王威 邓硕

摘要：Neobox LogoUp3D是一款采用积木式编程理念通过书写程序来构建三维模型的三维创新设计平台。它适用于快速构造面向3D打印的复杂结构、自由形体和创意作品，其深入浅出的设计理念可覆盖从五岁儿童至专业技术人员的多层次用户，因此也适宜作为教育教学软件用于程序设计、三维建模和创造力的培养。本文介绍了用积木式LogoUp语言作为初中信息技术课编程工具来培养学生计算思维。

关键词：计算思维;3D打印;LogoUP

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）18-0043-02

● LogoUp及其特性

LogoUp采用从20世纪70年代开始风靡全球教育界的LOGO语言“海龟绘图”的思想精髓，利用命令控制“小海龟”的移动，实现图形的绘制。LogoUp将LOGO由二维拓展到三维空间，引入现代语法和Scratch式的积木设计，实现专门面向3D打印的复杂结构和自由曲面的设计，让LOGO语言在新时代焕发青春。

与LOGO、Scratch、Snap等语言相同，LogoUp是一种与自然语言非常接近的编程语言，它通过绘图的方式来学习编程，图形给予了编程直观体验和设计目标，适合于对初学者特别是儿童进行寓教于乐的编程教学。

LogoUp语言（1.0版本）目前支持的语法和功能特性如下：①完整支持积木式程序设计，用户可将命令积木拖拽构成程序;②支持变量、表达式、判断（IF）、循环（REPEAT）和函数（FUNC）;③函数作为变量类型可进行传递，闭包特性支持（现代语言）;④支持三维空间造型，通过拉伸、扫描、回转、布尔运算等灵活方式建模;⑤支持递归调用，可实现分形图案和复杂结构的绘制。

● LogoUp在初中信息技术教学中的应用案例

下面，笔者以一个真实的教学案例来展示Logoup3D软件在初中信息技术课堂上对学生计算思维的培养。

1.教学目标

①理解循环嵌套的流程结构;②通过完成绘制1000个立方体的任务来体会循环嵌套的优势与执行过程;③提升书写代码的规范性。

2.教学重点

①循环嵌套的流程结构;②循环嵌套的执行过程。

3.教学难点

找出循环嵌套中的变与不变。

4.教学过程

（1）导入新课

通过观看图片中未来科技的建筑物（如下页图1），引导学生分析出建筑物的矩阵模型，引出本节课的课题：化繁为简——循环嵌套。思考=如何能够实现画出一个一个的立方体矩阵呢？

（2）复习绘制一个正方形的方法

教师演示走方砖（如下页图2），引导学生复习之前所学内容，让学生说出画一个正方形的方法（用到了Repeat…End语句）。教师讲解代码的含义（规定正方形的边长为5）。

在复习的过程中，让学生回顾循环结构的使用方法和语法结构，为本节课多重循环打下基础。在复习的时候，教师要着重引导学生弄清谁是循环体，谁是循环变量，控制循环次数。

（3）尝试画一列10个正方形

教师引导学生尝试画一列10个正方形。

预设：学生可能出现的错误。

①结果很可能是一个正方形。

找出原因：每画完一个正方形之后没有向前平移10个单位的距离。

②代码冗余，不够简便。

教师带领学生找出程序中重复的部分，提取出来，分析能否简化。引导学生找出简化程序的方法（把每一个正方形当成一个整体，放在循环体里面，每画一个正方形就向前移动10个单位，之后重复执行10次即可画出一列10个正方形）。接着，教师给出循环嵌套的定义（在一个循环体语句中又包含另一个循环语句，称为循环嵌套），配合电子白板，用白板笔圈出哪些是外侧循环，哪些是内测循环。

技术要点：①Repeat…End要成对出现;②执行顺序（外侧执行一次循环，内侧执行所有）;③循环嵌套结构的书写，最好采用“右缩进”格式，以体现循环层次的关系（可以通过软件中“代码设计”与“积木设计”相互切换，软件会自动调整缩进格式）。

（4）小组讨论：如何画出100个正方形

学生尝试操作，如果遇到问题，教师带领学生分析难点所在。教师提问：“每画完一列正方形，游标的位置应该在哪里？”让学生用白板笔标出位置。

这里用到了之前学过的turn、go等语句，用这两条语句来控制游标的位置和方向，保证每画完一列正方形之后，游标的位置都在前一列第一个正方形的右侧且间距10个单位面向北方。

（5）绘制10层——1000个立方体

引导学生把任务进行分解，先填充正方形之后拉伸。利用之前学到的循环嵌套完成这个图形，并让学生回答：循环嵌套的结构是怎样的？谁套着谁？

教师引导学生完成作品并且点评。找出有针对性的错误集中讲解，利用电子白板的书写功能，圈点勾画出程序的层次结构。

（6）总结与提升（略）

● 结论与展望

基于LogoUp软件所进行的初中信息技术程序教学，可以为学生带来如下四个方面的提升：①方便快捷，创建良好的学习环境。LogoUp软件的积木块拖拽与Scratch非常类似。拖拽积木和编写代码都可以运行程序。②通用性好，获得直观体验。LogoUp软件具有良好的通用性，设计出来的产品可以二次加工，并且可以3D打印，让学生有更直观的体验。③构建计算思维。借助LogoUp软件进行教学，不仅能锻炼学生的设计思维，还能培养学生的计算思维。④程序设计、三维建模互为促进和补充。使用LogoUp 3D软件进行程序教学，能使三维建模系统更加定制化，并且更灵活，也更能发挥3D打印的优势，而三维建模的图形化模式，为程序设计的学习提供了载体和目标，通过图形建模和3D打印创意设计驱动的程序设计，目的性更强，项目驱动更明确。