不可錯(cuò)過(guò)的可視化3D編程工具

張立新

從2012年開(kāi)始，說(shuō)到可視化編程工具，很多小學(xué)信息技術(shù)教師首先會(huì)想到Scratch。其實(shí)在2012年，微軟研究院也開(kāi)發(fā)了一款可視化編程工具——Kodu（酷豆）游戲?qū)嶒?yàn)室（Kodu Game Lab）（如圖1），它與Scratch程序設(shè)計(jì)最大的不同點(diǎn)就是，這是一款可視化3D游戲編程工具，在界面感受上，它與同年在全球火熱的一款游戲《我的世界》有著很大的關(guān)聯(lián)，所以，學(xué)生上手之快超過(guò)以往任何一款編程工具。

談?dòng)螒蛏兊臅r(shí)期已經(jīng)過(guò)去，現(xiàn)在與其讓學(xué)生玩游戲，不如帶著學(xué)生一起編游戲。編寫程序也是學(xué)生表達(dá)自己思想的一種方式，就像使用文字、圖畫、語(yǔ)言表達(dá)一樣，也帶有學(xué)生的個(gè)人DNA在里面。

Kodu游戲?qū)嶒?yàn)室的獨(dú)特之處

1. 專門用來(lái)創(chuàng)作游戲的編程工具

以往我們一說(shuō)編程教學(xué)，那一定要按部就班地進(jìn)行語(yǔ)句（模塊）、算法、程序結(jié)構(gòu)等等的教學(xué)，講清格式、功能、注意事項(xiàng)、使用范圍、經(jīng)典應(yīng)用等。但是在酷豆教學(xué)中，這些都不是必須的，或者說(shuō)不是顯性的。在酷豆中，我們看到的所有內(nèi)容，都是為能創(chuàng)作有趣的游戲服務(wù)的，從提供的編程模塊中也可以看出來(lái)，如吃模塊、發(fā)射星光彈模塊等。對(duì)于其他編程工具中重要的變量，在酷豆中只是以計(jì)分器、計(jì)時(shí)器的形式出現(xiàn)，經(jīng)常運(yùn)用的是并行計(jì)算、事件觸發(fā)等模式，與我們以往所學(xué)的編程工具給出的效果也截然不同。

同時(shí)我們也可以看出，像跳、吃、碰撞等動(dòng)作，都是已經(jīng)固化好的，只要滿足條件，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)作，不需要我們?cè)龠M(jìn)行額外的設(shè)計(jì)。所提供的動(dòng)作種類非常豐富，完全能滿足一般游戲的設(shè)計(jì)需要。

這種編程方式帶來(lái)的好處就是：即使是一個(gè)一年級(jí)的小學(xué)生，他也可以在最短的時(shí)間內(nèi)完成自己的設(shè)想，創(chuàng)造出他的世界，表達(dá)出他所要表達(dá)的思想。工具越簡(jiǎn)單，越便于掌握，在小學(xué)階段，就越便于學(xué)生用程序設(shè)計(jì)的方式表達(dá)自己的個(gè)人理念。

當(dāng)然，這款看上去極簡(jiǎn)單的編程工具，也可以開(kāi)發(fā)出超級(jí)復(fù)雜的游戲，感興趣的朋友可以進(jìn)入它的官網(wǎng)論壇，看看世界各國(guó)的高手是如何做的，這款軟件的所有程序都是開(kāi)源免費(fèi)的。

2. 3D游戲環(huán)境開(kāi)發(fā)

酷豆這款編程工具，可以帶給學(xué)生全新的3D環(huán)境設(shè)計(jì)的體驗(yàn)，360度環(huán)繞視角，所有內(nèi)容都是立體的（也許不久之后，還能升級(jí)到結(jié)合VR、AR效果的虛擬現(xiàn)實(shí)編程工具）。以編寫走迷宮程序?yàn)槔?，以往程序設(shè)計(jì)中，迷宮是以一種平面圖形的方式呈現(xiàn)的，而在酷豆中，完全可以通過(guò)設(shè)置第一視角的方法，模擬出走迷宮的效果，即通過(guò)上帝視角看到迷宮的全貌，增加了游戲可玩性，同時(shí)也便于學(xué)生理解走迷宮的左手定律，為后續(xù)的走迷宮機(jī)器人編程教學(xué)奠定了體驗(yàn)基礎(chǔ)（如圖2）。

在3D環(huán)境設(shè)計(jì)中，另一個(gè)吸引人的地方，就是可以開(kāi)創(chuàng)屬于自己的立體世界，有山、有海、有峽谷、有城堡等，可以設(shè)置天氣情況、光影效果，只要你能想得到，就能通過(guò)工具創(chuàng)建出來(lái)，帶給學(xué)生的成就感是無(wú)與倫比的（如圖3）。

3. 只有WHEN……DO……一種語(yǔ)句

相對(duì)于其他編程工具中的語(yǔ)句、模塊，即便是Scratch，也包含很多種類，但是在酷豆中，不管多么復(fù)雜的游戲，只有一種語(yǔ)句，就是WHEN……DO……，簡(jiǎn)單說(shuō)就是在什么時(shí)間內(nèi)（情況下）……去做什么，其他所有模塊都可以在里面進(jìn)行添加，而能添加的項(xiàng)目，都會(huì)出現(xiàn)在環(huán)形菜單中（如圖4）。

簡(jiǎn)單的工具，不簡(jiǎn)單的效果

下面我們來(lái)具體看看，酷豆中的工具都有哪些，是如何實(shí)現(xiàn)程序編寫的。

1. 5種創(chuàng)建3D游戲環(huán)境的工具

這5種工具的操作非常簡(jiǎn)單（如圖5），通過(guò)不斷地操作觀察，很容易就能總結(jié)出它們的具體功能，同時(shí)在屏幕的左上角，還有詳細(xì)的提示和說(shuō)明，特別方便學(xué)生自學(xué)以及討論工具使用方面的經(jīng)驗(yàn)。

2. 很萌、很酷的角色（物件）

對(duì)于美術(shù)能力不是很突出的學(xué)生來(lái)說(shuō)，酷豆絕對(duì)是個(gè)“大救星”，因?yàn)樗械慕巧ㄎ锛┒家呀?jīng)創(chuàng)建好了（數(shù)量不少），并且可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行一些顏色、大小、位置、角度等方面的調(diào)整。有些角色看上去萌萌噠，有些則很符合男生的感覺(jué)非?？幔ㄈ鐖D6），唯一略有遺憾的就是不能自己添加新角色（也許以后會(huì)有一個(gè)角色編輯器）。

可以針對(duì)這些角色編寫程序，并且角色所能使用的模塊，都會(huì)出現(xiàn)在環(huán)形菜單中，每個(gè)角色都有自己的一套模塊系列，并不是完全一樣的（如圖7）。

3. 一看就會(huì)的編程方式

酷豆的編程方式用一句話來(lái)說(shuō)就是：點(diǎn)加號(hào)選模塊，一層一層向下選。相關(guān)的選項(xiàng)模塊會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在環(huán)形菜單中，在教學(xué)中，學(xué)生完全可以通過(guò)不斷地選擇不同模塊，運(yùn)行后觀察比較效果，從而找出模塊的使用方法（如圖8）。

4. 獨(dú)一無(wú)二的世界設(shè)定

由于是可視化3D編程工具，所以其中的很多設(shè)置都是針對(duì)編程環(huán)境的，比如可以設(shè)置3種攝影機(jī)角度，可以設(shè)置角色的運(yùn)動(dòng)速度、高度以及天空、光影效果等，針對(duì)游戲編寫的需要，可以設(shè)置角色是否處于無(wú)敵狀態(tài)、炮彈的威力等，這是以往編程工具沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的，對(duì)于學(xué)生編寫游戲非常的方便（如圖9）。

酷豆除了制作游戲以外，還有什么？

1. 計(jì)算思維

Kodu Game Lab（酷豆）可以幫助青少年把各種創(chuàng)意進(jìn)行模擬和實(shí)現(xiàn)，通過(guò)分解復(fù)雜任務(wù)、反復(fù)迭代試錯(cuò)的過(guò)程，結(jié)合計(jì)算思維的方法，達(dá)成完成自己作品的最終目標(biāo)（如圖10）。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Kodu Game Lab（酷豆）就是在計(jì)算思維的提出者周以真教授加入微軟公司之后，為了能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算思維的概念，如建模、算法、迭代、分支結(jié)構(gòu)、事件觸發(fā)、并行計(jì)算等及其開(kāi)展應(yīng)用而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。

在教學(xué)編寫程序的過(guò)程中，教師可以深入淺出地滲透這些概念，引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地在日常學(xué)習(xí)和生活中加以運(yùn)用。

2. 游戲背景設(shè)定中的多領(lǐng)域知識(shí)

（1）英雄聯(lián)盟、魔獸世界、紀(jì)念碑谷等優(yōu)秀的游戲，都有其獨(dú)特、龐大、豐富的世界設(shè)定，如種族、體系等。學(xué)生要想開(kāi)發(fā)出有意思、能體現(xiàn)自我風(fēng)格的游戲，就要包含一些對(duì)于游戲背景的設(shè)計(jì)，要講故事，要有人文情懷，所以學(xué)生就要具備這方面的知識(shí)，同時(shí)也要能夠通過(guò)程序設(shè)計(jì)、3D環(huán)境設(shè)計(jì)、角色設(shè)計(jì)等把自己的思想體現(xiàn)出來(lái)。

（2）基于STEAM教育理念，可以與多個(gè)學(xué)科進(jìn)行關(guān)聯(lián)，比如在教學(xué)路徑工具時(shí)，可以與數(shù)學(xué)中的一筆畫等相關(guān)知識(shí)相聯(lián)系。

（3）學(xué)生要編寫游戲說(shuō)明書，開(kāi)展投標(biāo)、推廣游戲等活動(dòng)，需要提高語(yǔ)文的應(yīng)用能力、與人溝通的能力等。

（4）鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位開(kāi)發(fā)游戲，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)領(lǐng)導(dǎo)力、合作力等。

關(guān)于酷豆游戲?qū)嶒?yàn)室的下載和安裝

下載網(wǎng)址：https：//www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx？id=10056。需要在64位的Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行，由于是可視化3D編程環(huán)境，所以對(duì)硬件的要求相對(duì)比較高，需要有4G以上的內(nèi)存，最好有獨(dú)立顯存。有關(guān)酷豆的教材即將由微軟公司出版，如果您有興趣，可以繼續(xù)關(guān)注。

酷豆這款編程工具還在不斷升級(jí)完善中，從嚴(yán)謹(jǐn)性等方面來(lái)說(shuō)，無(wú)法和其他編程工具相比，但是只要看到學(xué)生每次欣喜若狂地進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和分享，就覺(jué)得這還是一款非常值得推薦的編程工具。能否發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，寓教于樂(lè)的開(kāi)展編程教學(xué)，以及加深學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的理解，還要重點(diǎn)看教師的引導(dǎo)和教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)?？傊?，這是一款不可錯(cuò)過(guò)的編程工具，值得推廣和普及。

（作者單位：北京史家胡同小學(xué)）