五角星，五角星之一個(gè)角尖正向上方?！?/p>

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》中的表述，我們可以計(jì)算出每一個(gè)星星的位置。前面我們已經(jīng)設(shè)置了旗面的坐標(biāo)位置、長(zhǎng)度和寬度，可以計(jì)算出大五角星的坐標(biāo)位置。在程序中我們將turtle的筆觸和填充顏色設(shè)置為黃色，把turtle移動(dòng)到起始位置，通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句繪制出五角星，程序如下：

Import turtle

turtle.speed（10）

#更改海龜?shù)漠?huà)筆顏色和填充顏色

turtle.fillcolor（“yellow”）

turtle.pencolor（“yellow”）

turtle.up（）

turtle.goto（-170，145）#五角星的坐標(biāo)

turtle.down（）

turtle.begin_fill（）

for x in range（5）：

turtle.forward（50）#

turtle.right（144）#

turtle.end_fill（）

值得注意的是，我們需要將for循環(huán)的部分放在begin_fill（）和end_fill（）之間，這樣我們才能將顏色填充到五角星中。同時(shí)，begin_fill（）和end_fill（）方法一定要成對(duì)出現(xiàn)，缺一不可。

完成了大五角星的繪制，我們可以繪制4顆小五角星了。首先還是查閱《標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于4顆小五角星位置的描述：“四顆小五角星的中心點(diǎn)，第一點(diǎn)在該長(zhǎng)方形上二下八、左十右五之處，第二點(diǎn)在上四下六、左十二右三之處，第三點(diǎn)在上七下三、左十二右三之處，第四點(diǎn)在上九下一、左十右五之處。其畫(huà)法為：以以上四點(diǎn)為加圓心，各以一等分為半徑，分別作四個(gè)圓。在每個(gè)圓上各定出五個(gè)等距離的點(diǎn)，其中均須各有一點(diǎn)位于大五角星中心點(diǎn)與以上四個(gè)圓心的各聯(lián)結(jié)線(xiàn)上，然后用構(gòu)成大五角星的同樣方法，構(gòu)成小五角星。此四顆小五角星均各有一個(gè)角尖對(duì)大五角星的中心點(diǎn)?！?/p>

值得注意的是，每顆小五角星都有一角與大五角星的中心點(diǎn)相對(duì)，也就是說(shuō)，我們需要為每個(gè)小五角星設(shè)置不同的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，我們可以通過(guò)平面幾何計(jì)算出每一顆星星轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。對(duì)于低年級(jí)的學(xué)生而言，我們可以用量角器測(cè)量出每一顆星星的角度，這也是為什么我們建議教師們?cè)诨顒?dòng)開(kāi)始前引導(dǎo)學(xué)生手繪國(guó)旗的原因。在程序中，我們可以用turtle.setheading（）語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)星星的轉(zhuǎn)向，根據(jù)計(jì)算，從上到下4顆小五角星的轉(zhuǎn)向角度分別是305、30、3和300。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》，我們換算出每顆小五角星的長(zhǎng)度是20，并根據(jù)平面幾何知識(shí)可以計(jì)算出每顆小五角星的具體坐標(biāo)，從上到下4顆小五角星的坐標(biāo)分別是（-100，180）（-85，150）（-85，120）和（-100，100）。通過(guò)以下程序畫(huà)出第1個(gè)小五角星。

turtle.up（）

turtle.goto（-100，180）

turtle.setheading（305）#設(shè)置當(dāng)前海龜朝向：會(huì)改變海龜?shù)姆较騮urtle.down（）

turtle.begin_fill（）

for i in range（5）：

turtle.forward（20）

turtle.left（144）

turtle.end_fill（）

調(diào)整turtle.setheading（）和turtle.goto（）的參數(shù)，就可以繪制出剩下3顆小五角星，這里就不贅述具體的程序了。最后，別忘了在程序結(jié)尾處加上hideturtle（）語(yǔ)句隱藏小海龜，并加上turtle.done（）表示繪制完成，這樣我們的國(guó)旗就停留在屏幕上了。

turtle.hideturtle（）

turtle.done（）

通過(guò)用Python turtle繪制國(guó)旗的課程，科技教師提升了學(xué)生的愛(ài)國(guó)情感，讓學(xué)生更加嚴(yán)肅地對(duì)待國(guó)旗，同時(shí)也提升了學(xué)生的Python編程水平，這正是科技輔導(dǎo)員“提升青少年的文明素質(zhì)”的工作任務(wù)和“活動(dòng)內(nèi)容與德育結(jié)合的必要性和可行性”的工作原則的體現(xiàn)。