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        翻轉(zhuǎn)課堂模式下“Python”課程教學(xué)資源的建設(shè)探索

        2021-01-08 02:16:42宋雅娟
        無線互聯(lián)科技 2021年23期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)

        摘 要:在翻轉(zhuǎn)課堂模式下為充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)“Python”語言的主動(dòng)性,文章結(jié)合學(xué)生對(duì)圖形、動(dòng)畫、游戲的興趣,利用Turtle庫,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一系列教學(xué)資源,用于學(xué)生線上學(xué)習(xí),為學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)探索一條合適的道路。

        關(guān)鍵詞:“Python”教學(xué);圖形動(dòng)畫案例;Turtle庫

        0 ? 引言

        “Python”語言是一種解釋型高級(jí)語言,具備可移植、跨平臺(tái)、面向?qū)ο蟮忍攸c(diǎn),運(yùn)用場(chǎng)景也越來越廣泛[1]。目前,隨著翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的推廣,線上線下混合教學(xué)模式被充分應(yīng)用[2]。為適應(yīng)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,需要建設(shè)相應(yīng)的教學(xué)資源,為學(xué)生的線上學(xué)習(xí)提供幫助。如果只是采用傳統(tǒng)的程序語言教學(xué)方式,既無法充分發(fā)揮“Python”語言的特性,也無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。圖形動(dòng)畫形式的案例生動(dòng)有趣,容易讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴,很多程序語言教學(xué)已經(jīng)引入圖形動(dòng)畫案例[3-5],用于C語言的案例教學(xué),也有教師運(yùn)用將圖形動(dòng)畫案例應(yīng)用于“Java”課程的教學(xué)過程中。文章充分利用“Python”中Turtle庫強(qiáng)大的圖形功能,設(shè)計(jì)一系列教學(xué)資源,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣,發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)意,培養(yǎng)綜合開發(fā)能力,其中包括一個(gè)基于Turtle庫的圖形動(dòng)畫綜合案例作為教學(xué)的主線資源,內(nèi)容涵蓋“Python”基礎(chǔ)知識(shí)。之后提供一組從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從基本圖形到組合圖形、從靜態(tài)圖形到圖形動(dòng)畫的案例庫用于輔助教學(xué)。為方便初學(xué)者學(xué)習(xí)Turtle庫圖形基本操作,還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)所見即所得的軟件平臺(tái),學(xué)生實(shí)時(shí)繪制圖形,相應(yīng)“Python”代碼自動(dòng)生成。3個(gè)教學(xué)資源配合使用,有助于學(xué)生快速入門、學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容,并激發(fā)創(chuàng)意,設(shè)計(jì)出具有個(gè)人特色的綜合程序。

        1 基于Turtle庫的圖形動(dòng)畫案例

        圖形動(dòng)畫案例是基于Turtle庫繪制傳統(tǒng)中國(guó)結(jié),在畫布上形成四個(gè)不同尺寸、不同坐標(biāo)的中國(guó)結(jié),并以一定速度一定方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到一定位置后停止下來,頂部中心顯示紅色文字幸福中國(guó)結(jié)。

        案例涵蓋“Python”的課程內(nèi)容,如常用類庫Turtle的應(yīng)用,函數(shù)調(diào)用、函數(shù)定義、條件語句、循環(huán)語句、數(shù)據(jù)類型與變量、運(yùn)算符與表達(dá)式、列表與字典及鍵盤事件處理等內(nèi)容。案例被分解成若干個(gè)部分,每部分涉及一到兩個(gè)知識(shí)點(diǎn),按照開發(fā)順序安排學(xué)習(xí)內(nèi)容。構(gòu)建學(xué)習(xí)網(wǎng)站,將拆分的知識(shí)點(diǎn)與案例分步開發(fā)形成各個(gè)微課程,包括微課講解知識(shí)點(diǎn)及分案例視頻、知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容PPT和案例代碼。

        根據(jù)案例開發(fā)順序,第一部分先介紹基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符與表達(dá)式,為后續(xù)中國(guó)結(jié)的開發(fā)準(zhǔn)備基礎(chǔ)知識(shí)。第二部分展開函數(shù)的學(xué)習(xí),將單個(gè)中國(guó)結(jié)的繪制分解成5部分,分別定義為一個(gè)函數(shù),并使用一個(gè)主函數(shù)調(diào)用這5個(gè)部分完成一個(gè)整體中國(guó)結(jié)的繪制。函數(shù)體部分應(yīng)用Turtle庫函數(shù)進(jìn)行線條、圓環(huán)等的繪制,學(xué)習(xí)用基本圖形組成復(fù)雜圖形。第三部分展開控制結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。在選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)中對(duì)每部分內(nèi)容進(jìn)行拓展,對(duì)中國(guó)結(jié)結(jié)心的拓展是應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)繪制交叉的兩個(gè)方向各11條紅線。對(duì)邊緣及底部穗的拓展主要應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多個(gè)圓環(huán)及多條垂直紅色直線的繪制。第四部分是列表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)。單個(gè)中國(guó)結(jié)繪制后,可以應(yīng)用列表存儲(chǔ)4個(gè)中國(guó)結(jié)的大小與位置并利用選擇結(jié)構(gòu)控制中國(guó)結(jié)的停止位置。在過程中教會(huì)學(xué)生進(jìn)行問題分解、模塊化程序設(shè)計(jì)、程序擴(kuò)展的方法,讓學(xué)生參與到精益求精,不斷打磨作品的過程中。

        2 基于Turtle庫的圖形動(dòng)畫案例庫軟件平臺(tái)

        案例庫軟件平臺(tái)充分利用“Python”具備的豐富的開源庫,實(shí)現(xiàn)一系列圖形動(dòng)畫案例,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,將各種知識(shí)點(diǎn)貫穿其中,既可作為線上教學(xué)資源,又可以作為課堂教學(xué)案例使用。案例的多樣可以幫助學(xué)生看到各種形式程序的運(yùn)行效果與實(shí)現(xiàn)方法,激發(fā)學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)意,開發(fā)出具備個(gè)人特色的綜合案例程序。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)若干基于Turtle庫圖形動(dòng)畫小游戲案例庫,并利用tkinter庫中的菜單對(duì)所有案例加以整合,形成一個(gè)相對(duì)完整的案例庫軟件平臺(tái)。

        在菜單中,點(diǎn)擊每個(gè)菜單項(xiàng)即啟動(dòng)一個(gè)圖形動(dòng)畫案例。提供的主要案例有:Turtle繪圖坐標(biāo)示意圖、角度示意圖,通過這兩個(gè)圖可以了解繪圖坐標(biāo)系相應(yīng)知識(shí),為后續(xù)學(xué)習(xí)Turtle庫函數(shù)中的角度、坐標(biāo)參數(shù)奠定基礎(chǔ)?;緢D形案(如畫圓、畫線、畫圓柱)可以幫助學(xué)生直接了解基本圖形繪制函數(shù)的具體使用方法以及簡(jiǎn)單組合方法。繪制三角形的案例可讓學(xué)生了解如何用循環(huán)語句結(jié)合繪圖函數(shù)繪制組合圖形。蘇州地鐵示意圖可讓學(xué)生理解如何用基本圖形函數(shù)繪制一個(gè)實(shí)用的圖形并學(xué)習(xí)文字在圖形界面的輸出方法。彩色烏龜、國(guó)旗圖形可以學(xué)習(xí)到運(yùn)用基本圖形函數(shù)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等繪制生活中的實(shí)際圖案,并為后續(xù)的動(dòng)畫設(shè)計(jì)奠定圖形基礎(chǔ)。幸福中國(guó)結(jié)為學(xué)生提供一個(gè)涵蓋所有知識(shí)點(diǎn)的圖形動(dòng)畫程序,為學(xué)生設(shè)計(jì)自己的動(dòng)畫游戲程序奠定了一個(gè)基礎(chǔ)。彈球游戲改版程序2中使用了一個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景,放置高腳椅、中國(guó)結(jié)及玫瑰花圖案,一個(gè)彈球在場(chǎng)景中來回運(yùn)動(dòng)。這個(gè)案例讓學(xué)生感受如何綜合運(yùn)用單個(gè)圖形繪制復(fù)雜場(chǎng)景、并結(jié)合動(dòng)畫游戲代碼完成綜合程序。使用這樣一個(gè)案例庫,可以讓學(xué)生借鑒到如何利用基本圖形進(jìn)行復(fù)雜創(chuàng)意,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單個(gè)圖形到綜合運(yùn)用,有助于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意,并互相啟發(fā),不斷提升設(shè)計(jì)開發(fā)能力。學(xué)生可以一邊觀察程序的運(yùn)行效果,一邊查看程序代碼,不斷對(duì)比感受,掌握程序的學(xué)習(xí)。

        3 Turtle庫函數(shù)幫助軟件

        Turtle庫目前的學(xué)習(xí)資料多數(shù)是以網(wǎng)站形式提供文字方法說明以及案例示例,為方便初學(xué)者以所見即所得方式直觀方便學(xué)習(xí)Turtle庫函數(shù)及相關(guān)“Python”基礎(chǔ)知識(shí),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)幫助軟件。使用Java的圖形界面開發(fā)技術(shù),參考Windows畫筆程序的繪圖界面,結(jié)合turtle庫中的相關(guān)繪圖函數(shù)而設(shè)計(jì)。界面上模擬畫筆程序,提供基本圖形工具欄按鈕,如畫直線、畫圓、畫矩形、畫三角形、菱形、多邊形等。Turtle庫用戶使用軟件時(shí),先點(diǎn)選要繪制的圖形、線條粗細(xì)、顏色,再將鼠標(biāo)在繪制窗口拖動(dòng)繪制出相應(yīng)的圖形。當(dāng)鼠標(biāo)松開時(shí),軟件右側(cè)窗口中自動(dòng)生成相關(guān)的“Python”代碼。通過這樣的過程,學(xué)生可以學(xué)習(xí)到應(yīng)用Turtle庫繪制圖形時(shí)應(yīng)該先引入Turtle庫,并了解到應(yīng)用哪個(gè)函數(shù)設(shè)置筆的粗細(xì)、哪個(gè)函數(shù)設(shè)置畫筆的顏色,如何提起筆,用什么函數(shù)將鼠標(biāo)定位到相應(yīng)坐標(biāo),如何放下筆,用什么函數(shù)繪制基本圖形。在不同的位置繪制相同的圖形就能學(xué)習(xí)到坐標(biāo)參數(shù)如何使用,點(diǎn)選不同的顏色可以學(xué)習(xí)到畫筆顏色設(shè)置的函數(shù)參數(shù)變化。點(diǎn)選相同圖形繪制不同大小的圖案,即可學(xué)習(xí)到如何繪制不同尺寸的圖形。繪制圖形后,還可以選擇工具欄中的填充按鈕及填充色,到指定圖形處點(diǎn)擊鼠標(biāo),在左側(cè)即可看到填充后的圖形效果,右邊代碼同時(shí)發(fā)生變化,即可了解到如何用程序?qū)崿F(xiàn)填充顏色圖形的繪制。通過這個(gè)軟件可以充分學(xué)習(xí)到Turtle庫函數(shù)的基本方法,實(shí)際參數(shù)使用以及相應(yīng)“Python”代碼。用所見即所得的方式繪圖并學(xué)習(xí)代碼,可讓學(xué)生根據(jù)自己需要一邊繪制一邊學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

        4 結(jié)語

        文章探索建設(shè)“Python”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)資源的方法及實(shí)踐。將一個(gè)綜合圖形動(dòng)畫案例應(yīng)用于“Python”的教學(xué)過程中。借助Turtle庫研究將“Python”語言的主要知識(shí)點(diǎn)加以分解貫穿到案例的實(shí)現(xiàn)過程中,并實(shí)現(xiàn)一個(gè)Turtle動(dòng)畫案例庫軟件平臺(tái),涵蓋從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的多個(gè)動(dòng)畫游戲案例,為學(xué)生提供多種案例輔助,助力學(xué)生逐漸學(xué)習(xí)開發(fā)大型程序的能力。同時(shí),為初學(xué)者提供一個(gè)Turtle庫函數(shù)及完整“Python”圖形程序開發(fā)學(xué)習(xí)幫助的軟件平臺(tái),以所見即所得方式展現(xiàn)。當(dāng)在界面上使用鼠標(biāo)自主繪圖后,程序會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的Turtle庫函數(shù)調(diào)用及“Python”代碼,幫助學(xué)生快直觀快速地學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。在教學(xué)過程中運(yùn)用這些教學(xué)資源激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,取得了良好的學(xué)習(xí)效果。后續(xù)可以持續(xù)建設(shè)課程網(wǎng)站,接納學(xué)生新開發(fā)案例,不斷充實(shí)案例庫,同時(shí)也為學(xué)生提供展示自己作品的平臺(tái),激發(fā)學(xué)生原創(chuàng)開發(fā)的動(dòng)力。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]秦科,劉貴松.面向“Python”應(yīng)用的大學(xué)教學(xué)改革初探[J].計(jì)算機(jī)教育,2017(9):21-25.

        [2]尚鮮連,曾海,宋雅娟,等.基于移動(dòng)學(xué)習(xí)的線上線下混合式教學(xué)模式研究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇,2020(41):250-252.

        [3]張煜昕.基于EasyX圖形庫的多線程繪圖應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2018(30):226-228.

        [4]宋雅娟,邊晶.基于EasyX動(dòng)畫案例開發(fā)導(dǎo)向的C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)方法研究[J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào),2018(6):117-121,125.

        [5]殷志堅(jiān),段曉磊.基于EasyX的俄羅斯方塊游戲的設(shè)計(jì)和分析[J].科技傳播,2015(21):145,165.

        (編輯 姚 鑫)

        Exploration on the construction of “Python” course teaching resources

        under the flipped classroom mode

        Song Yajuan

        (School of? Computer Engineering , Suzhou Vocational University , Suzhou 215104, China)

        Abstract:In the flipped classroom mode, in order to give full play to students’ initiative in learning “Python”, combined with students’ interest in graphics, animation and games, a series of teaching resources are designed and implemented by using the Turtle library for online learning.It is to explore a suitable way for active learning and autonomous learning.

        Key words:“Python” teaching; graphic animation case; turtle library,

        基金項(xiàng)目:江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題;項(xiàng)目名稱:“AI+教育”背景下智慧學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究;項(xiàng)目編號(hào):C-c/2020/03/19。蘇州市職業(yè)大學(xué)2020年校級(jí)重點(diǎn)教改項(xiàng)目;項(xiàng)目名稱:翻轉(zhuǎn)課堂模式下基于計(jì)算機(jī)游戲案例的“Python”語言教學(xué)改革與實(shí)踐;項(xiàng)目編號(hào):SZDJG-20004。

        作者簡(jiǎn)介:宋雅娟(1974— ),女,吉林柳河人,副教授,博士;研究方向:計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)及計(jì)算機(jī)軟件理論研究。

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