陳華

● Minecraft的造物體驗

Minecraft是由Mojang AB和4J Studios開發(fā)的高自由度的沙盒游戲，該游戲從2009年面世至今已經(jīng)吸引了數(shù)以億計的用戶，他們在游戲中搭建、探險、創(chuàng)作、分享，這些用戶中不乏廣大的中小學(xué)生，筆者所在的學(xué)校有一些小學(xué)一年級的孩子都會用手機、平板、PC等玩這個游戲。有研究者認(rèn)為，該游戲風(fēng)靡一時的原因主要在于其開放性的設(shè)置，在游戲中玩家可以用樂高積木式的磚塊搭建任何東西。

進(jìn)入游戲，玩家就是在扮演造物主的角色。游戲者以第一視角進(jìn)入虛擬的3D世界，選擇不同的方塊搭建各式各樣的物品。小至一棟房子，大至一個建筑群，以及靜態(tài)的觀景臺，動態(tài)的電梯、密碼門等都可以搭建出來。

● 認(rèn)識3D打印

3D打印是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。我們學(xué)習(xí)3D打印課程，往往先學(xué)習(xí)3D打印原理和使用3D打印機的技巧，而后才是怎么用信息工具進(jìn)行三維設(shè)計。

常用的3D設(shè)計軟件有Windows內(nèi)置的3D builder、草圖大師、Autodesk公司的系列軟件，等等。設(shè)計師往往需要具備完備的立體幾何知識、足夠的空間思維能力、出色的計算機操作技能才能完成一件優(yōu)秀作品。

以123D Design軟件制作一個小蘋果為例，首先應(yīng)認(rèn)識空間坐標(biāo)系統(tǒng)XYZ坐標(biāo)軸，其次分析蘋果的結(jié)構(gòu)，最后得到的蘋果可以由一段曲線繞著一個中心軸旋轉(zhuǎn)360度形成。

這樣一種點動成線、線動成面、面動成體的立體幾何觀對小學(xué)低年級，尤其是還沒有接觸到立體幾何、坐標(biāo)曲線的學(xué)生來說，是一個很大的挑戰(zhàn)。

● Minecraft導(dǎo)出3D模型

Minecraft這款游戲中的每一款物品都是一個3D模型，于是開源的工具M(jìn)ineways（下載地址：http：//www.realtimerendering.com/erich/minecraft/public/mineways/）就出現(xiàn)了，利用這個工具可以輕松地將Minecraft中的模型導(dǎo)出成STL或者OBJ格式文檔。

1.打開Mineways

Mineways應(yīng)用系統(tǒng)適合64位操作系統(tǒng)，Mineways32適合32位操作系統(tǒng)。

2.導(dǎo)入Mineways地圖

選擇“File→Open World”，然后就可以導(dǎo)入Minecraft游戲存檔中的地圖文件“l(fā)evel.dat”，該文件在安裝目錄的saves文件夾下。

3.導(dǎo)出模型

導(dǎo)入地圖文件之后，Mineways界面就會出現(xiàn)地圖的俯視圖，如圖1所示中間有一個寶塔，此時需要右擊鼠標(biāo)拖動選擇導(dǎo)出區(qū)域如途中粉紅色部分，然后選擇“File→Export for 3D Printing”，接著選擇3D模型文件格式，選擇各項參數(shù)就可以生成一個3D模型了。上頁圖2所示利用Windows 10系統(tǒng)自帶的3D builder軟件打開，直接去打印成模型，打印效果如圖3所示。

● Minecraft結(jié)合3D建模學(xué)習(xí)的可行性討論

1.Minecraft的游戲性質(zhì)

Minecraft游戲本身就是一個虛擬的3D世界，游戲中的每一個元素如樹木、山坡、房子等都是一個3D模型，游戲者的搭建過程其實也是完成3D建模的過程。

2.搭建過程和打印過程原理類似

區(qū)別于常用的3D設(shè)計軟件推、拉、旋轉(zhuǎn)、鏤空等的復(fù)雜操作，Minecraft簡單得多，就像在搭建積木，也像在沙灘上玩一個堆城堡的游戲。這樣的過程，與現(xiàn)在大多數(shù)3D打印機的原理分層切片、逐層打印類似。

3.復(fù)雜的情境更利于基于問題的學(xué)習(xí)

Minecraft游戲情境是一個虛擬的3D世界，游戲者需要在這個世界中生存、創(chuàng)造和挑戰(zhàn)，如果他想要提升“生活質(zhì)量”，就需要去造物。

以搭建小房子為例，普通的3D打印課堂中教師要讓學(xué)生設(shè)計、建模，但是這一系列的過程對學(xué)生的意義是什么？課程需要如何導(dǎo)入？如何讓學(xué)生能夠持續(xù)性地想象、建構(gòu)、修改？諸如此類的問題困擾著上3D打印課程的教師。在Minecraft中，搭建房子就是為了讓游戲者“住”進(jìn)去，模型設(shè)計者成了一個主人翁，搭建房子是為了休息，為了防御，也可以是為了娛樂（如搭建海景公寓、釣魚臺、通天塔等），情境化的學(xué)習(xí)更能促進(jìn)學(xué)生思考。

4.多人協(xié)作共建，增加了分享的實時性和有效性

造物者幾乎都有共享精神，利用普通3D建模軟件建構(gòu)模型的時候很難實現(xiàn)多人協(xié)作共建，但是在Minecraft中只需要連上局域網(wǎng)，就可以實現(xiàn)多人共同搭建了。

當(dāng)然，多人進(jìn)入同一個世界也可以啟動競爭機制，如可以每個人在規(guī)定時間內(nèi)分別搭建迷宮，然后相互交換進(jìn)行迷宮探險。

5.方便導(dǎo)出，一鍵打印

游戲者在搭建完成之后，可以利用免費開源的工具M(jìn)ineways將Minecraft中的模型導(dǎo)出來，只需要導(dǎo)入Minecraft地圖，選中導(dǎo)出區(qū)域，然后導(dǎo)出成STL或者OBJ格式的3D文件就可以進(jìn)行切片和打印了。

尤其是Winows 10系統(tǒng)自帶有簡易建模工具3D builder，導(dǎo)出來的STL文件可以直接發(fā)送給3D打印機。

● Minecraft進(jìn)行3D打印教學(xué)的局限性

利用Minecraft進(jìn)行三維設(shè)計，入門門檻降低，但也存在很多弊端。首先是游戲本身的困擾，Minecraft作為一款電腦游戲，游戲元素過多，做探險、攻擊Boss、刷野怪升級角色等很容易讓學(xué)習(xí)者分神，其次是一個個的方塊像電腦屏幕的像素點一樣，致使Minecraft搭建的模型不夠精細(xì)。

● 展望與期許

Minecraft這款游戲的高靈活性會帶來更多的融入教學(xué)的可能性，不僅3D打印初學(xué)者或者對3D建模有困難的學(xué)習(xí)者可以利用傻瓜式的堆砌來進(jìn)行建模，而且這款游戲的更多元素也等待著教育工作者去開發(fā)利用，希望更多的造物者利用Minecraft創(chuàng)作出更多的作品。