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Tinkercad Codeblocks 算法编程雪花教程

分类:
3D设计-Tinkercad

  2018-12-13
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微课详情

本课程由Autodesk Tinkercad编写,响应“Hour of Code™”(编程一小时)活动。 编程一小时是计算机科学教育周[csedweek.org]和非赢利组织Code.org发起的全球性活动,旨在用一小时向全球180多个国家数千万学生介绍计算机科学和计算机编程。 2018年计算机科学教育周于12月3日至9日举行,但您可以全年举办编程一小时活动。
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课程背景

本课程由Autodesk Tinkercad编写,响应“Hour of Code™”(编程一小时)活动 编程一小时是计算机科学教育周[csedweek.org]非赢利组织Code.org发起的全球性活动,旨在用一小时向全球180多个国家数千万学生介绍计算机科学和计算机编程。 2018年计算机科学教育周于123日至9日举行,但您可以全年举办编程一小时活动。

适合

6-8年级

预计教学时间

60 分钟

技能讲授

l新建一段计算机程序,使用变量实现点和循环次数的控制

l修复现有程序中的问题,创建玩意

l使用代码注释来阐述编码过程中设计思路

l列出影响日常生活和职业选择的计算技术,进行利弊比较

课程概述

编码有助于促进想象力吗? 在本课程中,学生将思考人机合作制作艺术品建筑物和产品的过程与原因。 学生还将用Tinkercad Codeblocks分析、创建和混各种有趣的算法组件,包括使用变量实现和循环次数的控制。 课程结束,他们将代码生成一朵雪花3D模型。

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第1步:介绍电脑创作内容的背景(可选)

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想象一下,你的学生将要设计一些新玩意。

但并非基于他们已有的知识或想法来实现,而是告诉电脑他们想要做什么,并与电脑联手完成创作。 

这究竟会增强孩子们的创造力,还是会阻碍他们的想象力呢?

这个问题否吓坏不要害怕(至少本课程不会!)。

我们为您准备了一份小抄,便于您和学生探索自动化问题以及它如何以新方式影响着世界。https://docs.google.com/document/d/1cLfEQKDM3WbN6MP_LMJTBERiDqucX-DPqznpelc9uNg/edit?usp=sharing

其中还有关于使用算法进行艺术设计的信息介绍了算法艺术家Nettrice Gaskins他的作品和图像包含在此步骤幻灯片中)。

这份小抄含有一场令人兴奋的辩论活动,指导您和学生探讨所有这些信息。

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编程一小时前的探索

编程一小时活动的初衷是“揭秘”计算机科学——任何人都能掌握其基础知识,更广泛地涉足计算机科学领域。

授课时,您可以先分享此幻灯片(https://docs.google.com/presentation/d/1a_Ao19651T7aA1YfgNDNj4U38bcJOIjCQstNepqJ9xY/edit#slide=id.p)。

其中含有介绍关键词的图像和定义,如什么是自动化算法变量控制结构、参数、计数控制循环

学生可以通过整合控制结构,创建出更好玩的计算机程序(在此过程中了解如何通过算法来实现设计)。

 添加计数控制循环等各种组件,算法变得更加强大和有趣。&am

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2步:玩转变量,设计个性化雪花


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一旦融入项目,学生就会更加乐于学习。 

采用此步骤中的Codeblocks脚本,学生能创建一朵带有文字的雪花,轻松修改文字实现个性化设计。

代码有一个设计缺陷:如果单词超过五个字母,就必需修复这个问题,才能清晰呈现雪花(也才能3D打印。)

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                                              左:哈?啥玩意? 右:哦不!字母飞出雪花了!!!


这个有趣的设计挑战,能快速吸引学生解决问题。同时,通过使用该算法中的变量和其他组件,形象地了解控制结构和参数等的概念。

登录后,在主页的个人资料图片下方选择Codeblocks 在下一,选择“New Design”(新建设计)

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进入Codeblocks编辑器后,可以复制以下脚本,制作一朵雪花。 (课程末的PDF文件中含有本课程中涉及的所有Codeblocks脚本,

还有个共享文件夹含有所有图片https://drive.google.com/drive/folders/1z-EJQa1oS_62knNkiMWhTYYij5Jpz-wt?usp=sharing。)

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在尝试修改文字时,学生需要注意顶部的控制点变量,观察它们对设计的影响,从而轻松地调整作品。

这个案例很好地说明,明确的目标和清楚的参数使设计更灵活,更<span style="font-fami

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3步:了解生成作品的代码组件

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雪花是什么? 通常,人们所说的雪花是雪晶体 

雪花水分子排列成标准的六边形阵列从天空落下时,时而是蓬松物,时而是冰晶 

冰晶呈放射性的六面对称本课程中Codeblocks脚本灵感正源于它

但是,在上一步调整参数时,可能已经有学生违背自然常识,改变了雪花花瓣的数量 别担心! 大自然母亲宽恕大家的

鼓励学生继续扮演科学狂人设计下一朵雪花,因为算法的控制点清楚地列在第一个脚本中。

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注释代码

用现成的Codeblocks脚本构建第二朵雪花时,建学生议使用Step(步骤)按钮(位于Play(播放)按钮旁边),来分析每个块的操作。 

通过添加注释代码来记录想法,如下图所示。

Comment(注释)块可以在CodeblocksMarkup(标记)区域中找到。 

以下是第二朵雪花算法中两个关键组件的代码注释:控制点和计数控制循环。

需要仔细研究下? 这些图像可以在本课程末尾的教师笔记文档https://docs.google.com/document/d/1cLfEQKDM3WbN6MP_LMJTBERiDqucX-DPqznpelc9uNg/edit找到 

课程末尾的学生讲义和图像文件夹中,还有第二雪花的完整Codeblocks脚本。

创建控制点变量

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利用计数控制循环绘制图案阵列

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要求学生编写代码注释来解释每个设计步骤时,请感受学生是否乐在其中。根据现场实际情况,必要时放宽逐块注释的要求,只要求他们在脚本末尾至少写一条注释,阐明设计思路。 (提示:编程一小时活动的宗旨是寓教于乐。)

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4步:混搭雪花设计或者完成独立设计

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  漫天飞舞的雪花诞生于天空,这位极富创造力的天才!

  即使星星当真落在外套上,我也不会发出比这更美的赞叹。

                                                  ——亨利·戴维·梭罗

             (译注:美国作家、哲学家,超验主义代表人物)









若学生们不再满足于现有雪花设计的基本元素,那是时候混搭了!

发挥学生的想象力,或者进一步修改算法,或者结合自己和原有的设计元素完成一个独特的设计,刮起一场创造力暴风雪。

如果学生需要一些视觉灵感,请让他们看看这个真正的“雪花设计师”作品。

http://www.snowcrystals.com/designer/designer.html

或者推荐阅读算法艺术家Nettrice Gaskin给热爱创意编码的学生的建议:做点什么,露一手折腾代码 https://wonderfulidea.co/blog/2018/8/5/creative-coding-conversations-nettrice-gaskins

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第5步:制作雪花GIF

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学生们是不是超爱自己的雪花?再施点技术魔法,让他们的设计更加生动有趣。

想要及时获得成就感,可以让学生们录制代码-CAD创作成果,制作成GIF动图。 

Tinkercad编辑器中即可完成——点击Share(分享)按钮,然后在下一页中选择“Save Gif”(保存GIF动图),请确保首先在编辑器中运行。 (注意: GIF打包和下载需要花上几分钟。完全值得等待!)

学生还可以在程序末尾添加一个消息块,与您交流编程环节学到的知识。

作为他们的老师,您会深感自豪,想分享其作品,向众人“揭开编码的神秘面纱”。 

如果要在社交网站发贴,请@tinkercad,让我们共同分享喜悦!这也是我们初次参与编码一小时活动!

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第6步:让雪花成真

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如果拥有3D打印机或其他制造设备,那就把代码雪花制作成饰品、珠宝之类的吧 

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最简单的方法是将代码生成的设计,导入每个人的Tinkercad Parts Collection(零件集)https://blog.tinkercad.com/2018/02/20/new-part-maker-and-more/ 

设计转为零件,学生可以继续在原来的Tinkercad 3D编辑器中轻松修改

比如,添加圆环形状(便于将3D打印成品挂在某处)或底座(使3D打印成品更稳定如果学生想赋予作品雕塑感的话。)

学生还可以让设计更扁平化,激光切割做成贴纸!

如果学生年龄在13以上,那么可以启动Send to Fusion 360(发送至Fusion 360)”工作流程https://blog.tinkercad.com/2018/07/16/tinkercad-send-to-fusion-is-live/)。

单击按钮即可创建从TinkercadFusion 360的途径!

通过Fusion 360渲染创建令人惊艳的图像,以全新的方式展示他们的设计。

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第7步:从 Tinkecad Codeblocks起步

(视频见附件)

如果这是您第一次教授CAD和代码相结合的项目,以下有一些实用的入门小贴士:

l访问Tinkercad Codeblocks页面(https://www.tinkercad.com/learn/#/learn/codeblocks

l阅读博客文章:CAD和代码终于在一起了(https://blog.tinkercad.com/2018/06/24/cad-and-code-together-at-last/

l浏览Codeblocks入门设计(https://www.tinkercad.com/codeblocks

l观看Tinkercad爱好者制作的视频(https://www.google.com/search?rlz=1C5CHFA_enUS723US723&ei=bRriW-2qNamk_Qam3LWYCQ&q=tinkercad+codeblocks+youtube&oq=tinkercad+codeblocks+youtube&gs_l=psy-ab.3...3088.5131..5336...0.0..0.150.726.7j1......0....1..gws-wiz.......0i71j0i10j0i22i30j33i299j33i160j33i10i160.h2AXoWbhAUM

精彩的Tinkercad社区还有更多提示,以下是一些关于如何使用Codeblocks的优秀贴子:

Tinkercad代码块简介(https://medium.com/@ronm333/an-introduction-to-tinkercad-codeblocks-b896dff5f5f9

使用Tinkercad全新出品的Codeblocks,编码制作3D设计(https://ultimaker.com/en/blog/52739-code-your-3d-designs-with-tinkercads-new-codeblocks-app

如需相关课程教案、如何评估3D设计项目等方面的更多信息,请阅读:如何将Tinkercad引进课堂(https://www.instructables.com/id/How-to-Bring-Tinkercad-Into-Your-Classroom/)。

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第8步:恭喜完成!

祝贺您和学生们勇敢面对雪花设计中的各种算法元素,挑战成功!真心希望各位玩得尽兴!!!

如果尚未开课,而是想要获取教学资源,为学生们准备非常酷的编程一小时,那么你来对地方了。

此步骤最后的PDF文件供您打印,其中含有我们使用的Codeblocks脚本、教学笔记和颁发给学生的证书!

以下文件夹链接是本课程涉及的所有Codeblocks脚本图像Codeblocks Imageshhttps://drive.google.com/drive/folders/1z-EJQa1oS_62knNkiMWhTYYij5Jpz-wt?usp=sharing

另外,不要忘记幻灯片(https://docs.google.com/presentation/d/1a_Ao19651T7aA1YfgNDNj4U38bcJOIjCQstNepqJ9xY/edit?usp=sharing)。

庆祝活动结束后,请务必再次访问我们的网站发表评论或分享学生的作品,让我们了解现场效果。