Tinkercad中的算法设计

一万六千四百八十二

五十五

关于:Tinkercad是一个自由而简单的,基于浏览器的三维设计和建模工具。Tinkercad允许任何人想象任何事情,然后在几分钟内设计出来。

这是由Autodesk Tinkercad编写的,优德体育作为支持“代码小时”的资源。w88官网手机代码的时间是由计算机科学教育周发起的全国性倡议。[csedweek.org网站]和code.org[代码.org]向数百万学生介绍一个小时的计算机科学和计算机编程。2018年计算机科学教育周将于12月3日至9日举行。但是您可以全年主持一小时的代码。

推荐等级:6-8

所学技能:

  • 创建一个包含控制点变量和计数控制循环的计算机程序
  • 修复现有程序中的问题以创建新的内容
  • 使用代码注释描述程序开发期间所做的选择
  • 比较与影响人们日常活动和职业选择的计算技术相关的权衡

课程概述:

编码能增强人的想象力吗?在本课中,学生们将考虑人类如何以及为什么与计算机合作制造艺术之类的东西,建筑,和产品。学生还将分析,创建,使用Tinkercad代码块重新混合有趣的算法组件,包括控制点变量和计数控制循环。最后,他们将从代码中得到雪花的3D模型。

在本课中,学生将:

  • 讨论和辩论人机交互问题
  • 认识到,定义,解决雪花设计中的计算问题,使之个性化
  • 探索使用控制结构来设置参数,允许学生快速高效地计算更多的设计迭代
  • 使用代码和CAD进行清晰的沟通和表达。
  • 有趣的是,代码生成的雪花设计,他们可以通过3D打印共享,做礼物,或渲染图像

预计教学时间:60分钟

材料:计算机,互联网,小叮当(免费,易于使用,基于网络的三维CAD设计工具);可选,但有用的是:3D打印机,本课中使用的代码块的彩色打印输出,或此图像文件夹,以及教师笔记(见第8步)。和本幻灯片.

步骤1:围绕与计算机共同创建构建一些上下文(可选)

想象一下你的学生将要设计一些新的东西,但不是根据他们已经知道的或他们头脑中的想法来开始,他们可以告诉电脑他们想做什么,在他们的创造过程中,它会与他们合作。这会增强他们的创造力吗?还是会妨碍他们的想象力?

…想到这件事会让你很害怕吗?

不要害怕(至少是教这节课!)我们创造了一个方便的备忘单对于您来说,为了帮助您和您的学生探索自动化的问题以及它如何以新的方式影响世界,以及一些关于用算法创造艺术的信息,以算法艺术家为特色荨麻Gaskins(此步骤和幻灯片中包含了其工作和图像。)

这里引用的备忘表还包括一个令人兴奋的辩论活动,指导您和您的学生一起处理所有这些信息。

在编码之前要探索的其他事情

代码背后的灵感是为了“揭开”计算机科学的神秘面纱,为了证明任何人都能学习基础知识,扩大对计算机科学领域的参与。

在启动本课程时,你可以分享这个幻灯片放映,其中包括图像和关键词定义,如自动化,L算法变量控制结构参数,和计数控制回路.

你的学生可以通过合并控制结构来创建更有趣的计算机程序(也可以建立他们关于如何使用算法制作事物的知识)。学生还可以通过添加诸如计数控制循环之类的组件,使他们的算法更加强大和有趣。

本课中包含的用于制作雪花的代码块脚本可以引导您的学生完成这种类型的迭代设计过程。最好的一点是,当他们完成学习后,他们会成为一件很酷的艺术品!

一些教育工作者选择与学生分享一个小时的代码,鼓舞人心的视频.其他人则在实际的编码活动开始之前,通过在课程中预先教授编码周围的上下文来提前加载一个小时。一些学校或教师团队将一小时的代码组织为一天(甚至一周!)跨学科活动。

这个幻灯片在本课中,可以适当地在科学的背景下进行讨论,数学,人文学科,或者艺术。

本课与CSTA K-12 CS标准以及ISTE学生标准.

准备好在CAD中开始编码了吗?!

下一步将进入本课的“编码”部分。如果您认为在开始使用Tinkercad代码块时可能需要额外的支持,有关一些提示和更多资源,请跳到步骤7。w88官网手机小贴士1:别想得太多!

即使你和你的学生只在第一个小时内完成下一步,只要每个人都玩得开心,都能学到新的东西,就可以了。有那么多的时间一起编码和CAD!

第2步:通过设计个性化的雪花来玩变量

当学生能把自己投入到项目中时,学习总是更有趣的。此步骤中包含的代码块脚本将使您的学生能够创建一个雪花,其中包含可以轻松修改以个性化其设计的文本…但是有一个障碍:如果它们包含的单词超过了五个字母,为了清晰易读,设计需要固定(并且能够作为一个部件进行3D打印)。

这是一个有趣的设计挑战,可以让学生快速解决问题,同时,通过使用变量和算法的其他组件,将它们暴露在控制结构和参数的概念中。

一旦他们登录,他们可以从主页上的个人资料图片下面选择代码块。在下一个屏幕上,他们应该选择“新设计”。

当它们在代码块编辑器中时,他们可以复制下面的脚本来制作雪花。(本课中引用的所有代码块脚本在课程结束时都以可打印的PDF格式提供,以及在图像共享文件夹

在试图修改设计以添加不同的文本时,学生应注意如何调整顶部控制点的变量,以便轻松更改设计。这是一个很好的例子,说明从明确的目标和参数开始,如何使设计更加灵活和能够迭代。

提供一些指导和结构

最好让学生两人一组工作,因为他们第一次探索代码块,这样他们就可以互相检查对方的错误,并讨论他们注意到的每一个模块正在做什么。(这也意味着当你学习自己的时候,你回答的问题更少!)

你的一些建议:

  • 对于从图像中复制脚本,学生可能会发现一件棘手的事情是,一旦将其中一个形状添加到脚本中,“添加”一词出现,以及用于更改颜色或将形状变成孔的设置。
  • 如果你在纸上打印剧本,最好用彩色墨水。如果这不是一个选择,你可以与学生共享代码块脚本图像文件夹的链接,让一个学生在一台笔记本电脑上保持脚本打开,他们用另一个来编码。如果每个学生没有一台笔记本电脑,还可以调整窗口,以便TinkerCAD和图像文件同时打开。
  • 请不要将此可指示作为代码块脚本的主要源!请务必在课程结束时使用“图像”文件夹或可打印的PDF文件-这将使编码更加容易!
  • 鼓励学生为他们创建的每个新对象命名。他们还应该使用预设为“item”的变量来实现这一点。这不仅是一种在CAD中很重要的良好组织技能,它还使得将数据插入代码块变得更加容易。

评估和分享

鼓励学生修改和混合代码块-告诉他们不要担心什么东西会坏!他们总是能修好的。他们的设计也将被保存在他们的Tinkercad帐户中,以防他们想返回给他们进行更多的修改。

你可以在教室里走动,问学生问题,作为形成性评估的一种方式。最重要的是他们有机会打球,想象,设计,分享他们的想法。

根据学生的年龄水平,熟悉基于块的编码,参与活动,您可以扩展此探索,并将以下步骤推迟到下一课。

为了在课程结束时检查理解情况,你可以让学生在他们的代码块中添加注释,解释他们关于现有设计中的代码块正在做什么的理论,以及他们在修改程序时的选择。他们还可以记录他们设计的一个GIF来分享他们的工作。有关更多信息,请参见步骤3和5。

步骤3:了解代码生成设计的组件

什么是雪花?当人们说雪花,它们通常是指雪晶。薄片可以是从天空落下的蓬松的东西,也可以是冰晶,水分子排列成精确的六角形阵列。后者是辐射的,六重对称是本课代码块脚本的灵感来源。

然而,在调整最后一步的参数时,你的学生可能已经改变了雪花的自然组成,改变了雪花中的光线数量从6。别担心!大自然宽恕你。

在构建下一个雪花设计时,你可以鼓励你的学生继续扮演弗兰肯斯坦,因为算法的控制点在第一个脚本中也有明确的布局。

使用代码注释

当你的学生按照提供的代码块脚本构建他们的第二个雪花时,他们应该使用步骤按钮(播放按钮旁边)来分析每个块正在做什么。他们还应该通过添加评论代码来记录他们的想法,类似于下图所示。

注释块可以在代码块面板的标记部分找到。

下面是第二个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。

需要仔细看看吗?这些图像也包含在教师笔记在本课结束时记录。课程结束时,您还可以在学生讲义和图片文件夹中找到第二片雪花的完整代码块脚本。

为控制点创建变量

使用计数控制循环生成模式

取决于你从学生那里感受到的快乐程度,他们会写代码注释来解释在设计的每个步骤中发生了什么,您可以放宽逐块指令的限制,只要求他们在脚本末尾至少写一条注释来显示他们的想法。(提示:一小时的代码应该很有趣。)

第4步:重新组合雪花设计或创建自己的

一旦学生们对现有雪花设计的基本元素感到困惑,现在是混音的时候了!

让你的学生在想象他们能做什么时释放出一股创造力的风暴,通过进一步修改算法,或者将两者的元素结合到一个独特的设计中。

如果你的学生需要一些视觉灵感,让他们检查一下这项工作真实的“雪花设计师”。

或者,他们可以阅读算法艺术家Nettrice Gaskin对创造性编码感兴趣的学生的建议:“做点东西;做点什么。把代码搞乱了。”

第5步:制作雪花gif

你的学生喜欢他们的雪花吗?只要再多一点技术魔力,你可以帮助他们把他们的设计付诸实践。

为了近乎即时的满足,你的学生可以制作他们的代码CAD创作的GIF记录。这可以在Tinkercad代码块编辑器中完成,方法是点击共享按钮,然后在下一个屏幕中选择“保存gif”。确保首先在编辑器中运行它。(注意:您的GIF需要几分钟才能打包和下载。完全值得等待!)

学生也可以通过在课程结束时添加一个消息块,与您交流他们在代码时间内学到的知识。

作为他们引以为豪的老师,你也可以请求允许自己分享他们的一些工作-本着“解密编码”的精神(如果你在社交频道上发布,请给我们贴上@Tinkercad标签,所以我们可以和你一起快乐!这也是我们第一个小时的代码!!!!)

步骤6:(可选,但是很有趣!)把它变成现实

如果您和您的学生可以使用3D打印机或其他制造设备,他们的密码片可以变成装饰品,珠宝,还有更多。

最简单的方法是将代码生成的设计导出到Tinkercad零件收藏.把设计变成一个部分,学生可以在Tinkercad 3D编辑器中轻松修改设计,例如,通过添加圆环形状(用于将钩子连接到3D打印)或基础形状(如果您的学生在设计中采用雕塑效果,则可使3D打印更稳定。)

学生也可以保持设计更二维和激光切割它或使它成为一个标签!有关如何从代码块设计中生成.svg的详细信息,读这本书博客文章.

如果你的学生年满13岁,这也提供了一个机会,通过使用“发送到Fusion 360”工作流只需点击一个按钮!

学生们可以在全新的光线下展示他们的设计,通过Fusion 360渲染创建令人惊叹的图像。

第7步:TinkerCAD代码块入门

如果这是你第一次教一个集成了CAD和代码的项目,以下是一些帮助您入门的提示:

想要了解更多来自我们了不起的Tinkercad社区的提示,以下是一些关于他们如何使用代码块的好文章:

Tinkercad代码块简介

使用Tinkercad的新代码块对您的3D设计进行编码

有关管理课堂制作的更多信息,如何评估三维设计项目,还有更多,请查看:如何把Tinkercad带进你的教室.

第八步:庆祝!

感谢您和您的学生勇于挑战雪花设计的算法元素!我们真的希望你玩得开心!!!!

如果你还没教过这个课,但是,他们希望储备所有你需要的资源,让你的学生在一个小时的代码超级酷,w88官网手机你在正确的地方。

在这一步的最后是可以为我们使用的代码块脚本打印的pdf,教学笔记,还有给你的学生的证书!

下面是指向文件夹的链接,其中包含本课中所有代码块脚本的图像:代码块图像

也,别忘了幻灯片.

庆祝活动结束后,拜托“总有一天会回来的!”你可以通过发表评论或分享你学生的创作来让我们知道它是如何发展的。

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    4讨论

    没有
    吉拉28

    问题6个月前

    你好。我的学生完成了学生的PDF指令,但他们的雪花最终只剩下一束光。有什么建议吗?我们检查了代码好几次有无错误。

    1个答案
    没有
    教育小发明 吉拉28

    5个月前回答

    嗨,吉尔,你的学生在模式脚本的数学块中将+改为*了吗?那个有点难看。这是一张照片…

    代码片问题.png