造物也可编程

王西凯

3Done趣味编程模块概述

编程教育是近几年的教育热点，2018年全国信息技术高中新课标也明确提出了要加强编程教育。编程类的课程在中小学的学校教育中占据越来越重要的地位。积木块式的Scratch编程课程已经进入全国很多地区的信息技术课程，而Python语言近几年的火热度和普及度也不断提升，但和Scratch相比，其纯代码编程的模式让学生产生了畏难情绪。如果编程和造物能够相结合，编程结果能轻松制作出来变成实物，相信这种趣味及成就体验，会在一定程度上激发学习者的学习欲望。

3Done是大众所熟知的三维创意设计建模软件，其教育2.5版本新增了趣味编程模块。这是一个有益的、融合创新的尝试，也是对现有三维设计功能的一个重要补充。通过这个模块，可以生成模型制作动画，更可以做出非常具有数学规律和数学美感的3D造型。该编程模块兼容了积木式编程和Python代码，两种模式可以一键切换。所以，无论对于有“设计恐惧症”的建模初学者，还是对于有“编程学习困难症”的编程初学者，这个模块都提供了一种新的选择。

如图1所示的XYZ线条三维模型，使用循环语句，可以轻松通过搭积木的方式来实现，让学生快速理解变量、循环、逻辑运算等基本的编程模块。同时，一键切换的Python模式可以快速把积木块转成对应的Python代码，为学生进一步学习Python编程打下坚实基础。

同时，3Done的编程模块将图形化编程和3D建模相结合，通过搭积木的简单方式，帮助创客们在完成整体建模思路设计的同时锻炼逻辑思维能力，也为进一步学习Python编程打下坚实基础。如图2所示，这样的规律造型，仅用几行代码便可以实现。

使用方法介绍

（1）在官网下载并安装3Done教育版（目前最新版本为2.6版），网址：http：//www.i3done.com/online/download.html。

（2）点击软件界面右侧大的蓝色箭头打开右侧资源栏，并点击其右上角最后一个功能悬停按钮——“趣味编程”（图3）。

（3）可以先随意放置一个左侧的积木块，如图4所示，接着放置一个“基本实体”中的“长方体”，然后点击“运行”按钮，即可看到绘图區上生成的一个长方体（退出编程模块后，该长方体可用建模的方法继续编辑）。还可点击“积木模式切换Python模式”按钮，直接得到其对应的Python代码，Python可导出.py文件（当然也可以直接在Python中直接编写，具体语句可参考《3Done Python开发者文档-V1.0》）。

（4）点击“上传保存”按钮，积木块及Python代码同时保存到个人云盘，方便以后继续进行编辑等操作。Python中还有“语法库”和“导出.py文件”功能按钮。

（5）软件中自带样例库（图5），每个案例可通过点击“插入”按钮得到该模型案例对应的积木块和Python代码。

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教学应用场景与案例模型

1.造型快速生成

通过趣味编程模块，可以快速制作出学生喜欢的3D造型，并可生成和输出其创建过程的趣味动画，大大增加了学生学习编程的兴趣。如图6所示，简单的几个积木块，外加一个基本循环语句，便可得到一串糖葫芦的模型。通过控制程序运行节奏，可以得到任何中间过程的结果，并可使用“导出动态图”功能得到动画效果。

2.造型参数精确快速修改

快速修改已有模型上的部分参数。如图7所示的摩天轮造型，绘制完成后，发现连杆细了些，则可以很方便快速地在积木块中修改对应的参数值。

3.通过3Done学习Python语言

以上两个模型文件，通过点击Python模式切换按钮，即可得到对应的Python语句，可以在此继续编写模型的代码。同样，在Python模式下编写的代码也可以自动转成积木块。

4.学习复杂编程语句

如图8所示的“超级玛丽”闯关场景，里面就用到了两层循环嵌套，学生可以边“搭积木”边看效果，根据效果再改积木。

5.创建具有数学规律和美感的造型

如图9所示的三叶扭结造型，只需要在编程环境的3D参数方程中填写其对应的数学参数公式，即可得到其空间线条。再切换到建模环境，绘制一条截面圆，进行扫掠操作便可以得到扭结实体模型。

融合创新是大趋势。3Done趣味编程模块的开发与尝试，为3D设计及打印等造物功能开拓了新的领域，让造物与编程有机地结合起来，同时，也为编程的可视化以及技术与艺术的结合提供了一个有益的融合案例。

作者单位：广东深圳市龙华区教育科学研究院