顺序语句与第一个图形程序

引言

在前面的章节中，我们学习了变量、数据类型和基本的输入输出。现在，让我们开始学习程序的控制流程——也就是程序执行的顺序。

想象一下，你正在按照菜谱做一道菜：

1. 先准备食材
2. 然后切菜
3. 接着炒菜
4. 最后装盘

这些步骤必须按照顺序执行，不能跳过或颠倒。Python程序也是如此，代码默认从上到下、从左到右依次执行，这就是顺序语句。

你知道吗？ 🤔 计算机的**CPU(中央处理器)**就是这样工作的！它会一条一条地读取指令,按照顺序执行。就像你按照菜谱做菜一样,CPU也是严格按照代码的顺序来工作的。

这一章,我们将:

• 理解程序的执行顺序
• 了解CPU是如何执行指令的
• 学习什么是“库“和“函数“
• 使用turtle库画出第一个图形
• 学习坐标系的概念
• 复习几何知识(正方形、长方形、三角形的性质)
• 用代码创作各种有趣的图形

什么是顺序语句

代码执行顺序

在Python中，代码默认按照从上到下的顺序执行，一行一行地运行。

# 示例：按顺序执行的代码
print("第一步：起床")
print("第二步：刷牙")
print("第三步：吃早餐")
print("第四步：上学")

输出结果：

第一步：起床
第二步：刷牙
第三步：吃早餐
第四步：上学

如果改变顺序，结果也会改变：

# 改变顺序
print("第四步：上学")
print("第一步：起床")
print("第三步：吃早餐")
print("第二步：刷牙")

输出结果：

第四步：上学
第一步：起床
第三步：吃早餐
第二步：刷牙

👨‍🏫 给家长的Tips

教学方法建议：

• 可以用生活中的例子帮助孩子理解顺序的概念，比如：
  • 穿衣服的顺序(内裤→裤子→外套)
  • 做作业的步骤(打开书包→拿出作业→开始写作业)
  • 刷牙的步骤(挤牙膏→刷牙→漱口)
• 重要提示：强调计算机很“笨“，完全按照我们写的代码顺序执行，不会自动调整
• 可以让孩子想一些生活中的例子，来说明顺序的重要性

常见问题解答：

• 问：为什么不能让计算机自己判断顺序？
• 答：计算机没有“常识“，它只能严格按照我们写的代码执行。这就像一个只会按字面意思执行的机器人

为什么顺序很重要

顺序错误可能导致程序出错或结果不正确。让我们看一个例子：

# 正确的顺序：先赋值，再使用
age = 10
print(f"我的年龄是{age}岁")

# 错误的顺序：先使用，后赋值（会报错）
# print(f"我的身高是{height}厘米")  # 变量还不存在
# height = 150

练习1：下面的代码输出什么？想一想为什么。

a = 5
b = 10
a = b
b = a
print(a, b)

a = 5
b = 10
temp = a  # 先保存a的值
a = b     # 把b给a
b = temp  # 把原来的a给b
print(a, b)  # 输出：10 5

CPU是如何执行指令的 💡

你知道吗？ 当你运行Python程序时，计算机的**CPU(中央处理器)**正在做以下工作：

1. 取指令：CPU从内存中读取一行代码
2. 译码：CPU理解这行代码要做什么
3. 执行：CPU执行这行代码
4. 重复：然后读取下一行代码，继续执行

这个过程就像你按菜谱做菜：

• 看菜谱上的一行指令(取指令)
• 理解这行指令的意思(译码)
• 按照指令去做(执行)
• 然后看下一行指令(重复)

比喻时间 🎯 想象CPU是一个非常勤奋的厨师：

• 代码就是菜谱
• CPU就是厨师
• 厨师严格按照菜谱的顺序，一行一行地做菜
• 如果菜谱写错了，厨师也会照做(因为厨师不会自己思考)

数学小知识 📐

• 如果一个CPU每秒能执行10亿次运算(1GHz)
• 执行100行简单的代码，只需要0.0000001秒！
• 这就是为什么计算机这么快的原因！

👨‍🏫 给家长的Tips

知识点补充(针对家长)：

• CPU是计算机的“大脑“，负责执行所有的计算和控制
• CPU的主频(如2GHz、3GHz)表示每秒能执行多少个时钟周期
• 1GHz = 10亿次/秒，3GHz = 30亿次/秒
• 现代CPU非常复杂，但基本原理就是“取指-译码-执行“的循环

如何给孩子讲解：

• 不需要讲太多技术细节
• 重点让孩子理解：CPU是按顺序执行代码的
• 可以用“机器人厨师“的比喻来帮助理解
• 强调：代码的顺序非常重要，因为CPU完全按顺序执行

库和函数的概念

什么是库

Python非常强大，但有些功能不是Python自带的，需要我们额外引入。这些额外的功能集合叫做库（library）或模块（module）。

库就像是一个工具箱：

• Python自带了一些基本工具（比如print、input）
• 但如果我们需要特殊工具（比如画图、做数学运算），就需要引入专门的工具箱

什么是函数

函数（function）就像是一个“快捷指令“或“小机器“：

• 你给它一些材料（参数）
• 它内部进行处理
• 最后返回结果

比如，我们一直在用的print()和input()都是函数：

• print("Hello")：给print函数一个字符串，它负责显示在屏幕上
• input("姓名：")：给input函数一个提示语，它负责接收用户输入

引入库的方法

使用import语句引入库：

# 引入整个库
import turtle

# 使用库中的函数：库名.函数名()
turtle.forward(100)

或者给库起个简短的名字：

# 引入库并给它起个简短的名字
import turtle as t

# 使用时更简短
t.forward(100)

认识Turtle库

什么是Turtle库

Turtle（海龟）是Python自带的一个画图库，特别适合初学者。它的原理很简单：

• 屏幕上有一只“小海龟“
• 我们可以用代码控制它移动、转向
• 小海龟爬过的轨迹会留下线条

这种方式画图非常直观，能帮助孩子们理解坐标系、角度等数学概念。

给家长的小贴士：

• Turtle库是1960年代为儿童学习编程设计的，历史悠久且效果很好
• 它能将抽象的编程概念可视化
• 建议家长和孩子一起运行代码，观察效果

安装Turtle库

Turtle库通常是Python自带的，不需要额外安装。但如果遇到问题，可以用以下方法安装：

# 在命令行中运行
pip install turtle

坐标系的概念

在使用Turtle画图前，我们需要了解坐标系：

      y轴（向上为正）
      ↑
      |
      |
      |
      •------→ x轴（向右为正）
     (0,0)

• 屏幕中心是原点 (0, 0)
• 向右是x轴正方向（正数）
• 向上是y轴正方向（正数）
• 向左是x轴负方向（负数）
• 向下是y轴负方向（负数）

Turtle的基本命令

让我们学习Turtle的基本命令：

1. 移动命令

import turtle

# 创建一只海龟
t = turtle.Turtle()

# 前进（画线）
t.forward(100)    # 向前移动100像素
t.fd(100)        # forward的简写

# 后退（画线）
t.backward(50)   # 向后移动50像素
t.bk(50)         # backward的简写

# 保持窗口打开
turtle.done()

效果：海龟向前画一条100像素的线，然后向后退50像素。

2. 转向命令

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 左转
t.left(90)       # 左转90度
t.lt(90)         # left的简写

# 右转
t.right(90)      # 右转90度
t.rt(90)         # right的简写

turtle.done()

注意：

• left(90)表示左转90度
• 转向时海龟停留在原地，只是改变了朝向
• 转向后继续移动就会朝新的方向前进

给家长的小贴士：

• 可以用实物演示：让孩子站起来，模拟海龟的移动和转向
• 强调“转向“和“移动“是两个独立的动作
• 介绍角度概念：90度是直角，180度是掉头

3. 画笔控制

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 抬起画笔（移动不留痕迹）
t.penup()
t.goto(50, 50)  # 移动到(50, 50)，不画线

# 放下画笔（移动会画线）
t.pendown()
t.goto(100, 100)  # 移动到(100, 100)，会画线

# 简写
t.up()    # 抬笔
t.down()  # 落笔

turtle.done()

4. 颜色和填充

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 设置画笔颜色
t.pencolor("red")  # 设置为红色
t.forward(100)

# 设置填充颜色
t.fillcolor("blue")  # 填充色为蓝色

# 开始填充
t.begin_fill()

# 画一个正方形（用顺序语句，每条边都写出来）
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)

# 结束填充
t.end_fill()

turtle.done()

绘制基本图形

1. 画正方形 🟥

先复习数学知识！ 📚

在数学课上,我们学过正方形的性质:

• ✅ 有4条边
• ✅ 每条边的长度都相等
• ✅ 有4个角,每个角都是直角(90度)
• ✅ 内角和 = 4 × 90° = 360度

现在让我们用代码画一个正方形:

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 画正方形 - 第1条边
t.forward(100)  # 边长100像素
t.left(90)      # 左转90度

# 第2条边
t.forward(100)
t.left(90)

# 第3条边
t.forward(100)
t.left(90)

# 第4条边
t.forward(100)
t.left(90)  # 画完后转回原方向

turtle.done()

效果：一个边长为100像素的正方形。

想一想 🤔

• 为什么要写4次forward(100)？
  • 因为正方形有4条边
• 为什么要写4次left(90)？
  • 因为每次要转90度(360° ÷ 4 = 90°)

数学小挑战 📐

• 如果边长改为200,代码怎么改？
  • 把所有的forward(100)改成forward(200)
• 如果要画正六边形(6条边),每次转多少度？
  • 360° ÷ 6 = 60度

👨‍🏫 给家长的Tips

教学方法建议：

• 先让孩子在纸上手算：画正方形需要写多少行代码？
  • 4条边,每条边需要2行代码(forward + left)
  • 所以需要 4 × 2 = 8行代码
• 引导孩子思考：
  • “如果画正十边形,需要写多少行代码？” (10 × 2 = 20行)
  • “如果画正一百边形,要写多少行代码？” (100 × 2 = 200行!)
• 告诉孩子：“这样重复写代码很麻烦,下一章我们会学习更简洁的方法!”

数学知识融入：

• 正方形的性质：4边相等,4角直角
• 多边形外角和公式：每次转向角度 = 360° ÷ 边数
• 这个公式适用于所有正多边形

2. 观察代码的重复规律

上面的代码重复了4次相同的操作（forward和left）。你可能会想：有没有更简单的方法呢？

答案是有的！在第8章《循环语句》中，我们将学习循环，可以让我们用更少的代码完成相同的任务。

👨‍🏫 给家长的Tips

这是一个很好的教学时机！

• 先让孩子用顺序语句完成图形绘制，理解每一步在做什么
• 引导孩子观察代码的重复规律
• 告诉孩子：“你看，这些代码重复了4次，很相似对吧？下一章我们要学一种更聪明的方法！”
• 这样在学循环时，孩子会有强烈的期待感，理解为什么要学循环

3. 画长方形 ▭

复习数学知识！ 📚

在数学课上,我们学过长方形的性质:

• ✅ 有4条边
• ✅ 对边相等(上边=下边,左边=右边)
• ✅ 有4个角,每个角都是直角(90度)
• ✅ 内角和 = 360度

现在让我们用代码画一个长方形:

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 设置长和宽
length = 150  # 长
width = 80    # 宽

# 画长方形 - 第1条边(长边)
t.forward(length)   # 向前150像素
t.left(90)          # 左转90度

# 第2条边(宽边)
t.forward(width)    # 向前80像素
t.left(90)          # 左转90度

# 第3条边(长边)
t.forward(length)   # 向前150像素
t.left(90)          # 左转90度

# 第4条边(宽边)
t.forward(width)    # 向前80像素
t.left(90)          # 左转90度

turtle.done()

效果：一个长150像素、宽80像素的长方形。

想一想 🤔

• 为什么长边和宽边的数值要交替出现？
  • 因为长方形是对边相等！
• 如果要画正方形,应该怎么设置length和width？
  • 把length和width设为相同的值！

数学小练习 📐

• 长方形的周长 = (长 + 宽) × 2
• 上面的长方形周长 = (150 + 80) × 2 = 460像素
• 你能算出如果length=200, width=50,周长是多少吗？
  • (200 + 50) × 2 = 500像素

练习2：修改上面的代码，画一个长200、宽50的长方形。

import turtle

t = turtle.Turtle()

length = 200
width = 50

# 用顺序语句画出长方形（4条边）
t.forward(length)
t.left(90)
t.forward(width)
t.left(90)
t.forward(length)
t.left(90)
t.forward(width)
t.left(90)

turtle.done()

👨‍🏫 给家长的Tips

教学方法建议：

• 对比正方形和长方形的代码：
  • 正方形：4次forward(100) - 数值相同
  • 长方形：forward(150)和forward(80)交替出现 - 数值不同
• 引导孩子理解“对边相等“的概念
• 可以让孩子计算：
  • 画长方形需要多少行代码？(8行)
  • 如果画20个长方形,要写多少行代码？(20 × 8 = 160行!)
• 告诉孩子：“下一章学了循环,3行代码就能解决重复问题！”

4. 画三角形 △

复习数学知识！ 📚

在数学课上,我们学过等边三角形(正三角形)的性质:

• ✅ 有3条边
• ✅ 每条边的长度都相等
• ✅ 有3个角,每个角都是60度
• ✅ 内角和 = 3 × 60° = 180度(所有三角形内角和都是180度！)

现在让我们用代码画一个等边三角形:

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 等边三角形
side = 100  # 边长

# 第1条边
t.forward(side)
t.left(120)  # 左转120度

# 第2条边
t.forward(side)
t.left(120)

# 第3条边
t.forward(side)
t.left(120)

turtle.done()

效果：一个边长为100像素的等边三角形。

重要问题 🤔

• 三角形的内角是60度，为什么代码里写的是left(120)？
• 答案：因为海龟转的是外角，不是内角！
• 外角 = 180° - 内角 = 180° - 60° = 120°

更简单的计算方法 📐

• 对于任意正n边形，每次转向角度 = 360° ÷ n
• 正三角形：360° ÷ 3 = 120°
• 正方形：360° ÷ 4 = 90°
• 正五边形：360° ÷ 5 = 72°

数学小挑战 📐

• 三角形的周长 = 100 × 3 = 300像素
• 三角形的内角和 = 60° + 60° + 60° = 180度
• 所有三角形的内角和都是180度，你记住了吗？

👨‍🏫 给家长的Tips

知识点补充(针对家长)：

• 外角的概念：延长线与边的夹角
• 为什么要转外角：因为海龟是“转弯“，不是“掉头“
• 外角公式：360° ÷ 边数 (适用于所有正多边形)

如何给孩子讲解：

• 可以让孩子站起来，模拟海龟走路：
  • 向前走100步
  • 原地左转(不是掉头，是转弯)
  • 想象你要“转弯多少度“才能走向下一个方向
• 也可以用“走路转弯“的生活例子来帮助理解

练习3：计算五边形每次应该转多少度？

import turtle

t = turtle.Turtle()

side = 100
angle = 360 / 5  # 72度

# 用顺序语句画出五边形（5条边）
t.forward(side)
t.left(angle)
t.forward(side)
t.left(angle)
t.forward(side)
t.left(angle)
t.forward(side)
t.left(angle)
t.forward(side)
t.left(angle)

turtle.done()

5. 画圆形

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 方法1：使用circle命令
t.circle(50)  # 画半径为50的圆

# 移动位置
t.penup()
t.goto(100, 0)
t.pendown()

# 方法2：通过画多边形近似圆
t.circle(80, steps=100)  # 用100条线段近似圆

turtle.done()

实践项目：彩色多边形艺术

项目1：多彩正方形

让我们画一个填充颜色的正方形：

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 设置画笔和填充颜色
t.pencolor("blue")      # 边框蓝色
t.fillcolor("yellow")   # 填充黄色

# 开始填充
t.begin_fill()

# 画正方形（用顺序语句）
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)

# 结束填充
t.end_fill()

# 写上文字
t.penup()
t.goto(0, -20)
t.write("正方形", align="center", font=("Arial", 16, "bold"))

turtle.done()

项目2：彩色圆圈

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 画第1个圆（红色，半径20）
t.penup()
t.goto(0, 0)
t.pendown()
t.pencolor("red")
t.circle(20)

# 画第2个圆（橙色，半径40）
t.penup()
t.goto(0, -20)
t.pendown()
t.pencolor("orange")
t.circle(40)

# 画第3个圆（黄色，半径60）
t.penup()
t.goto(0, -40)
t.pendown()
t.pencolor("yellow")
t.circle(60)

turtle.done()

给家长的Tips：

• 这个项目画了3个圆圈，每个圆圈的位置和大小都不同
• 引导孩子观察：每个圆圈的代码都很相似，只是颜色和数字不同
• 告诉孩子：“如果我们想画10个圆圈，就要写30行类似的代码。学完循环后，3行代码就能搞定！”
• 这为学习循环埋下伏笔

练习：尝试在上面的代码基础上，继续添加第4个、第5个圆圈，让它们越来越大！

项目3：星星（挑战题）

五角星的每个角是36度，我们来画一个五角星：

import turtle

t = turtle.Turtle()

# 设置画笔颜色
t.pencolor("gold")
t.fillcolor("orange")

# 移动到合适的位置
t.penup()
t.goto(0, 100)
t.pendown()

# 开始填充
t.begin_fill()

# 画五角星（用顺序语句，5条边）
t.forward(200)
t.right(144)
t.forward(200)
t.right(144)
t.forward(200)
t.right(144)
t.forward(200)
t.right(144)
t.forward(200)
t.right(144)

# 结束填充
t.end_fill()

turtle.done()

给家长的小贴士：

• 五角星有5个角，每个角36度
• 每次转向的是外角：180 - 36 = 144度
• 可以让孩子先在纸上画五角星，数数每次转多少度

Turtle常用函数速查表

给孩子打印一张函数表，方便他们查找使用：

移动命令

转向命令

画笔控制

其他命令

综合练习

练习1：画房子

用Turtle画一个简单的房子：

import turtle

t = turtle.Turtle()
t.speed(5)  # 设置速度

# 房子主体（正方形）
t.fillcolor("yellow")
t.begin_fill()
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.forward(100)
t.left(90)
t.end_fill()

# 房顶（三角形）
t.penup()
t.goto(0, 100)
t.pendown()

t.fillcolor("red")
t.begin_fill()
t.forward(100)
t.left(120)
t.forward(100)
t.left(120)
t.forward(100)
t.left(120)
t.end_fill()

# 门（长方形）
t.penup()
t.goto(30, -50)
t.pendown()

t.fillcolor("brown")
t.begin_fill()
t.forward(40)
t.left(90)
t.forward(60)
t.left(90)
t.forward(40)
t.left(90)
t.forward(60)
t.left(90)
t.end_fill()

turtle.done()

练习2：画花朵

这个练习使用循环来画多个花瓣。由于我们还没学循环，这个练习我们先跳过，等学完第8章循环语句后，再回来完成它！

作为替代，你可以尝试：

• 画一个简单的花朵（用多个圆形组成）
• 画一棵树（用长方形做树干，三角形或圆形做树冠）
• 或者发挥创意，画你自己想画的任何东西！

👨‍🏫 给家长的Tips

这个画花朵的练习需要使用循环来重复画花瓣。可以：

• 告诉孩子：“这个练习需要重复画6次花瓣，每次都要写很多相似的代码，有点复杂”
• “我们先学习更简单的图形，等学完循环后，再用短短几行代码完成这个美丽的花朵！”
• 保持孩子的学习兴趣和期待感

练习3：创意绘画

让孩子自由发挥，创作自己的作品！

提示：

• 可以画动物、植物、建筑等
• 尝试使用不同的颜色和形状
• 组合多个图形形成复杂图案

调试技巧

常见问题

1. 窗口一闪而过

   # 在程序最后加上
   turtle.done()
   

2. 画图速度太慢

   t = turtle.Turtle()
   t.speed(0)  # 0是最快速度，10是快，1是慢
   

3. 找不到海龟

   t.showturtle()  # 显示海龟
   

4. 颜色不生效

   # 确保颜色名称正确（英文）
   t.pencolor("red")  # 正确
   # t.pencolor("红色")  # 错误
   

给家长的小贴士：

• 教孩子学会看错误信息
• 使用t.speed()设置速度，方便观察画图过程
• 使用t.clear()清除画布重新开始
• 鼓励孩子多尝试，不怕出错

章节小结

我们学到了什么

1. 顺序语句：代码从上到下依次执行
2. CPU执行原理 💡：
   • CPU按照“取指-译码-执行“的循环工作
   • 代码的顺序非常重要,因为CPU完全按顺序执行
   • 现代CPU每秒可以执行几十亿次运算！
3. 库的概念：Python的扩展功能集合
4. 函数的概念：完成特定功能的代码块
5. import语句：如何引入库
6. 坐标系：二维平面的定位方法
7. Turtle库：用代码画图
   • 移动命令：forward, backward, goto
   • 转向命令：left, right
   • 画笔控制：penup, pendown, color
   • 基本图形：正方形、长方形、三角形、圆形
8. 数学知识 📐：
   • 正方形：4边相等,4角直角,内角和360°
   • 长方形：对边相等,4角直角,内角和360°
   • 等边三角形：3边相等,3角60°,内角和180°
   • 正多边形外角公式：每次转向角度 = 360° ÷ 边数

重要概念回顾

• 执行顺序：代码按从上到下的顺序执行
• 函数调用：库名.函数名(参数)
• 坐标系：中心是(0,0)，向右x正，向上y正
• 角度：360度是一圈，90度是直角
• CPU工作原理：取指→译码→执行→重复

给家长的总结 📋

本章核心知识点：

1. ✅ 顺序执行的概念（程序控制的基础）
2. ✅ 计算机硬件基础（CPU的工作原理）
3. ✅ 几何知识融入（正方形、长方形、三角形的性质）
4. ✅ Turtle库的基本使用
5. ✅ 坐标系和角度的概念

教学检查点：

• 孩子能理解为什么代码的顺序很重要？
• 孩子能复述CPU是如何执行代码的吗？
• 孩子能独立用代码画出正方形、长方形、三角形吗？
• 孩子能计算正n边形每次应该转多少度吗？
• 孩子对学习循环有期待感吗？（知道顺序语句的局限性）

常见问题与解答：

• 问：为什么一定要学顺序语句？直接学循环不行吗？ 答：顺序执行是编程的基础，必须先理解“一步一步执行“，才能理解“重复执行“。这是从具体到抽象的认知过程。
• 问：孩子觉得写重复代码很无聊怎么办？ 答：这正是我们想要的效果！让孩子感受到重复代码的麻烦，学循环时才会有强烈的需求感和学习动力。
• 问：CPU的内容会不会太深奥？ 答：我们只需要让孩子理解“按顺序执行“的概念即可，不需要深入技术细节。用“厨师按菜谱做菜“的比喻就足够了。

下一步

在下一章（第7章），我们将学习条件语句（if语句），让程序能够根据不同情况做出不同的决定。结合Turtle库，我们就能画出更加智能和有趣的图形！

再下一章（第8章），我们将学习循环语句，到时候你就可以用短短几行代码画出正方形、长方形、三角形和多边形了！是不是很期待？😊

挑战练习

1. 必做：

   • 画一个边长为80的正方形，填充绿色
   • 画一个长150、宽100的长方形，填充蓝色
   • 画一个六边形（💡提示：每次转多少度？）

2. 选做：

   • 画出你的名字首字母
   • 画一个笑脸（圆形脸+眼睛+嘴巴）
   • 画一个彩虹（7个半圆）

3. 挑战 🌟：

   • 画出自己设计的房子（至少有主体、门窗、屋顶）
   • 创作一个抽象艺术画（使用不同颜色和形状）
   • 数学挑战：计算一下，画一个正100边形需要写多少行代码？如果用循环，可以节省多少行？（答案：100边形需要200行代码，用循环只需要5行！）

加油！你已经能用代码画出美丽的图形了！🎨🐢

预告 📢 下一章学完条件语句，后面我们还要学循环语句。到时候，你就可以用短短几行代码完成：

# 用循环画正方形（第8章会学）
for i in range(4):
    t.forward(100)
    t.left(90)

是不是很简洁？让我们一起期待吧！