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第二天下午|搭建三维场景,从坐标走向脚本建模

凡朴创始人 · 土星老师带领|7—15岁混龄,约15人。120分钟,含10分钟休息。

学习目标: 认识天空、灯光、地面与相机;理解坐标和三角面,通过标准脚本尝试修改一个四面体,并衔接黄金矩形。

课前准备

3D打印多面体、顶点与节点卡、坐标轴材料、预制黄金矩形定位框;演示电脑、投影、统一版本Godot 4标准版离线包、基础场景与经验证的标准脚本。没带电脑也可通过卡片、预测和共同演示参与。土星老师单人带领,大小伙伴互助但不代做。

时间安排

时间 分钟 环节
14:00—14:25 25 让小世界可以运行:地面、天空、灯光与相机
14:25—14:45 20 从物体位置到空间点坐标
14:45—15:00 15 三个点组成一个三角面
15:00—15:10 10 休息
15:10—15:35 25 第一次脚本建模:正四面体
15:35—15:50 15 黄金矩形与正二十面体:下一步的桥梁
15:50—16:00 10 保存、分享与后续安排

逐段内容

14:00—14:25|让小世界可以运行:地面、天空、灯光与相机

打开上午场景。将MeshInstance3D的PlaneMesh设为地面,扩大尺寸;添加立方体等物体并移到地面上方。添加DirectionalLight3D并旋转,观察照明方向;需要观察投影时开启阴影。添加WorldEnvironment,新建Environment资源,将背景设为Sky,创建Sky与ProceduralSkyMaterial,让天空成为场景的一部分。

添加Camera3D,调整位置与朝向,使地面和形体进入画面;启用当前相机,保存并运行当前场景。强调编辑器预览的太阳、天空和观察视角不等于运行时已有这些节点。地面在本课用于显示,未添加碰撞时不会自动承担物理阻挡作用。

土星老师分步演示,孩子跟随或在节点卡上组成场景。允许使用已配置相机和环境的起步场景,先能指出它们各自的作用,不强求一次记住全部操作。

14:25—14:45|从物体位置到空间点坐标

用三根垂直方向建立原点、正负方向和单位,Godot采用Y向上,前方为−Z。先改变物体的Position,观察位置,再区分“整个物体的位置”和“物体内部顶点的局部坐标”。本次网格节点保持位置零、旋转零、缩放1,避免混淆。

定位(1,0,0)、(0,1,0)、(0,0,1),再尝试复合坐标。使用六个轴向点展示正八面体的坐标直觉;这一步用卡片和实体完成,不额外要求生成第二个代码模型。

14:45—15:00|三个点组成一个三角面

用四面体实体给顶点编号0—3。三个不共线点确定一个三角面,面表记录顶点编号,与坐标表各司其职。演示删去一张面卡再补回,理解封闭模型由多个面围合而成。

进阶比较正方体三角化:原来8−12+6=2,各面加对角线后8−18+12仍为2。此例为可选延伸,不能挤占第一次脚本操作。

15:00—15:10|休息

离开屏幕,饮水与自由活动,按约定时间返回。

15:10—15:35|第一次脚本建模:正四面体

使用土星老师准备并验证的Godot 4标准脚本,挂在MeshInstance3D上。先运行看到形体,再只看顶点表和三角面表两处。基础示例可用(1,1,1)、(1,−1,−1)、(−1,1,−1)、(−1,−1,1)四个点构成正四面体;六条边等长,距离证明作为进阶,不要求所有孩子当场推导。

演示修改一个顶点的一项坐标,先预测、再运行、再恢复;形体改变后未必仍是正四面体。修改后按脚本机制重新运行,不承诺编辑器自动实时刷新。跟得上的孩子再尝试去掉并补回一个面,其他孩子完成一次坐标修改即可。未带电脑的孩子通过卡片提出修改并说明观察。

本课只要求理解数据如何成为模型,不要求从空白写出脚本,也不同时生成正四面体和正八面体。

15:35—15:50|黄金矩形与正二十面体:下一步的桥梁

展示预制的三个正交黄金矩形定位框,让孩子指认12个顶点,并与3D打印正二十面体比对。保留昨天折纸与今天坐标的联系,不再要求本时段完整装配30条棱。

用三组坐标(±φ,±1,0)、(0,±φ,±1)、(±1,0,±φ)演示每组四点、共12点;符号按组内独立组合。基础任务只读出一个点,大孩子可讨论黄金比例如何进入坐标。完整面表与代码生成仅在有余力时演示,不列为全体完成目标。

15:50—16:00|保存、分享与后续安排

保存场景和修改后的脚本副本,记录“原来数值—修改数值—看见的变化”。让孩子指出相机、灯光、网格或某个顶点的作用,允许用卡片和口述表达。

若基础场景或编辑器操作尚未熟悉,先完成并巩固这些内容,脚本改为共同演示,个人尝试放到后续建模时段。第3天穹顶细分可使用预制正二十面体,不以每人完成其脚本为先决条件。三框完整连棱、路线探索与外接球半径推导列入后续拓展,不挤入本日。

节奏与学习观察

以第一次接触引擎为起点,每次示范一个动作,留出重复、提问和恢复的时间。不用操作速度评价孩子。上午只需添加并调整一种内置形体;下午按熟悉程度完成场景或一次脚本修改。天空、相机等操作可借助起步场景逐项辨认。遇到设备问题先共同观看,复杂安装排查不占用全组时间。

记录:我创建或指出了_;我改变了;我观察到_;下一步想试。

资料参考与版本核对

参考用户目录《在Godot中创建内置3D模型》《在Godot中创建内置3D模型(以圆柱体为例)》《在Godot中用GDScript生成正四面体3D模型》《在Godot中用GDScript生成正二十面体3D模型》。沿用“内置形体—参数—自定义网格”的顺序,原文件不修改、不公开复制。

旧稿混有Godot 3与4写法:4.x使用PackedVector3Array、PackedInt32Array和@export;点光源名称为OmniLight3D;圆柱径向分段为radial_segments。Windows官方包解压运行,不必安装向导;创建项目后再创建3D场景。正二十面体旧稿面索引需按相邻顶点重新核验,不能直接作为课堂标准脚本。旧稿四面体坐标的中心说明与坐标安排也需区分。Visible Collision Shapes显示碰撞形状,不等于网格线框。只有_ready生成的脚本通常需重新运行才体现改动。

本次提供课时与内容修订,未交付或声称验证可运行Godot工程。土星老师的标准脚本在正式使用前需按课堂版本运行验证;三角形正面按Godot顺时针绕序核对,照明需要合适法线。

官方核对:下载与解压运行;3D场景、相机与编辑器预览;圆柱参数;ArrayMesh。

人文参考:柏拉图学园;蒂迈欧篇;五行;欧拉年表。

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