Python程序设计实践 教案 实验2 turtle绘图

《Python程序设计实践教程》课程教案课题：turtle绘图教学目的：掌握`turtle`绘图库的基本使用方法：通过画布设置、画笔参数设置及运动控制命令的学习，帮助学生掌握`turtle`库的核心功能，能够使用Python绘制简单图形。理解图形绘制的基本原理与流程：通过画笔运动命令（如前进、转向）和控制命令（如抬笔、落笔）的讲解，使学生理解图形绘制的基本逻辑与实现方法。培养图形编程的兴趣与能力：通过绘制各种图形的实践操作，激发学生对图形编程的兴趣，并培养其通过代码实现可视化效果的能力。掌握画笔参数的设置与自定义：学习画笔颜色、粗细、速度等参数的设置方法，使学生能够根据需求自定义绘图效果，提升图形绘制的灵活性与美观性。理解画布管理与图形控制的方法：通过画布设置与其他命令函数（如清屏、复位）的学习，帮助学生掌握绘图过程中的画布管理与图形控制技巧。为后续图形编程与算法可视化奠定基础：通过本章的学习，学生能够掌握`turtle`库的基本用法，为后续学习更复杂的图形编程、算法可视化及交互式图形应用提供支持。课型：新授课课时：本章安排2个课时。教学重点：重点：1.掌握turtle库的主要函数和用法。教学难点：难点：本章教学难点在于如何通过画笔运动命令与控制命令的灵活组合，精确绘制复杂图形，并理解图形绘制中的坐标系统与角度控制。教学过程：教学形式：讲授课，教学组织采用课堂整体讲授和分组演示。教学媒体：采用启发式教学、案例教学等教学方法。教学手段采用多媒体课件、视频等媒体技术。板书设计：本课标题turtle绘图课次0.5授课方式理论课□讨论课□习题课□其他□课时安排2学分共2分授课对象普通高等院校学生任课教师教材及参考资料1.《Python程序设计实践教程》。2.本教材配套视频教程及学习检查等资源。3.与本课程相关的其他资源。教学基本内容教学方法及教学手段课程引入在编程的世界中，图形绘制不仅是一种视觉艺术，更是理解程序逻辑与算法运行的重要工具。`turtle`绘图库作为Python中简单而强大的图形绘制工具，为我们提供了一个直观的方式来探索编程的乐趣与创造力。通过`turtle`，我们可以用代码控制一只“小海龟”在画布上移动，绘制出各种有趣的图形，从简单的线条到复杂的几何图案，甚至是分形艺术。本章将带领大家学习`turtle`库的基本使用方法，包括画布设置、画笔控制、运动命令等核心功能。通过动手实践，你将不仅掌握图形绘制的基本技能，还能深入理解程序如何通过指令控制图形生成的过程。让我们一起走进`turtle`绘图的奇妙世界，用代码绘制出属于你的创意与灵感！参考以下形式：1.衔接导入2.悬念导入3.情景导入4.激疑导入5.演示导入6.实例导入7.其他形式实验2turtle绘图一、实验目的1.掌握 turtle 库的主要函数和用法。二、知识要点Python 的标准库很多，主要有 math 库、turtle 库、random 库、time 库等。下面主要介绍 turtle 库的含义和作用。turtle（海龟）库是 Python 语言中一个很流行的绘制图形的函数库，用于绘制线、圆及其他形状。可以把用 turtle 库绘图理解成一只海龟在坐标系统中爬行，其爬行轨迹形成了绘制的图形。用户可以控制海龟的位置、方向，以及画笔的状态、宽度、颜色等，图形绘制的过程十分直观。turtle 库需要先导入才能使用，导入和使用的方式如下。（1）先用“importturtle”语句导入库，之后可以用“turtle.函数名()”的形式使用库。（2）先用“fromturtleimport*”语句导入库，然后可以直接用“函数名()”的形式使用库，无须加库名。形式使用库。1.画布设置turtle.setup(width,height,startx,starty)setup()函数的 4 个参数分别表示窗口宽度、窗口高度、窗口左上角在计算机屏幕中的横坐标和纵坐标。2.画笔的基本参数设置函数画笔的基本参数设置函数如表 2-1 所示。表 2-1画笔的基本参数设置函数方法功能pensize(width)设置画笔宽度；单位是像素pencolor(color)设置画笔颜色；若无参数，则返回当前的画笔颜色penup()提起画笔，用于移动画笔位置；与 pendown()配合使用pendown()放下画笔，移动画笔将绘制图形speed(speed)设置画笔移动速度；speed为0～10的整数3.画笔运动命令函数画笔运动命令函数如表 2-2 所示。表 2-2画笔运动命令函数方法功能forward(distance)向当前方向移动 distance 像素backward(distance)向相反方向移动 distance 像素right(angle)向右（顺时针方向）转动 angle 角度left(angle)向左（逆时针方向）转动 angle 角度goto(x,y)将画笔移动到坐标为(x,y)的位置circle(radius,extent,steps)画圆弧；radius 参数用于设置半径；extent 参数（可选）用于设置弧的角度（缺省则绘制整圆）；steps 参数（可选）用于确定绘制的正多边形边数，若 steps=3，则绘制正三角形setx(x)将 x 轴移动到指定位置；单位为像素sety(y)将 y 轴移动到指定位置；单位为像素setheading(angle)设置当前方向为 angle 角度home()将当前的画笔位置设置为原点dot(r)绘制一个指定直径和颜色的圆点4.画笔控制命令函数画笔控制命令函数如表 2-3 所示。表 2-3画笔控制命令函数方法功能fillcolor(colorstring)设置填充颜色；若无参数，则返回当前的填充颜色color(color1,color2)同时设置 pencolor=color1，fillcolor=color2filling()返回当前是否在填充状态begin_fill()开始填充（续表）方法功能end_fill()结束填充hideturtle()隐藏画笔showturtle()显示画笔5.其他命令函数其他命令函数如表 2-4 所示。表 2-4其他命令函数方法功能clear()清空窗口，但画笔的位置和状态不会改变reset()清空窗口，重置为起始状态write(s)写文本mainloop()或 done()启动事件循环三、实例解析【实例 2-1】绘制红色五角星（1）问题分析可以一条线一条线地画，画五条线，绘制出五角星，也可以使用 for 循环。（2）程序代码#sl2-1.sy绘制红色五角星importturtleturtle.hideturtle() #隐藏画笔turtle.speed(3) #设置画笔移动速度turtle.pensize(5) #设置画笔宽度turtle.pencolor("red") #设置画笔颜色turtle.fillcolor("red") #设置填充颜色turtle.begin_fill() #开始填充foriinrange(5): #循环 5 次，每次画1条边turtle.forward(200)turtle.right(144)turtle.end_fill() #结束填充所绘制的红色五角星如图 2-1 所示。图 2-1红色五角星（3）思考与讨论修改程序，使用 while 循环，代码如下。importturtleast #导入 turtle库，并记为 tt.pencolor("red") #设置画笔颜色t.fillcolor("yellow") #设置填充颜色t.begin_fill()whileTrue:t.forward(200) #设置五角星的大小t.right(144)ifabs(t.pos())<1:breakt.end_fill()【实例 2-2】绘制循环圆编写代码，画 36 个圆，每画完一个圆，旋转 90°，循环圆如图 2-2 所示。图 2-2循环圆（1）问题分析编写函数 DrawCircle(n)，在循环语句块中调用。t.circle(10)可以让小海龟（turtle）画出半径为 10 像素的圆。（2）程序代码#sl2-2.syimportturtleastdefDrawCircle(n):foriinrange(4):t.circle(n)t.left(90)t.pensize(1) #设置画笔宽度t.speed(10) #设置画笔移动速度foriinrange(10,100,10):DrawCircle(i) #调用函数画圆t.hideturtle() #隐藏画笔t.done()（3）思考与讨论①若 4 个方向的圆的颜色分别为红、绿、黄、蓝，如何修改程序？请阅读以下代码。importturtleastt.color("red")t.pensize(1) #设置画笔宽度t.speed(10) #设置画笔移动速度colors=['red','green','yellow','blue']foriinrange(36):t.pencolor(colors[i%4])t.circle(2*i)t.left(90)t.hideturtle()t.done()②将t.left(90)改为 t.left(91)，比较所绘制的图形。四、实验内容1.编写程序，绘制奥运五环标志，如图 2-3 所示。2.绘制五角星，如图 2-4 所示。3.绘制太阳花，如图 2-5 所示。图 2-3奥运五环标志图 2-4五角星图 2-5太阳花4.绘制多个圆的螺旋聚合，如图 2-6 所示。5.绘制分形树，如图 2-7 所示。提示：画一棵树的方法和画树枝的方法是一样的，变化的是主干长度和方向。分形树由 Y 形树多次递归生成，因此可以使用递归算法。6.绘制国际象棋棋盘，如图 2-8 所示。7.绘制中国象棋棋盘，如图 2-9 所示。图 2-6多个圆的螺旋聚合图 2-7分形树图 2-8国际象棋棋盘图 2-9中国象棋棋盘图 2-10分形艺术创作图片分形本质上是递归，分形图形可以使用递归算法实现。科赫曲线（KochCurve）是一种像雪花的几何曲线，所以又称为雪花曲线。请查阅科赫曲线的资料，了解用 turtle 库绘制科赫曲线的方法。3 阶科赫曲线如图 2-11 所示。图 2-113 阶科赫曲线1．教学以学生学习教材的基本内容为主，系统全面地了解turtle绘图。2．整个教学过程中，各教学点可根据实际情况，进行拓展知识的讲解。章节小结：本章通过`turtle`绘图库的学习，帮助学生掌握Python中