本书通过6个单元共24节课，以案例形式系统地介绍了LogoUp语言程序设计（如变量、判断、循环、函数、递归等概念）和三维建模（如拉伸、回转、布尔运算等）的基本方法、设计理念和相关学科知识。本书面向课堂教育并兼顾自学，按40～45分钟为一课的内容量，每课中以一个或多个实际案例为主线，由浅入深地介绍各种新命令、新技术和新的建模或程序设计方法，同时介绍了与其相关的数学、计算机科学、文化、机械等各个领域的知识；按入门、进阶和高级应用三个层级组织，覆盖从小学高年级至中学的信息技术课程和STEAM课程的教学需求，具有层次和深度。

本书适宜作为青少年的创新创造教育的课堂教学和自学教材。

在计算机技术、互联网技术和物联网技术飞速发展的今天，中国的教育改革拥有着从未有过的历史契机，特别是未来青少年培养目标的逐步转变，也切实推动着中国课堂发生转变。打破学科疆域，通过对学科素养的综合应用解决实际问题，鼓励学生动手设计实验寻求答案，提倡团队合作和综合性发展，正在成为教育的主流方向。蕴含着科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathematics）的 STEAM 教育理念也因此应运而生。

不论是STEAM教育还是传统学科的教育，基础设施都是学校和家庭教育的保障。目前，机器人、3D打印、电子工艺、无人机等多元化的硬件项目已经开始进入学校，整合各类软件平台（如程序设计软件、办公自动化软件、设计绘图软件等），共同构成了先进教育的支撑体系。它们不但为STEAM教育服务，更成为一种与传统课程教学整合的具体手段，以润物细无声的方式，逐渐成为主流。

然而，我们仍然能注意到，各类基础设施在学校的应用相对分散，平台和体系化不强，导致了很多实际操作中的难题。例如：软件和硬件平台多且分散，来源于不同的供应商，并采用不同的技术路线和思路，导致学生为了学习单个理论或思路不得不学习各种不同的应用技术，而冲淡了对能力和理念的培养。本书介绍的LogoUp语言及其对应的平台，正是面对这类问题，将STEAM教育和传统教育中的三大板块融合在了一种语言和一个软件平台下，让学生在学习编程理念的同时，掌握三维建模和产品设计的基本思路；让学生在学习绘图的过程中，以生动的形式理解编程的核心思想；同时通过动手实践为3D打印、数控机床等加工手段提供支撑。因此，通过本书一门课程，不仅可以学习到程序设计、三维建模和产品设计三部分的内容，同时还可以向外辐射至机器人、电子工艺和3D打印等具体技术。对于时间极其宝贵的中小学生和大学生而言，这种多合一的方式，更容易让教师将关注力集中在如何通过简单易用的单一平台传授方法、理念和思路，相对于不断更迭的具体技术而言，这些上层建筑的传授更接近教育的本质。

在具体的教学实践中，我们也注意到入手的简单性、可传承性以及对学科和行业的深入了解也是十分重要的。LogoUp沿袭了曾经风靡全球的LOGO语言的基本语法，运用当前流行的类似于Scratch的积木设计方式，让5岁以上的学生能够快速掌握其精髓。与LOGO和Scratch不同的是，LogoUp不再局限于平面，而是放眼于三维建模和产品设计。本书同时也介绍了与其相关的数学、计算机科学、文化、机械等各个领域的知识，具有相当的学科广度。尽管上手简单，但随着不断深入，可以覆盖从小学、中学乃至大学的知识内容，这种由浅入深的学习过程，适合于青少年的学习。因此，通过多年在高校的教学实践和身边大量教师在中小学的教学实践我们认为，LogoUp非常适合作为一门语言和设计平台，结合程序设计、3D 打印、产品设计等课程在青少年的学校教育和家庭教育中进行推广。

本书面向课堂教育，兼顾自学，深入浅出地介绍了LogoUp从二维到三维的建模方法和程序设计的基本原理。本书分为6个单元，共计24节课。前两个单元介绍了平面和三维绘图的基础方法；第3单元介绍了如何通过程序设计的方法写出精简漂亮的设计代码；第4单元介绍布尔运算等图形叠加的方法和设计思路；第5单元进一步讨论了分形图形等高级的造型方法；第6单元介绍了三维建模软件如何与3D打印、三维渲染相结合。每节课以一个或多个实际案例为主线，逐步介绍各种新命令、新技术和新的建模或程序设计方法，让学生在一个学期左右的时间内，掌握通用的程序设计语言的使用方法和设计思路、通用的三维建模理念和构造方式以及产品设计的若干技术。每节课我们都安排了作业和思考题目，希望学生能够举一反三掌握知识并发挥创造力。每节课适合40～45分钟的课堂教学，所以本书也可以作为中小学程序设计入门课程、三维造型入门课程的教材。

LogoUp是一款程序编写与积木搭建相结合的三维设计软件，学习过程中，会学习一些新的语句，千万不要因为这些陌生的语句望而却步，事实上，它们都可以在“积木设计”中像积木一样一块一块地拖曳出来。我们要学习的更多的是平面和空间形体的设计思路，慢慢地会发现自己已经变成了一个程序设计的专家，LogoUp 正是这样一个奇妙的软件。通过这本教材的学习，能够不停地学习绘制和设计新的形状，而当学完这些绘图方法以后，同时也掌握了程序设计的思想。

本书配有视频教程，读者可以通过“优酷网络”或“哔哩哔哩网”观看，访问http://logoup3d.com即可获取视频链接。

在本书编写过程中，有幸获得惠普公司HP Sprout Pro产品平台的支持，LogoUp软件整合了HP Sprout Pro三维扫描技术，因此在三维设计上更为灵活。由于时间仓促，加之作者水平有限，难免有细节上的纰漏和瑕疵，也盼细心读者发现问题并反馈，互相学习，共同进步。在此也向本书编写过程中给予无私帮助的各位朋友一并致谢。

谨以此书，献给教育战线上奋战的同仁们！

施侃乐 于清华园

2017 年 7 月

快速上手 1

第1单元  三维造型从零开始

第1课     落笔抬笔 · 绘出形体 12

     游标移动和平面绘图初步

第2课     边缘勾勒 · 书写汉字 21

     草图模式与鼠标自由绘制

第3课     卡通笑脸 · 填充描边 28

     图形的内环、外环和填充顺序

    

第4课     上下移动 · 拉伸实体 36

     移动草图平面，拉伸形成实体

 第2单元  渐入佳境大显其能

第5课     飞机模型 · 不同姿态的拉伸组合 44

     空间姿态调整与边尺寸拉伸

第6课     创意杯子 · 轴对称的回转建模 53

     回转体的生成方法

第7课     苹果摆件 · 精巧的形状绘制 60           

颜色、拉伸和回转的结合

第8课     管道接头 · 几何形状的精准控制 66

     空间跳跃与形状连接

第3单元  化繁为简简单取胜

第9课    循环语句 · 简化程序写作 78

    让循环的语句一次书写多次运行  

   

第10课    定义变量 · 程序求同存异 88

      让参数不同的重复代码形式统一  

第11课    过程函数 · 命名代码片段 96

      为一段代码命名供反复调用  

第12课    条件语句 · 区分不同分支 104

      用条件表达式控制不同的分支  

第4单元  形体组合设计模式

第13课    体素大战 · 用体素搭建形体 114

      绝对坐标定位和体素绘图

第14课    趣味印章 · 用裁剪构造形体 125       

布尔运算让图形之间互操作

第15课    艺术作品 · 将布尔运算推广至三维 133       

实体之间的布尔运算

第16课    正多面体 · 用切割进行创造 142       

切除较大形体产生多面体

第5单元  设计创意无处不在

第17课    错觉艺术 · 不同方向不同形状 148

      平面和三维布尔运算的组合设计

第18课    凹凸浮雕 · 灰度图片创造实体 159

      用图片印章生成草图图形

第19课    分形结构 · 无穷细节的几何 171

      递归函数

第20课    活动关节 · 模型配合与活动部位设计 185

      零件之间的配合与活动机构

第6单元  超越程序与三维建模

第21课    从真实世界到虚拟设计 200

      通过 HP Sprout Pro 扫描获得形体并继续编辑 

第22课    从设计到产品效果图导出到渲染引擎 219

      搭建房间进行场景渲染  

第23课    参数列表 · 方便的管理设计参数列表 228

      以列表形式管理参数和数值  

第24课    动画 · 时间驱动的简单动画 239

      利用时间参数驱动设计动画

附录

附录1    Neobox. LogoUp 3D软件安装    248

附录2    LogoUp 语言参考 259

附录3    Neobox. LogoUp 3D语法与命令速查表 283

附录4    优秀作品集 291

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，适合于初学者特别是儿童进行寓教于乐的编程教学。《LogoUp程序式3D创新设计速成指南》以案例形式介绍了LogoUp语言程序设计和三维建模的基本方法、设计理念和相关学科知识，覆盖从小学高年级至中学的信息技术课程和STEAM课程的教学需求，可作为青少年创新创造教育的课堂教学和自学教材。

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，适合于初学者特别是儿童进行寓教于乐的编程教学。《LogoUp程序式3D创新设计速成指南》以案例形式介绍了LogoUp语言程序设计和三维建模的基本方法、设计理念和相关学科知识，覆盖从小学高年级至中学的信息技术课程和STEAM课程的教学需求，可作为青少年创新创造教育的课堂教学和自学教材。