巧绘“魔法圈”：Scratch中封闭图形的绘制与创意编程-小学信息技术三年级下册教学设计

巧绘“魔法圈”：Scratch中封闭图形的绘制与创意编程——小学信息技术三年级下册教学设计一、教学内容分析  本课选自小学信息技术课程标准中“程序设计入门”模块，聚焦于用图形化编程工具创作数字作品。课程内容的核心是引导学生理解并掌握使用“画笔”模块和“重复执行”控制结构绘制正多边形，进而理解封闭曲线（图形）的构成逻辑。从知识图谱看，它上承“顺序结构”的基本脚本搭建，下启“变量”与“更复杂循环”的应用，是学生从直观操作迈向抽象算法思维的关键阶梯。课标强调通过体验编程过程，发展学生的计算思维和数字化学习与创新能力。本课正是这一理念的生动载体：将“画图形”这一具体任务，转化为“分解问题（图形由哪些边和角构成）模式识别（重复动作）抽象算法（用循环表述）”的思维过程。其育人价值在于，让学生在“试错调试成功”的创造循环中，培养严谨、耐心、乐于探索的科学态度，并感受几何规律与编程逻辑结合所生成的形式美感，实现逻辑思维与审美感知的协同发展。  三年级学生已具备基本的鼠标操作能力和初步的顺序编程经验，对Scratch角色和积木搭建有浓厚兴趣。其思维正处于具体形象向抽象逻辑过渡阶段，能理解简单的重复现象，但将具体操作抽象为概括性的循环指令存在困难，这构成了主要的认知障碍。他们的兴趣点在于即时可见的创作成果，但也易因步骤繁琐或调试失败而受挫。因此，教学需设计层层递进的“脚手架”，将抽象的循环概念具象化为“画几遍”、“转多大角”的可视化操作。我将通过“任务挑战卡”、同伴互助和教师巡回指导进行动态学情评估，对理解较快的学生提供进阶探索提示（如绘制星形），对遇到困难的学生则提供“积木锦囊”或分步动画演示，确保每位学生都能在“最近发展区”获得成功体验。二、教学目标  知识目标：学生能准确说出“画笔”模块中“落笔”、“抬笔”、“移动…步”、“旋转…度”等积木的功能，并能解释它们组合后绘制线条的原理。学生能理解“重复执行”积木的含义，并能在教师引导下，说出正多边形（如正方形）的边长与旋转角度之间的固定关系，从而建构起“使用循环绘制规则图形”的程序性知识结构。  能力目标：学生能够独立或在小组协作下，正确搭建脚本，绘制出指定的正三角形、正方形。进一步，学生能够通过修改参数（如边长、重复次数、角度），绘制出不同的正多边形，展现出初步的程序调试与迭代优化能力。他们能尝试将绘制的多个图形进行组合，创作出简单的图案。  情感态度与价值观目标：在解决“如何画出一个完整的圆”等挑战性问题时，学生能保持积极的探索热情，面对脚本错误时不轻易放弃，乐于尝试不同的参数组合，体验“调试”作为编程不可或缺部分的乐趣，逐步养成细致、耐心的数字化创作习惯。  学科思维目标：本节课重点发展学生的计算思维，特别是“模式识别”与“算法设计”能力。学生将被引导观察绘制多边形的重复性动作，识别出“移动”和“旋转”这一固定模式，进而将其抽象为“重复执行[移动并旋转]”的算法模型。这一过程将具体操作转化为抽象逻辑，是计算思维的核心体现。  评价与元认知目标：学生能依据“图形是否封闭”、“边是否等长”等简易量规，对自己和同伴的作品进行初步评价。在课堂小结环节，能够回顾学习过程，说出“先想清楚图形规律，再搭建积木”这样的策略性认识，初步形成“设计编程测试调试”的项目流程意识。三、教学重点与难点  教学重点：理解并应用“重复执行”控制结构绘制正多边形。确立依据在于，此为课标“程序设计”范畴的核心概念，是学生从零散命令搭建迈向结构化编程的关键一步，直接服务于“计算思维”这一学科核心素养的培养。掌握此点，学生方能举一反三，为后续学习更复杂的循环嵌套和条件判断奠定坚实基础。  教学难点：难点在于，从具体、分步的绘制动作中，抽象概括出图形的数学规律（旋转角度与边数的关系），并据此精准设置循环体内的参数。预设依据源于学情分析：三年级学生的抽象概括能力尚在发展，且角度概念本身较为抽象。常见错误表现为旋转角度计算错误导致图形无法封闭，或对“重复执行多少次”与“图形有多少条边”的关系混淆。突破方向是提供充分的直观演示和实物类比（如身体旋转体验），并设计从“画正方形”到“画任意正多边形”的参数化探究梯度。四、教学准备清单1.教师准备  1.1媒体与教具：交互式电子白板课件（内含动画演示：由直线到多边形，再到圆的形成过程）；Scratch教学示范程序；课堂任务挑战卡（分为“基础营”、“创造营”、“挑战营”三个层次）。2.学生准备  2.1设备与预习：每人一台安装好Scratch3.0的计算机；简单回顾上节课学过的“移动”和“说”积木。3.环境布置  3.1座位安排：采用便于小组讨论的“岛屿式”座位布局，每46人为一组。五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与旧知唤醒：教师展示一幅由简单几何图形（三角形、正方形、六边形）组合而成的奇妙图案。“同学们，看，这是用代码生成的‘魔法图案’！其实，它的基础就是一个个封闭的图形。还记得我们如何让小猫用‘移动’积木走出一条直线吗？今天，我们要给小猫一支‘魔法笔’，让它不仅能走直线，还能画出各种有棱有角、或者圆润流畅的封闭图形。”  1.1提出核心驱动问题：教师在白板上画一个未封口的正方形。“看，老师这里画了一个‘逃跑’的图形，它为什么不完整？怎样才能命令小猫，让它一笔就画出一个严丝合缝的正方形或者三角形呢？这就是我们今天的‘魔法挑战’！”（口语化表达：哪位小魔法师能让它首尾相连，画出一个完整的圆？）  1.2明晰学习路径：“要完成这个挑战，我们需要三步：第一，找到神奇的‘画笔’；第二，学会让小猫‘边走路边画画’；第三，也是最关键的，发现图形中的重复规律，用一个‘魔法咒语’（重复执行）来代替啰嗦的命令。让我们一步步来揭秘吧！”第二、新授环节任务一：装备“画笔”，绘制首条线段  教师活动：教师演示并解说：“首先，我们要给小猫装备‘画笔’。请大家在积木区找到‘画笔’模块，点击后，会看到很多新积木。第一个魔法是‘落笔’，意思是‘开始画画’；‘抬笔’就是‘停止画画’。我们组合一下：当绿旗被点击>清空>落笔>移动100步。看，一条直线出现了！谁来猜猜，如果我不想画这条线了，该加个什么积木？”引导学生发现“抬笔”。（口语化表达：小猫的‘小脚丫’现在变成了‘小画笔’，‘落笔’就是蘸上墨水准备开画啦！）  学生活动：学生跟随操作，在脚本区搭建绘制一条直线的程序。尝试修改移动的步数（如50步、150步），观察线条长短变化，并尝试加入“抬笔”积木。  即时评价标准：1.能否在“画笔”模块中准确找到“落笔”、“抬笔”积木。2.搭建的脚本顺序是否合理（如先落笔再移动）。3.能否通过改变参数主动探索积木功能。  形成知识、思维、方法清单：★“画笔”模块是图形绘制的工具集。▲“落笔”与“抬笔”需配对使用，控制绘画的启停。★“移动…步”积木在落笔状态下会画出线段，步数决定线段长度。方法提示：编程时要有清晰的“状态”意识，如同我们画画时知道笔尖何时接触纸面。任务二：绘制正方形——发现重复的“麻烦”  教师活动：教师提出挑战：“现在，我们要画一个正方形。谁知道正方形怎么画？对，画一条边，转个弯，再画下一条……一共要画几条边？转几次弯？每次转多少度？我们来试试用积木实现。”教师故意用最“笨”的方法，拖动四组“移动100步”和“向右旋转90度”积木，搭建一个冗长的脚本。“看，画出来了！但同学们，你们觉得这个方法怎么样？是不是有点……麻烦？”（口语化表达：老师感觉自己在说车轱辘话，‘移动，转弯，移动，转弯’……有没有更聪明的办法？）引导学生观察脚本中重复出现的积木组合。  学生活动：学生模仿教师，用顺序结构搭建绘制正方形的脚本。在绘制过程中，直观感受操作的重复性，并可能发现若旋转角度设置错误（非90度），图形无法封闭的问题。  即时评价标准：1.能否正确组合“移动”与“旋转”积木。2.是否注意到脚本中存在的重复模式。3.对绘制出的图形是否封闭有观察意识。  形成知识、思维、方法清单：★绘制规则多边形需要“移动”和“旋转”动作交替进行。★正方形每次旋转的角度是90度。▲脚本的重复性暗示了优化可能，这是发现算法的起点。易错点：旋转方向（左转/右转）和角度必须精确匹配，否则图形会“跑偏”。任务三：引入“重复执行”，施展简化魔法  教师活动：教师指向“控制”模块中的“重复执行…次”积木。“瞧，这就是我们的‘简化魔法咒语’！它能让我们把重复做的事情只说一遍。怎么用呢？我们把画正方形那套重复的动作（移动100步+右转90度）像夹心饼干一样，塞进这个‘重复执行’的嘴巴里。”教师演示拖拽与嵌套操作。“然后，我们告诉它要重复‘4’次。运行一下，奇迹发生了！”教师对比优化前后的两段脚本，突出“重复执行”的简洁与高效。（口语化表达：这个绿色‘C’形积木像不像一个‘循环跑道’？把要重复的动作放进去，它就能替你跑完指定的圈数！）  学生活动：学生动手将之前顺序结构的正方形脚本，改造为使用“重复执行”结构的脚本。运行并验证结果是否一致。部分学生可能尝试修改重复次数（如改为3次或5次），观察产生的图形变化。  即时评价标准：1.能否正确将重复动作组拖入“重复执行”积木的凹槽内。2.能否理解“重复次数”与“边数”的对应关系（正方形重复4次）。3.改造后的程序能否正确运行。  形成知识、思维、方法清单：★“重复执行…次”积木是优化重复性任务的核心控制结构。★循环次数通常与图形的边数相等（如四边形需重复4次）。★循环“体内”应包含构成图形一个完整“周期”的所有动作。思维提升：从“一步一步做”到“定义规律自动做”，是编程思维的一次飞跃。任务四：探究“角度”的秘密，绘制任意正多边形  教师活动：教师提出新问题：“我们用‘重复执行’画出了正方形。那如果想画一个等边三角形，应该重复几次？每次转多少度呢？”不直接告知答案，而是引导学生开展小组探究。提供探究指引：“1.将重复次数改为3。2.尝试修改旋转角度（从90度开始尝试改变），观察什么样的角度能让画笔正好转一圈后回到起点，形成一个封闭的三角形。”教师巡视，对遇到困难的小组提示：“想一想，画完一个图形，画笔总共转了多少度？（360度）那平均分给3次转弯，每次转多少？”（口语化表达：小魔法师们，拿出你们的‘数字显微镜’，看看角度这个魔法数字里藏着什么规律？）  学生活动：学生以小组为单位，通过多次调试参数（主要是旋转角度），尝试绘制出封闭的等边三角形。记录下成功的角度值（120度）。在此基础上，进一步挑战绘制正六边形（重复6次，旋转60度）。  即时评价标准：1.能否通过调试而非猜测来寻找正确角度。2.小组成员间是否有讨论与合作。3.能否从三角形、六边形的成功经验中，初步感知角度与边数的关系。  形成知识、思维、方法清单：★正多边形旋转角度=360度/边数。这是本课最核心的数学规律。★绘制任何正多边形的通用算法模型为：重复执行[边数]次{移动一定步数；旋转(360/边数)度}。▲调试是编程中寻找正确参数的科学方法。认知说明：此规律是连接具体图形与抽象算法的桥梁，理解它即掌握了绘制所有正多边形的“万能钥匙”。任务五：挑战“魔法圈”——从多边形到圆的想象  教师活动：教师展示一个由“重复执行36次，每次移动10步，旋转10度”画出的近似圆形。“同学们，如果我们让边数变得非常多，比如重复执行36次、甚至100次，每次只转一个非常小的角度，画出来的图形会变成什么？”引导学生观察课件中多边形边数逐渐增加，最终趋近于圆的动画过程。“看，当边数多到数不清时，正多边形就‘变成’了一个圆！你们的‘魔法笔’已经能创造出从棱角分明到光滑无比的任何形状了。”（口语化表达：没关系，小魔法师们，这就是我们‘试错’和‘调试’的过程，非常宝贵！让我们看看谁的图形最先‘闭上嘴’？）  学生活动：学生尝试用较大的重复次数（如24次、36次）和相应的角度（15度、10度）绘制图形，观察其越来越接近圆形的现象。部分学生可能会尝试绘制一个“失败”的多边形，并通过调整角度值使其封闭，亲身体验调试过程。  即时评价标准：1.能否根据公式或推理设置大边数图形的旋转角度。2.是否理解“圆是边数趋于无穷的正多边形”这一直观概念。3.面对不封闭的图形时，是否有策略地进行调试（微调角度）。  形成知识、思维、方法清单：▲圆可以看作边数无限多的正多边形。★通过增加边数、减小单次旋转角度，可以模拟绘制圆形。★程序调试的核心策略：观察结果>分析原因（通常是参数问题）>修改参数>再次验证。素养渗透：此任务体现了“极限”的数学思想，以及用离散方法模拟连续现象的计算机科学思想。第三、当堂巩固训练  基础层（全体必做）：请使用“重复执行”结构，绘制一个边长为80的正五边形。完成后，同桌互相检查图形是否封闭、各边是否等长。（口语化表达：看看你同桌画的‘五角星大楼’地基稳不稳？）  综合层（鼓励完成）：创意图形设计师：请你至少使用两种不同颜色（使用“将画笔颜色设定为…”积木），绘制两个大小不同的正多边形（如三角形和正方形），并将它们组合成一幅简单的图案（如一座小房子）。  挑战层（学有余力选做）：迷宫起点：尝试设计一个由多个正六边形拼接而成的“蜂巢”状图案。思考：画完一个六边形后，如何让画笔移动到下一个位置开始画第二个？这可能需要你在循环之外，再使用“移动”和“抬笔/落笔”来定位。  反馈机制：教师选取基础层、综合层的典型作品（包括一个常见错误案例，如角度计算错误导致图形未封闭）进行投屏展示。组织学生进行“点赞与建议”式互评：“这个图形魔力十足在哪里？如果想让魔法更完美，可以怎么调整？”教师针对挑战层的思路进行点拨，强调将复杂问题分解为“画一个”和“挪位置”两个子任务。第四、课堂小结  知识整合：“今天我们的‘魔法圈’之旅就要结束了，谁能来分享一下，你学到了哪几个关键的‘魔法咒语’（核心积木）？”教师引导学生一起梳理，并形成板书思维导图：中心为“画封闭图形”，主枝干为“画笔模块（落笔/抬笔）”、“基本动作（移动/旋转）”、“控制魔法（重复执行）”、“核心规律（角度=360/边数）”。  方法提炼：“回想一下，我们从画一条线开始，到画出一个圆，最关键的一步是什么？对，是发现了重复的模式并用‘重复执行’来抽象它。这种‘寻找规律抽象模型’的思路，不仅是编程的魔法，也是解决很多问题的法宝。”  作业布置与延伸：“课后，请所有同学完成‘基础性作业’：在Scratch中绘制一个你喜欢的正多边形。大多数同学可以尝试‘拓展性作业’：用今天学的图形，为你喜欢的故事角色设计一个徽章图案。小部分编程魔法师可以挑战‘探究性作业’：研究如何用循环画一个空心的多边形（只画边，不填充内部）？或者，如何让画出的图形自动改变颜色？让我们下节课分享大家的创意！”六、作业设计  基础性作业（必做）：在Scratch中新建一个项目，使用“重复执行”结构，绘制一个边长为60的正八边形。将作品保存，并以“班级+姓名+八边形”命名。  拓展性作业（推荐完成）：主题图案创作。以“我的梦想家园”或“神秘海洋生物”为主题，运用至少两种不同边数的正多边形，组合创作一幅简单的主题图案。尝试使用“画笔颜色”和“画笔粗细”积木让作品更丰富。  探究性/创造性作业（选做）：1.算法挑战：不直接使用360/边数的公式，你能通过设计程序本身（例如，利用变量累加角度），让小猫“自己试出”绘制任意正多边形需要的旋转角度吗？2.艺术创想：利用“重复执行”的嵌套（一个循环里包含另一个循环），尝试绘制由多个小图形旋转排列组成的“万花筒”效果图案。七、本节知识清单及拓展  1.★画笔状态控制：“落笔”与“抬笔”是一对控制画笔是否在舞台上留下痕迹的积木。编程时必须清晰当前处于何种状态，否则可能出现“不想画时画了”或“想画时没画”的bug。  2.★移动与旋转：“移动…步”决定线段长度，“旋转…度”决定方向改变量。两者组合，能控制画笔在平面上的运动轨迹。  3.★★重复执行结构：“重复执行…次”积木是实现循环结构的基础。它将需要重复执行的指令序列包含其中，极大地简化了脚本，是体现自动化、批处理思想的核心。  4.★★★正多边形绘制公式：旋转角度=360度/边数。这是连接几何图形特征与编程参数的核心数学规律，务必理解而非死记。  5.★循环次数：通常等于所要绘制正多边形的边数。例如，画三角形重复3次，画正方形重复4次。  6.★循环体：被放入“重复执行”积木内部的所有指令集合。一个完整的循环体应能完成图形的一个基本单元（如多边形的一条边及其后的转角）。  7.▲图形封闭性：判断图形是否画完的标准是画笔是否回到（或非常接近）起点。若不封闭，首要检查旋转角度计算是否正确。  8.★调试（Debug）：编程中寻找并修正错误的过程。本节课的调试主要针对参数（步数、角度、次数），通过“运行观察修改”的迭代进行。  9.▲从多边形到圆：当正多边形的边数趋近于无穷大时，其外形就趋近于一个圆。在计算机中，常用边数较多的正多边形来模拟绘制圆形。  10.★积木拼接逻辑：脚本从上到下顺序执行。在循环结构中，每次循环都会完整执行一遍循环体内的所有积木，然后才会开始下一次循环。  11.▲画笔属性拓展：除了颜色，画笔还有“粗细”属性可以设置，用于改变线条的宽度。  12.▲编程思维（计算思维）体现：本节课完整经历了“分解（分析图形构成）模式识别（发现重复动作）抽象（总结角度公式）算法（用循环结构表述）”的典型计算思维过程。八、教学反思  （一）目标达成度分析本节课预设的知识与技能目标基本达成，绝大多数学生能独立绘制出正方形和三角形，印证了“重复执行”结构的引入是有效的。能力目标方面，学生在参数调试环节表现出不同程度的探究深度，约70%的学生能通过尝试或简单提示找到三角形角度，表明从具体到抽象的思维跨越仍需更多阶梯。情感目标达成较好，“魔法”情境和即时可视化的成果有效维持了学习兴趣，但需关注少数在调试中反复受挫学生的情绪引导。  （二）环节有效性评估导入环节的“未封闭图形”成功制造了认知冲突，驱动性强。新授环节的五个任务环环相扣，任务四（探究角度）是思维爬坡的关键点，小组探究的形式是必要的，但时间略显仓促，部分小组未能在充分试错后自主发现规律，转而等待教师提示。任务五（画圆）作为想象力拓展，起到了激发惊叹和埋下伏笔的作用，效果良好。巩固环节的分层设计照顾了差异，但同伴互评的深度有待引导，多停留在“画得像不像”而非“程序逻辑好不好”。