造物也可編程

王西凱

3Done趣味編程模塊概述

編程教育是近幾年的教育熱點，2018年全國信息技術高中新課標也明確提出了要加強編程教育。編程類的課程在中小學的學校教育中占據越來越重要的地位。積木塊式的Scratch編程課程已經進入全國很多地區的信息技術課程，而Python語言近幾年的火熱度和普及度也不斷提升，但和Scratch相比，其純代碼編程的模式讓學生產生了畏難情緒。如果編程和造物能夠相結合，編程結果能輕松制作出來變成實物，相信這種趣味及成就體驗，會在一定程度上激發學習者的學習欲望。

3Done是大眾所熟知的三維創意設計建模軟件，其教育2.5版本新增了趣味編程模塊。這是一個有益的、融合創新的嘗試，也是對現有三維設計功能的一個重要補充。通過這個模塊，可以生成模型制作動畫，更可以做出非常具有數學規律和數學美感的3D造型。該編程模塊兼容了積木式編程和Python代碼，兩種模式可以一鍵切換。所以，無論對于有“設計恐懼癥”的建模初學者，還是對于有“編程學習困難癥”的編程初學者，這個模塊都提供了一種新的選擇。

如圖1所示的XYZ線條三維模型，使用循環語句，可以輕松通過搭積木的方式來實現，讓學生快速理解變量、循環、邏輯運算等基本的編程模塊。同時，一鍵切換的Python模式可以快速把積木塊轉成對應的Python代碼，為學生進一步學習Python編程打下堅實基礎。

同時，3Done的編程模塊將圖形化編程和3D建模相結合，通過搭積木的簡單方式，幫助創客們在完成整體建模思路設計的同時鍛煉邏輯思維能力，也為進一步學習Python編程打下堅實基礎。如圖2所示，這樣的規律造型，僅用幾行代碼便可以實現。

使用方法介紹

（1）在官網下載并安裝3Done教育版（目前最新版本為2.6版），網址：http：//www.i3done.com/online/download.html。

（2）點擊軟件界面右側大的藍色箭頭打開右側資源欄，并點擊其右上角最后一個功能懸停按鈕——“趣味編程”（圖3）。

（3）可以先隨意放置一個左側的積木塊，如圖4所示，接著放置一個“基本實體”中的“長方體”，然后點擊“運行”按鈕，即可看到繪圖區上生成的一個長方體（退出編程模塊后，該長方體可用建模的方法繼續編輯）。還可點擊“積木模式切換Python模式”按鈕，直接得到其對應的Python代碼，Python可導出.py文件（當然也可以直接在Python中直接編寫，具體語句可參考《3Done Python開發者文檔-V1.0》）。

（4）點擊“上傳保存”按鈕，積木塊及Python代碼同時保存到個人云盤，方便以后繼續進行編輯等操作。Python中還有“語法庫”和“導出.py文件”功能按鈕。

（5）軟件中自帶樣例庫（圖5），每個案例可通過點擊“插入”按鈕得到該模型案例對應的積木塊和Python代碼。

更多教程或模型可通過搜索社區獲得，點擊“搜索”按鈕，輸入對應的關鍵字即可。

教學應用場景與案例模型

1.造型快速生成

通過趣味編程模塊，可以快速制作出學生喜歡的3D造型，并可生成和輸出其創建過程的趣味動畫，大大增加了學生學習編程的興趣。如圖6所示，簡單的幾個積木塊，外加一個基本循環語句，便可得到一串糖葫蘆的模型。通過控制程序運行節奏，可以得到任何中間過程的結果，并可使用“導出動態圖”功能得到動畫效果。

2.造型參數精確快速修改

快速修改已有模型上的部分參數。如圖7所示的摩天輪造型，繪制完成后，發現連桿細了些，則可以很方便快速地在積木塊中修改對應的參數值。

3.通過3Done學習Python語言

以上兩個模型文件，通過點擊Python模式切換按鈕，即可得到對應的Python語句，可以在此繼續編寫模型的代碼。同樣，在Python模式下編寫的代碼也可以自動轉成積木塊。

4.學習復雜編程語句

如圖8所示的“超級瑪麗”闖關場景，里面就用到了兩層循環嵌套，學生可以邊“搭積木”邊看效果，根據效果再改積木。

5.創建具有數學規律和美感的造型

如圖9所示的三葉扭結造型，只需要在編程環境的3D參數方程中填寫其對應的數學參數公式，即可得到其空間線條。再切換到建模環境，繪制一條截面圓，進行掃掠操作便可以得到扭結實體模型。

融合創新是大趨勢。3Done趣味編程模塊的開發與嘗試，為3D設計及打印等造物功能開拓了新的領域，讓造物與編程有機地結合起來，同時，也為編程的可視化以及技術與藝術的結合提供了一個有益的融合案例。

作者單位：廣東深圳市龍華區教育科學研究院