小学二年级信息技术《数字美术的奥秘：初识分形与仿制印章》教案

小学二年级信息技术《数字美术的奥秘：初识分形与仿制印章》教案

  一、教学理念与设计思路

  本教学设计以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为指导，核心素养导向贯穿始终。我们认识到，小学二年级的学生正处于具体运算思维阶段的开端，他们好奇心强，对色彩、图案和计算机操作有着天然的兴趣，但注意力持续时间有限，抽象思维尚在萌芽。因此，本课将“分形”这一蕴含深刻数学规律的复杂概念，与“仿制印章”这一富有趣味性和实践性的数字绘画工具相结合，旨在搭建一座从直观操作到抽象感知的桥梁。设计遵循“玩中学、做中思”的原则，将教学目标融入一系列游戏化、探索式的任务情境中，让学生在操作“金山画王”软件（或同类开源绘画软件如TuxPaint的高阶模式）的过程中，不仅掌握技术工具的使用，更能初步领略数字世界背后隐藏的秩序与规律之美，实现信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任的协同发展。本设计强调跨学科（STEAM）视野，融合了数学（规律、对称）、美术（构图、色彩、与变化）和信息技术（软件操作、数字创作）的知识与思维方法，旨在培养学生在数字时代解决问题的综合素养。

  二、教学内容与学习者分析

  （一）教学内容深析

  本课隶属于“数字媒体创作”模块，内容聚焦于两个核心概念：分形与仿制印章。

  1.分形概念教学化处理：分形在数学上指具有自相似性、且分数维度的复杂几何形状。对于二年级学生，直接讲授此定义无异于天方夜谭。因此，本课将其教学化处理为“能够不断生长、自我的神奇图案”。教学重点在于引导学生观察、发现并惊叹于由简单规则（如一个三角形、一个弯线）通过不断、缩小、旋转、排列而产生的复杂而美丽的图形，感知“简单创造复杂”的数字美学思想。这不仅是美术创作，更是计算思维中“模式识别”与“抽象”的启蒙。

  2.仿制印章工具操作与意义：仿制印章是数字图像处理中基于采样与的核心工具。本课将其定位为“画面的魔术师”，它能够将画面中任意一部分“”到另一处。教学不仅要让学生掌握“取样”（设定源点）和“绘制”（涂抹）的基本操作步骤，更要引导他们理解这一操作的逻辑意义——即对画面信息的精确搬运与再组织。通过此工具，学生可以修复画面“瑕疵”、创造规律性纹理、甚至进行超现实的画面组合，从而理解数字信息的可性与可编辑性，这是数字化学习与创新的基础技能。

  （二）学习者分析

  本课教学对象为小学二年级上学期学生。经过一年级的学习，他们已具备以下基础：对计算机的基本操作（鼠标单击、双击、拖动）较为熟悉；可能接触过简单的绘图软件，能使用画笔、填充等基础工具；具备初步的观察能力和语言表达能力；喜欢模仿和重复，对完成具体任务有成就感。同时存在以下可能的学习难点：对“规则”和“模式”的理解尚处于直观阶段；精细的鼠标控制能力仍在发展中，操作仿制印章时可能因手部稳定性不足而影响效果；在自主创作中，容易陷入无目的的涂抹，需要明确的任务引导。因此，教学需提供大量直观的视觉案例，设计阶梯式、支架化的操作任务，并通过生动比喻和肢体语言化解抽象概念。

  三、教学目标

  基于核心素养与学情，设定以下三维教学目标：

  （一）知识与技能

  1.能说出“分形”图案的特点是“由一个小图案不断重复、变化而成”，并能从若干图案中识别出分形图案。

  2.能独立启动“金山画王”中的“分形”画笔工具（或类似功能模块），通过调整参数（如次数、角度、缩放比例）创作出至少两种不同的分形图案。

  3.能准确表述“仿制印章”工具的作用是“画面的某一部分”，并能完整演示其操作过程：选择工具、设置笔刷大小、按住特定键（或点击设定源点）取样、在目标位置拖动绘制。

  4.能综合运用分形画笔与仿制印章工具，完成一幅主题明确的数字图画。

  （二）过程与方法

  1.通过观察经典分形图形（如科赫雪花、分形树）的生成动画，经历“从简单到复杂”的演变过程，学习用观察、比较的方法发现图形中的重复规律。

  2.在尝试用不同参数创作分形的过程中，体验“探究-反馈”的学习过程，理解参数变化对最终结果的影响，初步建立“通过调整变量控制输出”的计算思维模型。

  3.在利用仿制印章修复图片缺失、添加重复元素的活动中，学会分析画面构成，规划“取样源”与“绘制目标”，培养有计划、有步骤地解决问题的逻辑能力。

  （三）情感态度与价值观

  1.在感受分形图案的数学之美与自然之妙中，激发对数字世界背后规律的好奇心与探索欲，培养乐于接受新技术的积极态度。

  2.在利用仿制印章进行创意合成的过程中，体验数字工具赋予的创作自由，增强利用信息技术进行艺术表达的自信。

  3.通过讨论“是否可以随意他人的画作”，初步建立尊重数字作品版权、负责任地使用技术的伦理意识。

  四、教学重难点

  （一）教学重点

  1.理解分形图案的“自相似”或“规律性重复”特征。

  2.掌握仿制印章工具取源与绘制的完整、正确操作流程。

  （二）教学难点

  1.从复杂的生成图形中，逆向识别出最基础的“生成元”（即起始的小图案）。

  2.在使用仿制印章时，能根据画面需要，灵活、恰当地选择取样点，并控制绘制过程以达到自然、和谐的合成效果。

  五、教学准备

  （一）教师准备

  1.软件与环境：确保所有学生机能稳定运行“金山画王”软件（版本需包含“分形画笔”与“仿制印章”功能），或功能等效的教学用开源绘画软件。准备好教师机广播控制软件。

  2.教学课件：制作互动式PPT，包含高清分形自然物图片（雪花、蕨类植物、海岸线）、分形图形生成动画、操作步骤分解图、对比案例等。

  3.素材资源包：

  （1）“魔法种子”库：内含多个简单的线条图形（如折线、弧线、三角形），作为学生生成分形的“种子”。

  （2）“图片小诊所”案例：若干张有简单缺陷的趣味图片（如草地上缺了一朵花、水果盘里少了一个苹果）。

  （3）“创意背景图”：几张场景简单的背景图（如星空、池塘、沙漠）。

  4.学习任务单：印制包含“分形探索记录表”、“仿制印章任务卡”和“我的创作计划图”的纸质任务单。

  （二）学生准备

  复习鼠标的拖拽操作；具备观察图片和描述现象的口头表达能力；保持对电脑绘画的兴趣和好奇心。

  六、教学过程实施

  （一）第一课时：探秘规律之国——认识与创作分形

  1.情境导入，激趣引疑（预计用时：8分钟）

    教师活动：播放一段快节奏的微观世界与宏观宇宙视频混剪，画面中晶体生长、树枝分叉、星系漩涡等具有自相似结构的景象交替出现。视频结束后，定格在一张精美的曼德博集分形图上。

    教师语言：“同学们，刚才我们像坐上了魔法飞船，看了好多神奇的画面。你们有没有发现，有些地方的大样子和小样子长得特别像？大自然就像一位了不起的画家，它用一种特别的‘魔法规则’画出了雪花、大树和很多很多美丽的图案。今天，我们就要在电脑里当一回小魔法师，学习这种画图的魔法，它的名字叫——‘分形’。”

    学生活动：观看视频，被动态的视觉奇观吸引，初步形成对“大样子和小样子像”的直观感受。

    设计意图：利用视觉冲击力强的视频，从学生已有的自然认知经验出发，将抽象的“自相似”概念具象化，瞬间抓住学生注意力，并赋予本课学习以探索“自然魔法”的神秘感和使命感。

  2.新知探究，解构规律（预计用时：15分钟）

    环节一：发现分形的秘密

    教师活动：展示三组图片：a.真实雪花与科赫雪花分形图；b.一棵树与电脑绘制的分形树；c.普通圆圈和复杂的分形圆圈。引导学生分组观察讨论：“这些电脑画的图案和它旁边的实物或简单图形比，有什么特别的地方？它们是怎么‘长’出来的？”

    学生活动：小组观察、讨论，可能说出“很多小的堆成大的”、“样子一样，越来越小”、“像树枝一样不停分叉”等。

    教师活动：邀请小组代表发言，并利用课件动画演示科赫雪花从一条线段如何通过“中间凸起一个三角”的规则，不断迭代生成复杂雪花的全过程。总结并板书分形的关键特征：“一个简单的小图案，按照一定的魔法规则，自己自己、变化自己，就能变出无比复杂的漂亮图形。这个小图案，我们叫它‘魔法种子’。”

    设计意图：通过对比观察和动画演示，将学生的感性描述提升为理性认知，直观揭示分形的生成逻辑，攻克教学重点。将“生成元”比喻为“魔法种子”，符合儿童认知。

    环节二：认识“分形画笔”工具

    教师活动：切换到“金山画王”软件界面，介绍“分形画笔”工具的位置。现场演示：选择一个简单的“魔法种子”（如V形折线），设置“次数”为3，“旋转角度”为60度，点击画布生成一个分形图案。然后，仅将“次数”改为5，再次生成，让学生对比。

    教师语言：“看，魔法就在这些数字里！‘次数’就像告诉电脑，让这个种子重复生长几次。次数越多，图案就越复杂、越精细。”

    学生活动：观察教师演示，重点关注参数变化前后图案的差异，直观理解“次数”参数的作用。

    设计意图：工具介绍紧扣核心概念，演示聚焦关键参数，避免功能罗列，让学生迅速建立“参数控制结果”的认知。

  3.实践操作，魔法创造（预计用时：15分钟）

    任务一：“魔法种子”试验田

    教师活动：分发“分形探索记录表”。要求学生从教师提供的“魔法种子”库中任选2-3个种子，在“金山画王”中尝试改变“次数”（建议范围3-6）和“旋转角度”（如30、45、90、120度），每成功生成一个有趣的图案，就在记录表上粘贴或画出其简图，并记录下使用的参数。

    学生活动：动手操作，尝试不同的种子与参数组合，观察生成的图案，完成记录表。教师巡视指导，对操作困难的学生进行个别辅导，鼓励发现规律的学生与同伴分享。

    任务二：挑战“最美分形树”

    教师活动：发布挑战：“谁能用分形画笔，画出一棵你认为最茂盛、最漂亮的大树？”提供基础的“树枝”线段作为种子提示。

    学生活动：综合运用刚才的探索经验，调整参数，创作分形树。完成后保存作品。

    设计意图：任务一分层设计，从自由探索到定向挑战，给予学生充足的“试错”与“发现”空间。记录表将无形的探索过程可视化，有助于知识的内化与反思。创作任务将技术练习转化为有意义的艺术表达。

  4.展示评价，总结延伸（预计用时：7分钟）

    教师活动：利用教学软件展示部分学生的“探索记录表”和“最美分形树”作品。组织学生互评：“你觉得哪位同学的‘魔法种子’变得最奇妙？他的大树‘茂盛’在哪里？”

    评价标准聚焦：是否尝试了多种参数组合（探索精神）；生成的图案是否有清晰的规律（理解程度）；创作的分形树是否美观（应用能力）。

    教师语言：“今天，我们每个人都成了分形魔法师。原来，复杂的美丽背后，藏着这么简单的规则。下节课，我们将学习另一种魔法——‘仿制印章’，它能让你画里的东西变多、变整齐，甚至修复破绽。请大家想想，如果我们把今天画的分形树用印章很多棵，会发生什么？”

    学生活动：欣赏同伴作品，根据标准发表看法。思考教师提出的延伸问题，对下节课充满期待。

    设计意图：展示与评价环节旨在巩固学习成果，分享学习经验，营造积极的学习共同体氛围。结尾的设疑为下一课时的学习埋下伏笔，建立课程内容间的有机联系。

  （二）第二课时：化身画面魔术师——掌握与应用仿制印章

  1.复习旧知，情境导入（预计用时：5分钟）

    教师活动：快速展示上节课优秀的分形作品，并提问：“如果我想让这幅星空里的分形星星布满整个天空，一个一个画太慢了，有什么好办法？”引导学生思考“”。

    教师语言：“对了，电脑世界最神奇的本领之一就是‘’。今天我们来请出一位大师——‘仿制印章’。它不像普通的图章只能印固定图案，它是一枚‘智能图章’，能画面里任何你指定的地方。”

    学生活动：回顾旧知，在教师引导下联想到“”概念，对“智能图章”产生好奇。

    设计意图：从旧知自然过渡，创设真实的应用需求情境，点明本课工具的核心价值——智能，激发学习动机。

  2.技能学习，解析“魔术”（预计用时：18分钟）

    环节一：解密“取样”与“绘制”

    教师活动：打开一张“草地上有一朵红花”的简单图片。演示仿制印章的使用：

    第一步：选择仿制印章工具，并调整笔刷大小为合适（比喻为“图章的大小”）。

    第二步：关键步骤讲解。将鼠标移到红花上，说：“现在，我要告诉图章，请你学习这朵花的样子。”此时，按下特定的取样键（如Ctrl键单击或软件指定的设定源点方式），同时解释：“这个动作就像给图章拍了张照片，它记住了这个位置的样子。”

    第三步：将鼠标移到旁边的空白草地上，说：“现在，我们找个新地方，让图章把它刚才记住的样子‘印’出来。”然后按住鼠标左键拖动，此时，一朵完全相同的红花被“”出来。强调拖动时，取样点（源点）的十字光标也会同步移动，说明它一直在“读取”源图像。

    教师语言：“看，这就是‘仿制’的秘密：先‘取样’（学样子），再‘绘制’（印出来）。记住，取样点是会跟着走的哦！”

    学生活动：聚精会神观看演示，理解“取样”和“绘制”两个核心动作及其逻辑关系。

    设计意图：将操作步骤提炼为“取样”与“绘制”两个核心动作，并用“拍照记忆”和“盖章”的比喻帮助学生理解其工作原理，攻克操作流程这一重点。强调源点同步移动，是为解决后续使用时画面错位或混乱的常见问题打下基础。

    环节二：常见问题与技巧

    教师活动：展示两个错误案例：1.出的花朵边缘错位、重叠。2.想花朵却到了泥土。

    教师语言：“小魔术师们有时也会失手。案例一，是因为拖动时太快太乱，印章‘晕了’，记不清该读哪里了。解决办法：慢慢画，或者松开鼠标，重新在需要的位置附近取一次样。案例二，是因为一开始取样就没取准，取到了花朵旁边的泥土。所以，取样时一定要对准你想的目标中心。”

    学生活动：通过错误案例，反观正确操作的重要性，加深对“精准取样”和“平稳绘制”要点的理解。

    设计意图：预判学生操作中可能出现的典型问题，进行针对性讲解和预防，能有效降低实践阶段的挫折感，提高学习效率。

  3.分层任务，巩固技能（预计用时：17分钟）

    任务一：“图片小医生”（基础任务）

    教师活动：分发“图片小诊所”任务卡，每张图片有一处明显的“缺失”或“污渍”（如小狗少了只耳朵、墙上有块斑点）。要求学生使用仿制印章，选择合适的取样点，将图片“修复完整”。

    学生活动：打开任务图片，分析缺失部分应该从何处取样，然后操作仿制印章进行修复。完成后保存。

    设计意图：基础任务目标明确，操作单一，能让所有学生都掌握仿制印章最基本的修复功能，获得成功体验。

    任务二：“规律装饰师”（进阶任务）

    教师活动：提供一张“空荡的鱼缸”背景图。提出要求：“请使用仿制印章，将一种水草或一块礁石，成有规律的一排或一片，让鱼缸变得生机勃勃。”

    学生活动：在任务一基础上，需要先选择想要的单个元素，然后规划的位置和排列，运用仿制印章进行有规律的装饰。

    设计意图：进阶任务增加了“规划”和“规律排列”的要求，引导学生从简单上升到有目的、有审美的应用，锻炼其画面构图与设计能力。

  4.综合创作，融合创新（预计用时：12分钟）

    活动：“我的奇幻花园”创作

    教师语言：“现在，让我们把两节课的魔法合二为一！请打开上节课你画的分形树作品，或者选择老师提供的‘奇幻花园’背景图。你的任务是：用分形画笔再添加一些奇特的花草（作为独特元素），然后用仿制印章，将这些独特的元素，或者画面中已有的漂亮元素，、布置在你的花园里，创作一幅丰富、饱满、有奇幻色彩的《我的奇幻花园》。”

    学生活动：综合运用分形画笔与仿制印章工具，进行主题创作。教师巡视，对有需要的学生提供策略指导，如“你可以先设计一朵独一无二的分形花，然后用印章让它开遍山坡”。

    设计意图：本环节是两课时学习成果的综合应用与升华。它打破了工具学习的界限，促使学生在真实的创作情境中自主决定工具的选择与组合，实现从技能学习到创意表达的跨越，充分体现“数字化学习与创新”的核心素养。

  5.展示分享，伦理初探（预计用时：8分钟）

    教师活动：组织“奇幻花园博览会”，利用投影或网络教室展示平台，轮流展示学生最终作品。引导学生从“创意独特度”、“技术运用（分形与印章的结合）”、“画面美观与和谐度”等方面进行欣赏和点赞。

    在分享尾声，教师提出一个讨论题：“仿制印章这么厉害，可以任何画面。那么，如果我从网上一幅别人画的非常漂亮的小动物，用仿制印章到我的作品里，当成完全是自己画的，这样可以吗？为什么？”

    引导学生思考并初步得出结论：技术工具要用得正当。技术可以帮助我们学习和创作，但直接别人的作品当成自己的，是不尊重他人劳动的行为。我们要学会欣赏，更要努力创造属于自己的独特作品。

    学生活动：展示自己的花园，欣赏他人的创意，积极参与互评。思考并讨论教师提出的伦理问题，发表自己的看法。

    设计意图：展示环节是对学生学习成果的最高肯定。最后的伦理讨论将教学从技术操作层面提升到信息社会责任的高度，在小学生心中播下尊重知识产权、合法合规使用数字技术的种子，实现了价值观目标的落地。

  七、教学评价设计

  本课采用过程性评价与终结性评价相结合、量化与质性评价相补充的方式。

  （一）过程性评价

  1.课堂观察记录：教师巡视时，记录学生操作的成功率、遇到问题时的解决策略、与同伴的交流互助情况。

  2.学习任务单完成度：“分形探索记录表”的填写认真程度与探索广度；“图片小医生”任务的完成准确性。

  （二）终结性评价

  1.作品评价量规（适用于《我的奇幻花园》）：

    创意与主题（30%）：作品主题