基于KODU的編程思維可視化教學實踐

楊艷艷

摘要：KODU是一款簡單、直觀、易上手的編程工具。KODU引入課堂給信息科技學科注入了新活力。基于KODU的游戲設計課程對培養(yǎng)學生的編程思維、創(chuàng)造設計能力以及解決問題的能力有積極的意義，其簡潔的模塊化編程，深得學生喜愛。本文結合KODU游戲設計教學案例，論述借助思維可視化工具展開的基于KODU的編程思維可視化教學實踐及反思。

關鍵詞：編程思維可視化；KODU；教學實踐

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）01-0041-04

引言

當智能設備無處不在、社交網(wǎng)絡顛覆生活方式、人工智能來到我們面前時，如何培養(yǎng)孩子更好地適應新世界成為父母、教師最大的挑戰(zhàn)。如果孩子還是對編程一無所知，恐怕已遠不能適應將來。面對這一切變化，F(xiàn)acebook創(chuàng)辦人Mark Zuckerberg和微軟創(chuàng)辦人比爾·蓋茨建議，學齡前兒童應該學習編程，這是因為編程除了控制和指令計算機執(zhí)行任務，還是未來世界的共同語言。因此，我們除了為了讓孩子們掌握編程本身，更要讓他們繼續(xù)勾畫無限的未來。

相關研究基礎

目前，多數(shù)研究者和教師都在探尋如何用更多元、更有趣的方式讓學生對編程產(chǎn)生興趣，認為編程學習是有意義的，并熱愛上編程語言。通過教學實踐，筆者發(fā)現(xiàn)了一款可視化游戲編程軟件KODU，它能夠激發(fā)學生的學習興趣，并給信息科技課程注入新的活力。

1.KODU簡介

KODU是微軟未來社會化體驗FUSE實驗室研發(fā)的可視化程序設計語言，它以3D游戲的模式介紹編程概念，以及極為簡化的編程模型來降低初學者的門檻，是一款簡單、直觀、易上手的編程工具（如圖1）。學生能夠在PC和Xbox上，自己動手設計原創(chuàng)的電腦游戲，激發(fā)無限創(chuàng)意，并了解電腦程序的運作。學生在KODU軟件中可以學習建立一個虛擬的3D世界，并對虛擬角色編寫程序，創(chuàng)造出有創(chuàng)意的、酷炫的3D動畫或游戲作品，進而培養(yǎng)嚴密的邏輯思維、設計能力及想象力和創(chuàng)造力。

2.KODU教學應用

在學習KODU的過程中，學生可以充分發(fā)揮各自的想象力，觀察生活，編制有趣的故事情節(jié)，依據(jù)KODU軟件的開發(fā)環(huán)境要求，設計故事的三維場景、人物形象、活動軌跡、游戲規(guī)則，最終在計算機上實現(xiàn)可視化的故事情節(jié)。學習KODU軟件，不只是學習編程技術，還能了解計算機工作和解決問題的方式，體驗完成一項開發(fā)工作的完整過程，進而培養(yǎng)和提高學生的高級思維。

基于KODU的教學實踐

基于KODU的教學實踐，可采用一系列思維可視化工具，記錄學生的學習過程、突發(fā)靈感及設計構思等。同時，這些思維可視化工具把學生難以用言語表述的設計構思圖示化，能很好地展示學生的思維過程，是對學生的想象力、表達能力、視覺思維能力的綜合反映，也是培養(yǎng)學生學會思考、分析問題和創(chuàng)造性思維的有效途徑。下面，筆者以“小酷吃金幣”為例，論述基于KODU的教學實踐。

1.教師設計樣例，學生從模仿開始

學生了解了軟件的使用后，就可以從模仿開始進行游戲設計了。“小酷吃金幣”是控制行為類小游戲，游戲場景中有一個人物小酷，玩家可以通過鼠標或者鍵盤上的按鍵，控制小酷的行走，找到散落的金幣，并吃掉金幣。

（1）任務分析

整體構思游戲設計需要哪幾個任務？

任務1：設計制作場景（場景的大小、材質）。

任務2：添加對象小酷（1個）、金幣（多個）。

任務3：需要編寫的程序語句是：a.控制移動小酷；b.觸碰金幣時，吃掉金幣。

任務4：保存并導出游戲文件分享給其他小組試玩。

（2）作品制作

①方案設計。作品制作從方案設計開始，學生討論游戲“小酷吃金幣”的場景設計方案，確定所需要的對象及其數(shù)量。場景可以使用默認場景，也可以使用場景設計工具對默認場景進行修改。

②游戲制作。包括場景設計、對象添加及屬性設置。就游戲設計方案，完成場景的制作、對象的添加及屬性設置。此游戲中涉及到兩種對象，即小酷和金幣。其中對象的屬性根據(jù)游戲預設目標需要進行個性化設計，并使用對象設置記錄表設置屬性詳情（如表1）。

③游戲編程。KODU中的每個角色都是一個對象，每個對象都有一個局部范圍的變量。要為一個對象編寫程序，可以在對象上單擊鼠標右鍵，然后選擇“編排程序”程序，進行程序的添加修改和刪除，程序由“WHEN”和“DO”構成，單擊“+”號可以為對象添加事件或動作，程序編寫完成后，按“Esc”鍵返回游戲的設計場景。

KODU程序的語句結構很簡單，只有一種格式：WHEN…DO…。編寫程序時，只需在WHEN后面添加事件，也就是觸發(fā)程序運行的條件，然后在DO后面添加要執(zhí)行的動作即可，即如果<事件或條件>，那么<執(zhí)行的動作>。

每個對象設置動作之前，要先構思游戲實現(xiàn)的流程，在構思過程中還要注意游戲的終極目標是小酷吃到金幣，因此，在實現(xiàn)這個目標的過程中，需要構思小酷做哪些動作，才能實現(xiàn)目標，這個過程要求學生畫出動作流程圖（如圖2）。

然后，根據(jù)動作流程圖對對象小酷進行程序設計，具體編程內(nèi)容如圖3所示。當指定對象進行程序設計完成后，就可以保存游戲，進行試玩并檢測游戲設計是否存在問題。另外，游戲設計完成后，可以導出游戲文件，分享已制作完成的游戲作品，與同伴共同試玩。

④學習記錄。在游戲作品制作過程中，學生利用“學習記錄單”記錄游戲設計的相關內(nèi)容，包含小組分工、制作過程中遇見的問題以及解決方案（如表2）。

（3）測評完善

在設計與制作游戲的過程中，學生需要不斷地編輯、運行、修改，這一系列的步驟統(tǒng)稱為調試。教師要培養(yǎng)學生養(yǎng)成在游戲制作過程中及時運行游戲、檢測運行結果的習慣，即要求學生對游戲進行調試，并找到游戲的不足或錯誤，加以改進與修正。具體測評項如表3所示。endprint

2.游戲作品制作引導

（1）游戲創(chuàng)作構思的引導

在KODU游戲設計的教學中，教師需要引導學生設計創(chuàng)意場景，解決設計過程中遇到的問題，完善游戲規(guī)則機制的設計等。

在游戲設計之前，學生梳理游戲作品設計思路并填寫“KODU游戲設計模板”（如圖4），在填寫游戲設，學生可以用形象化的圖形或圖畫繪制，呈現(xiàn)出預設的簡單游戲場景、書寫游戲概述、核心對象及關鍵環(huán)節(jié)等。基于游戲設計模板，學生在繪制場景，設計游戲情節(jié)的過程中，不至于迷失和走馬觀花，同時在設計過程中引導自己去判斷游戲場景設計的是否合理，如何改進，游戲的對象選擇是否合理，如何調整，游戲的程序設計是否實現(xiàn)預設的功能，如何修改，等等。在這個過程中，學生帶著問題，不斷解決問題，不斷修正和調整自己的想法和設計，對已知的信息進行判斷和重組，從而激發(fā)高級思維能力。

（2）游戲改進構思的引導

游戲設計完成后，教師通過問題激發(fā)學生的高級思維，如“小酷吃金幣”游戲設計完成后的問題設計。

①若適當提升金幣高度，使得小酷必須通過跳躍才能吃到金幣，該如何編寫程序語句？

②游戲中能否讓金幣來吃小酷？

③如果能，怎樣編寫WHEN…DO…語句？如果不能，請說出原因。

④能否讓兩個小伙伴同時玩這個游戲呢？如果能，怎樣編寫WHEN…DO…語句？

提出一系列的問題的目的是幫助學生開拓思路，激發(fā)創(chuàng)意。問題的設計可以是知識拓展類型，也可以是設計思路方面的問題。

3.實踐小結

基于KODU的游戲開發(fā)教學實踐，學生學習創(chuàng)作過程中使用了一系列思維可視化記錄工具。教師通過可視化思維工具能夠隨時掌握學生的學習動態(tài)和關于作品創(chuàng)作的構思，了解他們遇到的問題以及解決辦法。另外，可視化記錄工具記錄了學生創(chuàng)作過程的思路構思，教師可以有針對性地為學生提供及時反饋。

實踐反思及未來建議

基于KODU的編程思維可視化教學實踐，還存在一系列問題需要進一步反思和實踐：KODU軟件以其逼真強大的三維場景極大地激發(fā)了學生創(chuàng)作作品的興趣，但是學生的作品場景創(chuàng)設還不夠精美，大多數(shù)作品場景簡單樸素；作品創(chuàng)作中，一系列可視化思維工具可以記錄學生的創(chuàng)作思維過程，但是實際應用過程中，學生并不是所有表格都喜歡使用；關于作品創(chuàng)作過程的問題記錄，大多數(shù)問題涉及的內(nèi)容是關于軟件工具的使用，教師在提供幫助方面主要承擔的是技術指導者的角色。針對這些問題，該如何應對，筆者反思后認為策略有如下方面。

1.充分利用社區(qū)資源激發(fā)學生的場景創(chuàng)意設計

KODU平臺的優(yōu)勢之一就是場景搭建，針對場景搭建還不夠有創(chuàng)意的問題，可以通過充分利用社區(qū)資源（KODU社區(qū)網(wǎng)址：http：//www.kodugamelab.com/）來解決。KODU社區(qū)中可以下載KODU軟件，尋找學習資源，瀏覽世界各地關于KODU游戲設計的相關信息及課程資源。KODU在線社區(qū)有豐富多彩的游戲設計案例，可以下載查看并試玩，這些資源是很好的學習內(nèi)容，一方面可以拓展學生的視野，另一方面也可以激發(fā)關于游戲作品場景的創(chuàng)意設計。

2.已有可視化工具的優(yōu)化與再設計

可視化工具在使用過程中，會出現(xiàn)一些很實際的問題，工具設計者、預設創(chuàng)作者會使用這些可視化工具，進行過程性記錄，同時這也有助于作品的設計修改。但是，在實際應用過程中，很多表格是創(chuàng)作者不愿意進行填寫的。如果不是硬性規(guī)定必須填寫，創(chuàng)作者寧愿花更多的時間在作品的設計創(chuàng)作上，而不是各種記錄表單上。因此，反思表格的設計就非常重要。可視化表格的設計需要讓使用者感受到它的重要性、便捷性以及有效性。

3.利用微視頻解放教師實現(xiàn)個性化教學

在KODU游戲設計課程實踐過程中，學生提問最多的幾個問題是：我想實現(xiàn)跳躍，該如何操作？某個動作或者對象在哪里？游戲場地如何擴大？

總結上面的問題可知，很多問題都集中在軟件本身，涉及到創(chuàng)意或者復雜程序設計的問題幾乎沒有，這說明學生還是停留在軟件學習本身，教師提供的幫助也只是技術指導者，對學生的創(chuàng)造性思維的激發(fā)還有很大的探索空間，因此，目前準備嘗試制作微視頻解決簡單的軟件技術操作問題，解放教師的技術指導者職責，進而更好地引導學生進行游戲創(chuàng)意設計方面的開發(fā)。

總之，學習編程開發(fā)，并不是讓我們的孩子都成為小小程序員，而是讓其通過學習編程這一過程，學會與人溝通和合作，學會分析問題、解決問題，具有創(chuàng)新意識及設計思維能力。設計思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是在不斷地解決問題過程中強化提升。學生面對的是各種場景、各種游戲種別的開發(fā)，需要不斷地設計，測試，再設計，再測試，這是一個不斷循環(huán)往復的過程，學生就是在這樣的過程中不斷強化自我的編程思維。

參考文獻：

[1]Microsoft FUSE Labs. Kodu Web Site. [EB/OL]http：//fuse.microsoft.com/project/kodu.aspx.

[2]Stolee，K.T.Kodu language and grammar specification.Redmond，WA，USA：Microsoft Research，2010.endprint