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3Done趣味编程规律与规则的结合点

作者:黄琨霖 字数:3789  点击:

【摘要】3done教育版是一款适合国内外青少年的三维创意设计软件,新版本增加的“趣味编程”功能,具有了更贴合启发青少年的创新学习思维智能简易的3D设计功能,让创意轻松实现。本文旨在全面提升学生的数字素养的教育意义进一步凸显的环境下,与学生一起探索新版3Done“趣味编程”中的把编程引入3D创作的乐趣与收获以及对3Done AI的学习期待。

【关键词】趣味编程;3Done;积木

广东省中小学教材审定委员会2016年复查通过的《信息技术》(第二版),上册和下册的上半部分主要教育学生编程思维,结合2022年新课标的课程内容,这部分内容主要借助学习与生活中的实例,体验身边的算法,理解算法是通过明确的,可执行的操作步骤描述的问题求解方案。主要是用自然语言、流程图的方式描述算法。下册的下半部分引入了3D打印学习,佛山市教研室选用的是3Done软件教育版。

3done教育版是一款适合国内外青少年的三维创意设计软件,为了适应现代信息化教育、激发学生3D建模的兴趣,从2.55版本开始新增加了“趣味编程”功能,包括积木模式和Python模式两种。具有了更贴合启发青少年的创新学习思维智能简易的3D设计功能,让创意轻松实现。初学者若想使用“趣味编程”功能,可以根据自身的编程能力从两种模式中二选一。但是3Done“趣味编程”中缺“草图绘制”“草图编辑”“特殊功能”等3D绘制的核心功能。实践中我们把“趣味编程”的积木编程模式与常规3D制作“特殊功能”相结合,期望能制作出更好的3D模型。

本文主要记录假期阶段,与学生一起探索3Done教育版新版“趣味编程”,领受把编程引入3D创作的乐趣与收获。

一、3Done版本常规建模和“趣味编程”的对比选择

通过3Done基础学习,我们了解了软件的界面,各种栏目的分布和具体功能,其中分课目学习:基本实体、缩放和移动、拔模、圆角、抽壳、扭曲、绘制草图、拉伸、锥削、旋转造型、扫掠、渲染着色、阵列等。学生在老师的带领下,都能独立完成初级的3D作品。尤其是最后一课的阵列命令,让学生欢呼雀跃,大呼神奇。

随着寒假的来临,学生有更多的时间去探索3Done的秘密。其中校队的6个学生,自己注册了中望青少年三维创意社区3Done官网i3done.com用户,从社区的“课程中心”和“作品天地”大量吸取自己所需的学习营养,为“我”所用。慢慢地,课堂知识得到巩固,又学到了不少制作技巧。一天上午,有个同学在家里自学3Done时,从官网上看到一个“趣味编程基础教程之圆形阵列”的视频教程。这是课堂没有涉及过的啊,仿佛打开了一扇新世界的大门。看看自己装的3Done版本根本没有这个功能,遂微信我期望探索3Done“趣味编程”功能。原来佛山市教育教学研究室推荐给广大佛山市中小学的是3Done教育版2.3版,能满足学生长期学习3Done的要求。而3Done从2.55版开始,软件只能试用一个月,一个月后限制保存文件,促使大家购买和使用正版。这对学校教学与机房管理是比较致命的,而偏偏从这版开始,才具有“趣味编程”这个功能!

借着学生正在学习兴头上这个契机,经过家长的同意和从健康角度考虑,我们采取腾讯会议与微信联合,再加面对面讨论(两个住在学校旁边的学生)的方式。首先查资料确定3Done 2.55版、2.63版、2.72版这三个版本都具有“趣味编程”功能,可以为我们所用。我们师生也开始分工合作,在家远程用腾讯会议的同学,登录官网i3done.com,利用官网的搜索功能,在“课程”类中搜索“趣味编程”,然后重点学习“雨中散步”——莘县新城高级中学的王增福老师的趣味编程作品,先开阔自己的眼界。跟老师一起的两个学生,利用机房机器具有自动还原功能,先卸载机器上的3Done教育版2.3,分别安装2.55版、2.63版、2.72版。对照三个版本中“趣味编程”功能的异同、版本试用时间的长短,找出最佳的利用方案,最后我们确定安装3Done教育版2.55版。

二、3Done“趣味编程”规律带来的便利

学习的最佳方式是先模仿后创新,这样可以在不明白的时候从别人的探索中吸取经验,总结教训。在学习了王老师的视频后,先要求学生画出这个图形(见图1)。

学生在学习了教程后,已经知道什么是赋值,也充分了解“循环积木”中“使用i从1到10每隔1……执行……”积木模块的功用,不一会儿,就给画出来了,看他们个个满脸的喜悦,这还真不是别的东西可以带给他们的。这是他们其中一个的编程图(见图2)。

能够这么顺利,还真得庆幸有五年级编程猫《画正多边形》的基础,不然,讲懂“循环”积木与其嵌套在内的“×”“÷”等计算积木和“变量”中的“i”积木之间的关系,也要花一些时间。不过我们的学生有了原来的基础,这里结合可视化趣味编程,就找到了编程画规则图形的规律。

万事俱备,该是自我创新的时候了,我附上这两个DNA分子螺旋结构图(见图3)。

可以选择其中的一个用3Done教育版的“趣味编程”做出来,经过比对,作为刚刚领略了成功喜悦的他们,大家选择了左边的球—线图,有了前面的基础和找到的“趣味编程”中的图形化编程规律,得出图4。

很标准,不错,证明大家用心学好了前面的知识。只是,DNS螺旋结构不是趴在平面上的,它是立起来的!

三、3Done“趣味编程”规律与规则有机结合

经过分析,根据图形的运动规则,我们必须让图形在Z轴上逐点升高,也就是图形要沿Z轴移动。要解决这个问题,可以用常规建模中的“基本编辑”中的“移动”命令,但是几十个小图形,要有规律的移动,这是常规移动命令很难做到或要花数小时才能做到。但“趣味编程”中的“基本编辑”的“移动”模块,却能根据程序的要求轻松地解决这个问题,我们只要根据运行的规律,按规则设置好参数。

单边螺旋线已经画好了,要获得双螺旋线,大家想到的自然是复制一个,也就是编程代码模块复制多一份。但是,两条螺线在起始平面上的基点是不一样的啊,如果任何参数都不改变,肯定两条螺线会画在同一位置合二为一。到此,老师逐渐从参与者角色开始转变到引导者角色,把余下的一切交给学生自己去分析、探索,利用编程规则,发现规律。

首先,他们在草稿上画好了三维坐标系,方向正确。鼓励他们继续往前。

同学们把目标放在改变椭球体中心坐标的参数上,经过一番实验,得到了3Done坐标规则是:以水平面中心点为基点,X坐标右正左负,Y坐标前正后负,Z坐标上正下负的结论。所以要画好双螺旋线,其实主要去改X坐标对应的参数就可。

由于两个基点之间的距离是-30到30,所以两点中间有60个单位长,同学们经过商量,确定中间细圆柱体长为55,半径为1,画出来的细圆柱可是立在“上”参考面上的。“老师,这可连不上底面的两小椭球啊。”同学们急了。“去‘趣味编程’的基本编辑中,看看有没有可以转动的指令模块”,我及时点拨。他们马上醒悟过来,立马各自进行着探索,不时相互间沟通一下,最后发现有两种方法方法让细圆柱稳稳地躺在了X轴上,附带着调好了中心位置。

趁着有画双螺旋的经验,加上“循环”中的 “使用i从1到36每隔1……执行……”积木模块,“基本编辑”中的“移动”积木模块。再分析向上移动定位在Z轴,分别定好Z轴的移动参数,运行如图5:

四、3Done“趣味编程”规律与规则结合后的效果呈现

成功的阶梯已经架起,虽然不是我们期望的形式。“看看我们的双螺旋线是怎样实现转动的?”一点就通的学生们,马上加上绕Z轴转动的角度,参数与双螺旋线一致。

最后,两段程序合并,我们得到了如下的结果。图6

到了这里,我们师生都舒了一口气,共同的感受是:“纸上得来终觉浅,须知此事要躬行”。

带着探索的快乐,我再次引导他们,如何能画出两端不是椭球而是不间断的柱状或扁平状的条带连接的呢,暂时不在这里研究,作为寒假春节期间思考内容。

一天后,有学生发过来这个图7,并说明是“趣味编程”和常规作图结合的产物,利用了常规建模中的“特殊功能”的“扭曲”命令。这不,新的结合方式产生了!还真是实践出真知呀。这也补足了“趣味编程”缺少“特殊功能”模块的遗憾。

师生共同研讨和网络分享“趣味编程”课暂时告一段落,但是我们平时还是会通过微信分享探索新知的困惑与快乐。现在已经进入新的学期,广州中望公司发布了最新的3Done_2023版本和具有人工智能三维仿真软件3DOne AI。这是基于国产自主三维虚拟仿真技术,更契合学生学习起点和认知能力,融合了三维创意设计、人工智能、编程、虚拟硬件等多学科知识,通过三维虚拟仿真技术可快速构建与模拟真实科技应用场景,这些加入了人工智能的3Done编程应该更具有可操作性和更强大的功能。我期望新学期我们师生在趣味编程和新的3Done AI人工智能这条路上共同探索新知,寻找新的结合点。把学校的编程教育和创客教育推上一个新的高度,促使学生在创意编程这条路上走得更稳更远。

参考文献:

[1]王增福.3DOne趣味编程——圆形阵列.江苏科技报(E教中国),2020(8).

[2]3DOne还能这么玩:“趣味编程”建模让你脑洞大开. 百度文库,2019-12-04.

[3]2022版新课标发布,16个学科将有哪些重要变化?一文读懂.互联网资源,2022.


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