不可错过的可视化3D编程工具——微软Kodu（酷豆）游戏实验室

从2012年开始，说到可视化编程工具，很多小学信息技术教师首先会想Scratch，其实在2012年，微软研究院也开发了一款可视化编程工具——Kodu游戏实验室（Kodu GameLab）（如图1），它与Scratch程序设计最大的不同点就是这是一款可视化3D游戏编程工具，在界面感受上，它与同年在全球火热的一款游戏《我的世界》有着很大的关联，所以，学生上手之快超过以往任何一款编程工具。

图1启动画面

谈游戏色变的时期已经过去，现在与其让学生玩游戏，不如带着学生一起编游戏。编写程序也是学生表达自己思想的一种方式，就像使用文字、图画、语言表达一样，也带有学生的个人DNA在里面。（如图2）

图2 学生为游戏角色编写的程序

Kodu游戏实验室的独特之处

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专门用来创作游戏的编程工具

以往我们一说编程教学，那一定要按部就班地进行语句（模块）、算法、程序结构等等的教学，讲清格式、功能、注意事项、使用范围、经典应用等。但是在酷豆教学中，这些都不是必须的，或者说不是显性的，在酷豆中，我们看到的所有内容，都是为能创作有趣的游戏服务的，从提供的编程模块中也可以看出来，如吃模块、发射星光弹模块等。对于其他编程工具中重要的变量，在酷豆中只是以计分器、计时器的形式出现，经常运用的是并行计算、事件触发等模式，与我们以往所学的编程工具给出的效果也截然不同。

同时我们也可以看出，像跳、吃、碰撞等动作，都是已经固化好的，只要满足条件，就会自动产生动作，不需要我们再进行额外的设计。所提供的动作种类非常丰富，完全能满足一般游戏的设计需要。（如图3）

图3 多种动作模块

这种编程方式带来的好处就是：即使是一个一年级的小学生，他也可以在最短的时间内完成自己的设想，创造出他的世界，表达出他所要表达的思想。工具越简单，越便于掌握，在小学阶段，就越便于学生用程序设计的方式表达他的个人理念。

当然，这款看上去极简的编程工具，也可以开发出超级复杂的游戏，感兴趣的朋友可以进入它的官网论坛，看看世界各国的高手是如何做的，这款软件的所有程序都是开源免费的。

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3D游戏环境开发

酷豆这款编程工具，可以带给学生全新的3D环境设计的体验，360度环绕视角，所有内容都是立体的（也许不久之后，还能升级到结合VR、AR效果的虚拟现实编程工具）。以编写走迷宫程序为例，以往程序设计中，迷宫是以一种平面图形的方式呈现的，而在酷豆中，完全可以通过设置第一视角的方法，模拟出走迷宫的效果，既通过上帝视角看到迷宫的全貌增加了游戏可玩性，同时也便于学生理解走迷宫的左手定律，为后续的走迷宫机器人编程教学，奠定了体验基础。（如图4、图5、图6）

图4 立体迷宫

图5控制角色走迷宫的程序

图6游戏效果截图

在3D环境设计中，另一个吸引人的地方，就是可以开创属于自己的立体世界，有山、有海、有峡谷、有城堡等，可以设置天气情况、光影效果，只要你能想得到，就能通过工具创建出来，带给学生的成就感是无与伦比的。（如图7、图8）

图7 水下世界

图8 赛车游戏场景

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只有WHEN……DO……一种语句

相对于其他编程工具中的语句、模块，即便是Scratch，也包含很多种类，但是在酷豆中，不管多么复杂的游戏，只有一种语句就是WHEN……DO……，简单说就是在什么时间内（情况下）……去做什么，其他所有模块都是可以在里面进行添加，而能添加的项目，都会出现在环形菜单中的。（如图9）

图9 环形菜单

简单的工具，不简单的效果

下面我们来具体看看，酷豆中的工具都有哪些，怎么来实现程序编写的。

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5种创建3D游戏环境的工具

这5种工具的操作非常简单（如图14、图15），通过不断地操作观察，很容易就能总结出它们的具体功能，同时在屏幕的左上角，还有详细的提示和说明，特别方便学生自学以及讨论工具使用方面的经验交流。

图10 五种创建环境的工具

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很萌、很酷的角色（物件）

对于美术能力不是很突出的学生来说，酷豆绝对是个“大救星”，因为所有的角色（物件）都已经创建好了（数量不少），并且可以根据自己的实际需求进行一些颜色、大小、位置、角度等方面的调整，有些角色看上去萌萌哒，有些则很符合男生的感觉非常酷（如图11），唯一略有遗憾的就是不能自己添加新角色（也许以后会有一个角色编辑器）。

图11 多种可爱的角色（物件）

可以针对这些角色编写程序，并且角色所能使用的模块，都会出现在环形菜单中，每个角色都有自己的一套模块系列，并不是完全一样的。（如图12）

图12 不同角色的不同动作模块

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一看就会的编程方式

酷豆的编程方式用一句话来说就是：点加号选模块，一层一层向下选。相关的选项模块会自动出现在环形菜单中，在教学中，学生完全可以通过不断地选择不同模块，运行后观察比较效果，从而找出模块的使用方法。（如图13）

图13 编写好的程序

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独一无二的世界设定

由于是可视化3D编程工具，所以其中的很多设置都是针对编程环境的，比如可以设置3种摄影机角度，可以设置角色的运动速度、高度以及天空、光影效果等，针对游戏编写的需要，可以设置角色是否处于无敌状态、炮弹的威力等，这是以往编程工具没有出现过的，对于学生编写游戏非常的方便。（如图14）

图14 多种有关游戏的属性设置

酷豆除了制作游戏以外，还有什么？

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计算思维

Kodu Game Lab（酷豆）可以帮助青少年把各种创意进行模拟和实现，通过分解复杂任务、反复迭代试错的过程，结合计算思维的方法，达成完成自己作品的最终目标。（如图15）

图15 游戏设计制作流程

简单来说Kodu Game Lab（酷豆）就是在计算思维的提出者周以真教授加入微软公司之后，为了能够让学生学习计算思维的概念，如建模、算法、迭代、分支结构、事件触发、并行计算等及其开展应用而开发出来的。

在教学编写程序的过程中，教师可以深入浅出地渗透这些概念，引导学生有意识地在日常学习和生活中加以运用。

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游戏背景设定中的多领域知识

（1）英雄联盟、魔兽世界、纪念碑谷等优秀的游戏，都有其独特、庞大、丰富的世界设定，如种族、体系等。学生要想开发出有意思、能体现自我风格的游戏，就要包含一些对于游戏背景的设计，要讲故事，要有人文情怀，所以学生就要具备这方面的知识，同时也要能够通过程序设计、3D环境设计、角色设计等把这些自己的思想体现出来。

（2）基于STEAM教育理念，可以与多个学科进行关联，比如在教学路径工具时，可以与数学中的一笔画等相关知识相联系。

（3）学生要编写游戏说明书，开展投标、推广游戏等活动，需要提高语文的应用能力、与人沟通的能力等。

（4）鼓励学生以小组为单位开发游戏，在学习的过程中培养领导力、合作力等。

关于酷豆游戏实验室的下载和安装

下载网址：

https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=10056

需要在64位的WINDOWS操作系统下运行，由于是可视化3D编程环境，所以对硬件的要求相对比较高，需要有4G以上的内存，最好有独立显存。有关酷豆的教材即将由微软公司出版，如果您有兴趣，您可以继续关注。

酷豆这款编程工具还在不断升级完善中，从严谨性等方面来说，无法和其他编程工具相比，但是只要看到学生每次欣喜若狂地进行程序设计和分享，就觉得这还是一款非常值得推荐的编程工具，能否发挥其优势，寓教于乐的开展编程教学，以及加深学生对计算思维的理解，还要重点看教师的引导和教学环节的设计。总之这是一款不可错过的编程工具，值得推广和普及。

（作者单位：北京史家胡同小学）