不可錯過的可視化3D編程工具——微軟Kodu（酷豆）遊戲實驗室

從2012年開始，說到可視化編程工具，很多小學信息技術教師首先會想Scratch，其實在2012年，微軟研究院也開發了一款可視化編程工具——Kodu遊戲實驗室（Kodu GameLab）（如圖1），它與Scratch程序設計最大的不同點就是這是一款可視化3D遊戲編程工具，在界麵感受上，它與同年在全球火熱的一款遊戲《我的世界》有著很大的關聯，所以，學生上手之快超過以往任何一款編程工具。

圖1啟動畫麵

談遊戲色變的時期已經過去，現在與其讓學生玩遊戲，不如帶著學生一起編遊戲。編寫程序也是學生表達自己思想的一種方式，就像使用文字、圖畫、語言表達一樣，也帶有學生的個人DNA在裏麵。（如圖2）

圖2 學生為遊戲角色編寫的程序

Kodu遊戲實驗室的獨特之處

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專門用來創作遊戲的編程工具

以往我們一說編程教學，那一定要按部就班地進行語句（模塊）、算法、程序結構等等的教學，講清格式、功能、注意事項、使用範圍、經典應用等。但是在酷豆教學中，這些都不是必須的，或者說不是顯性的，在酷豆中，我們看到的所有內容，都是為能創作有趣的遊戲服務的，從提供的編程模塊中也可以看出來，如吃模塊、發射星光彈模塊等。對於其他編程工具中重要的變量，在酷豆中隻是以計分器、計時器的形式出現，經常運用的是並行計算、事件觸發等模式，與我們以往所學的編程工具給出的效果也截然不同。

同時我們也可以看出，像跳、吃、碰撞等動作，都是已經固化好的，隻要滿足條件，就會自動產生動作，不需要我們再進行額外的設計。所提供的動作種類非常豐富，完全能滿足一般遊戲的設計需要。（如圖3）

圖3 多種動作模塊

這種編程方式帶來的好處就是：即使是一個一年級的小學生，他也可以在最短的時間內完成自己的設想，創造出他的世界，表達出他所要表達的思想。工具越簡單，越便於掌握，在小學階段，就越便於學生用程序設計的方式表達他的個人理念。

當然，這款看上去極簡的編程工具，也可以開發出超級複雜的遊戲，感興趣的朋友可以進入它的官網論壇，看看世界各國的高手是如何做的，這款軟件的所有程序都是開源免費的。

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3D遊戲環境開發

酷豆這款編程工具，可以帶給學生全新的3D環境設計的體驗，360度環繞視角，所有內容都是立體的（也許不久之後，還能升級到結合VR、AR效果的虛擬現實編程工具）。以編寫走迷宮程序為例，以往程序設計中，迷宮是以一種平麵圖形的方式呈現的，而在酷豆中，完全可以通過設置第一視角的方法，模擬出走迷宮的效果，既通過上帝視角看到迷宮的全貌增加了遊戲可玩性，同時也便於學生理解走迷宮的左手定律，為後續的走迷宮機器人編程教學，奠定了體驗基礎。（如圖4、圖5、圖6）

圖4 立體迷宮

圖5控製角色走迷宮的程序

圖6遊戲效果截圖

在3D環境設計中，另一個吸引人的地方，就是可以開創屬於自己的立體世界，有山、有海、有峽穀、有城堡等，可以設置天氣情況、光影效果，隻要你能想得到，就能通過工具創建出來，帶給學生的成就感是無與倫比的。（如圖7、圖8）

圖7 水下世界

圖8 賽車遊戲場景

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隻有WHEN……DO……一種語句

相對於其他編程工具中的語句、模塊，即便是Scratch，也包含很多種類，但是在酷豆中，不管多麼複雜的遊戲，隻有一種語句就是WHEN……DO……，簡單說就是在什麼時間內（情況下）……去做什麼，其他所有模塊都是可以在裏麵進行添加，而能添加的項目，都會出現在環形菜單中的。（如圖9）

圖9 環形菜單

簡單的工具，不簡單的效果

下麵我們來具體看看，酷豆中的工具都有哪些，怎麼來實現程序編寫的。

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5種創建3D遊戲環境的工具

這5種工具的操作非常簡單（如圖14、圖15），通過不斷地操作觀察，很容易就能總結出它們的具體功能，同時在屏幕的左上角，還有詳細的提示和說明，特別方便學生自學以及討論工具使用方麵的經驗交流。

圖10 五種創建環境的工具

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很萌、很酷的角色（物件）

對於美術能力不是很突出的學生來說，酷豆絕對是個“大救星”，因為所有的角色（物件）都已經創建好了（數量不少），並且可以根據自己的實際需求進行一些顏色、大小、位置、角度等方麵的調整，有些角色看上去萌萌噠，有些則很符合男生的感覺非常酷（如圖11），唯一略有遺憾的就是不能自己添加新角色（也許以後會有一個角色編輯器）。

圖11 多種可愛的角色（物件）

可以針對這些角色編寫程序，並且角色所能使用的模塊，都會出現在環形菜單中，每個角色都有自己的一套模塊係列，並不是完全一樣的。（如圖12）

圖12 不同角色的不同動作模塊

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一看就會的編程方式

酷豆的編程方式用一句話來說就是：點加號選模塊，一層一層向下選。相關的選項模塊會自動出現在環形菜單中，在教學中，學生完全可以通過不斷地選擇不同模塊，運行後觀察比較效果，從而找出模塊的使用方法。（如圖13）

圖13 編寫好的程序

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獨一無二的世界設定

由於是可視化3D編程工具，所以其中的很多設置都是針對編程環境的，比如可以設置3種攝影機角度，可以設置角色的運動速度、高度以及天空、光影效果等，針對遊戲編寫的需要，可以設置角色是否處於無敵狀態、炮彈的威力等，這是以往編程工具沒有出現過的，對於學生編寫遊戲非常的方便。（如圖14）

圖14 多種有關遊戲的屬性設置

酷豆除了製作遊戲以外，還有什麼？

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計算思維

Kodu Game Lab（酷豆）可以幫助青少年把各種創意進行模擬和實現，通過分解複雜任務、反複迭代試錯的過程，結合計算思維的方法，達成完成自己作品的最終目標。（如圖15）

圖15 遊戲設計製作流程

簡單來說Kodu Game Lab（酷豆）就是在計算思維的提出者周以真教授加入微軟公司之後，為了能夠讓學生學習計算思維的概念，如建模、算法、迭代、分支結構、事件觸發、並行計算等及其開展應用而開發出來的。

在教學編寫程序的過程中，教師可以深入淺出地滲透這些概念，引導學生有意識地在日常學習和生活中加以運用。

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遊戲背景設定中的多領域知識

（1）英雄聯盟、魔獸世界、紀念碑穀等優秀的遊戲，都有其獨特、龐大、豐富的世界設定，如種族、體係等。學生要想開發出有意思、能體現自我風格的遊戲，就要包含一些對於遊戲背景的設計，要講故事，要有人文情懷，所以學生就要具備這方麵的知識，同時也要能夠通過程序設計、3D環境設計、角色設計等把這些自己的思想體現出來。

（2）基於STEAM教育理念，可以與多個學科進行關聯，比如在教學路徑工具時，可以與數學中的一筆畫等相關知識相聯係。

（3）學生要編寫遊戲說明書，開展投標、推廣遊戲等活動，需要提高語文的應用能力、與人溝通的能力等。

（4）鼓勵學生以小組為單位開發遊戲，在學習的過程中培養領導力、合作力等。

關於酷豆遊戲實驗室的下載和安裝

下載網址：

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

需要在64位的WINDOWS操作係統下運行，由於是可視化3D編程環境，所以對硬件的要求相對比較高，需要有4G以上的內存，最好有獨立顯存。有關酷豆的教材即將由微軟公司出版，如果您有興趣，您可以繼續關注。

酷豆這款編程工具還在不斷升級完善中，從嚴謹性等方麵來說，無法和其他編程工具相比，但是隻要看到學生每次欣喜若狂地進行程序設計和分享，就覺得這還是一款非常值得推薦的編程工具，能否發揮其優勢，寓教於樂的開展編程教學，以及加深學生對計算思維的理解，還要重點看教師的引導和教學環節的設計。總之這是一款不可錯過的編程工具，值得推廣和普及。

（作者單位：北京史家胡同小學）