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『簡體書』Scratch 3.0 少儿趣味编程从入门到精通

書城自編碼: 3538502
分類: 簡體書→大陸圖書→計算機/網絡程序設計
作者: 刘黎明,刘佳萱
國際書號(ISBN): 9787301314555
出版社: 北京大学出版社
出版日期: 2020-08-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:NT$ 714

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編輯推薦:
情景教学:精选16个有趣案例,以故事形式进行串联
简单易学:步骤详细,循序渐进,简明易懂,适于操作
视频配套:赠送独家视频课程,跟着视频学习更轻松
内容经典:精选名校学生实操案例,人工智能教育专家打磨
互动交流:微信在线交流,答疑解惑,提供在线拓展内容
內容簡介:
本书采用案例式学习方法,以喵小咪在户外游玩一天的经历为主线,贯穿不同的场景,用Scratch 3.0由浅入深地设计了16款互动小游戏和小程序。案例循序渐进、简明易懂,将抽象的编程思想巧妙地穿插在解决实际问题的进程中,让编程的趣味性与知识性相结合,符合青少年学习的特点。
全书共17章。第1章带领读者认识Scratch 3.0,并动手编出第1个小程序;第2~7章为入门篇,共设计5个小程序和 1个总结,通过基础案例带领读者了解 Scratch编程的入门知识;第 8~13章为游戏篇,共设计 6个小游戏,由浅入深地剖析了经典游戏编程的奥秘;第14~17章为进阶篇,共设计4个小程序,通过高级别难度案例的编写,强化编程的基本思想和设计理念。
本书适合对Scratch图形化编程感兴趣的青少年及家长阅读参考,也适合中小学信息技术课教师或培训机构使用。
關於作者:
刘黎明,中国人工智能学会会员,毕业于北京航空航天大学,长期从事大中型软件开发和项目管理,目前在AI独角兽商汤科技专注于人工智能在教育行业的应用研究。
刘佳萱,热爱编程、热爱机器人,多次参加全国青少年科技创新大赛等,目前就读于清华大学附属中学。
目錄
入门篇
1 初识Scratch
1.1 Scratch介绍 2
1.2 Scratch 3.0环境搭建 4
1.3 Scratch 3.0编程环境介绍 10
1.4 第一个程序:喵小咪出门玩 14
2 蝴蝶飞满天
2.1 新建与保存 22
2.2 添加背景与角色 24
2.3 认识坐标 27
2.4 为蝴蝶添加飞行代码 28
2.5 增加声音效果 34
2.6 完整的程序 38
3 跟蜻蜓交朋友
3.1 创建项目 40
3.2 添加背景和角色 41
3.3 设计互动对话 43
3.4 为角色添加对话代码 44
3.5 处理等待事件 47
3.6 完整的程序 51
4 路遇动物狂欢节
4.1 场景创设 53
4.2 添加背景和角色 54
4.3 认识造型 58
4.4 为红恐龙添加代码 59
4.5 增加音乐效果 62
4.6 为青恐龙添加代码 65
4.7 完整的程序 66
5 看飞行表演
5.1 添加背景和角色 68
5.2 画笔的作用 71
5.3 为飞机添加代码 73
5.4 拉出五彩的烟雾 76
5.5 来点欢呼声 81
5.6 完整的程序 84
6 激烈的赛跑
6.1 场景创设 86
6.2 初始化位置和大小 88
6.3 添加赛跑代码 93
6.4 多角色间的同步 97
6.5 来点喝彩声 102
6.6 完整的程序 105
7 编程就像拍电影
7.1 素材准备 108
7.2 编程串联 118
7.3 当好小导演 122
游戏篇
8 飞船发射
8.1 游戏流程分析 124
8.2 飞船升空 126
8.3 喵小咪发指令 130
8.4 更准确的同步 132
8.5 观众开始欢呼 135
8.6 进阶探索:造型的灵活使用 138
8.7 完整的程序 144
9 到蒙哥家做客
9.1 游戏流程分析 146
9.2 绘制游戏地图 146
9.3 创设障碍关卡 153
9.4 鼠标跟随 158
9.5 碰撞侦测 159
9.6 为障碍关卡添加代码 162
9.7 进阶探索:增强游戏氛围 167
9.8 完整的程序 171
10 猴子的盛宴
10.1 游戏流程分析 174
10.2 角色的鼠标控制 174
10.3 从天而降的香蕉 180
10.4 克隆让香蕉多到吃不完 181
10.5 碰撞侦测与计分 188
10.6 进阶探索:小偷刺猬 192
10.7 完整的程序 201
11 遇见潜水员
11.1 游戏流程分析 203
11.2 初始化多场景游戏 204
11.3 方向与角度 208
11.4 背景动态切换 210
11.5 潜水员水下表演 216
11.6 进阶探索:动感海星 224
11.7 完整的程序 227
12 大象头顶球
12.1 游戏流程分析 230
12.2 有弹性的球 231
12.3 大象表演 236
12.4 给游戏计分 244
12.5 退出条件判断 247
12.6 进阶探索:增加礼物 251
12.7 完整的程序 255
13 溶洞中的小鸟
13.1 游戏流程分析 258
13.2 绘制溶洞场景 259
13.3 绘制石钟乳 263
13.4 随机变化的关卡 264
13.5 小鸟飞行控制 272
13.6 碰撞侦测与计分 276
13.7 进阶探索:添加钻石 282
13.8 完整的程序 288
进阶篇
14 精彩的自动驾驶
14.1 游戏概要设计 292
14.2 绘制最简线路图 294
14.3 绘制带探测器的小车 297
14.4 为探测器编写代码 299
14.5 自动探路功能 301
14.6 完整的程序 302
14.7 进阶探索:赛车场驾驶 303
14.8 更多有趣的探索 308
14.9 最终程序脚本 308
15 试试键盘游戏
15.1 游戏概要设计 311
15.2 循环飞行的直升机 312
15.3 空投字母 316
15.4 键击命中 324
15.5 得分和音效 333
15.6 完整的程序 340
15.7 进阶探索:添加剧情介绍 342
15.8 最终程序脚本 355
16 喵小咪回家去
16.1 项目概要设计 359
16.2 初始化主角 360
16.3 绘制场景 361
16.4 角色移动 371
16.5 场景连贯循环 378
16.6 进阶探索:动作控制 383
16.7 碰撞侦测 388
16.8 最终程序脚本 399
17 跟猫妈妈一起盘点见闻
17.1 项目概要设计 402
17.2 场景创建 402
17.3 回忆的泡泡 406
17.4 列表存储 409
17.5 完整的程序 425
17.6 期待明天 426
內容試閱
第1章 初识Scratch
Scratch是什么?它是那种搭搭积木就能做出自己的小游戏的工具吗?
没错!Scratch就是一种把复杂的编程语言简化为搭积木的工具。使用者通过搭积木,就可以很轻松地创造出交互式故事、动画、游戏等。
Scratch极大地降低了编程的门槛、提升了编程的乐趣,让全世界的孩子都可以轻松入门编程,掌握编程的基础逻辑和算法原理。

1.1 Scratch介绍
Scratch 2007年5月诞生于MIT(麻省理工学院)媒体实验室。它是为青少年和其他初学者设计的图形化编程工具,已被翻译成70多种语言,在超过150个国家和地区被广泛使用。
1.1.1 Scratch概览
这么说来,Scratch好像非常“高大上”呀!它真的有这么强大吗?接下来就让我们揭开它的神秘面纱,看看Scratch到底“长得是什么样子”,看看Scratch编程到底是怎么个编法。Scratch 3.0的主界面如图1.1所示。

图1.1 Scratch 3.0主界面
Scratch 3.0的主界面也可以称为集成开发环境(IDE)。它集成了积木仓库、拼搭的场所、展示和表现的舞台等操作功能;也集成了绘图创建程序、数字音乐播放和编辑、造型动画、视频侦测、文字朗诵等多媒体功能;还集成了基本的算术运算、关系运算、逻辑运算等编程基础功能。
那么,Scratch编程是什么样子呢?图1.2中示例了用Scratch 3.0编出的一段程序。
图1.2 Scratch 程序样例
观察程序样例可以发现,Scratch程序跟我们传统上所说的Python程序、C语言程序差别很大,并不是满屏的英文和标点符号。它看上去就像是五颜六色的积木组合。以图1.2所示的程序为例,一眼就可以读懂程序要表达的意思。内容大概是“当绿旗被点击”时,让角色“移动10步”,再“说 你好! 2秒”,然后“播放声音 喵”,再“等待1秒”,又“说 我就是Scratch!2秒”。
的确,Scratch编程就是这么简单直接,只要你能认识每一块积木上的文字,基本上就可以开始编程了,是不是很有趣呢?
这么简单就能编程吗?Scratch会不会只是一个玩具呢?
当然不是!Scratch虽然入门简单,但是功能丰富全面。我们用Scratch可以实现轻松编程,创作出由简到繁、不同类型、不同复杂度的互动游戏、交互动画、情境绘本等。在这个过程中,需要用到科学、技术、工程、艺术、数学等众多学科的知识,通过动手操作,驱使青少年主动探究“积木”背后的“秘籍”,真正做到“在玩中学”“带着兴趣学”,是STEAM教育理念一个极佳的实践方式。
那么,你想不想知道Scratch是怎么被设计出来的?为什么这样的设计更适合青少年编程入门呢?
1.1.2 Scratch的意义
C语言、C 语言、Java语言、Python语言等都是很多人耳熟能详的编程语言。之所以被称为语言,是因为它们主要的作用,是让人能跟计算机交流、沟通。根据语言规则编写出来的程序,人和计算机彼此都能“听”得懂、能相互理解,人们也能通过编程指挥计算机工作、发挥计算机更大的作用。
因此,学习传统意义上的编程,件事就是要学会这门语言的语法规则,包括如何标识一句话结束、怎样赋值、有哪些关键字、如何输入输出等。
这些语法规则少则几十条、多则数百条,并且各个编程语言间的差别很大。在编程过程中需要遵从各自的语法,一旦语法弄错,整个程序将无法运行,不能完成跟计算机之间的交互。
“先学语法,再学编程”,这无疑增加了学习的难度,相当于给编程学习架设了一道门槛。很多初学者也往往因为“记不住语法”“总是语法出错”被挡在编程的门外。同时,编程的语法多用英文书写,对于非英语国家的学习者来说,门槛更高。
Scratch的出现,彻底扭转了这一局面。
Scratch借用拼搭积木的思想,把众多的语法指令包装在一块块不同颜色、不同形状的积木里,让人们可以通过拼搭积木来完成编程。
在Scratch中,人们只需要用鼠标从不同功能的模块中选择和拖曳积木,就可以组合、拼搭出一个个可以运行的程序,实现各种交互故事、动画、游戏、音乐和美术作品等。
每块积木都有各自的凸起和凹槽,非常形象,小朋友都会使用。因此,使用拖曳积木的方式能够组合出程序,再也不用担心语法问题,不用担心像学习其他语言那样因不熟悉语法而导致程序出错。Scratch编程降低了门槛,减少了初学者的挫败感,让小学生也可以进行编程了。
同时,使用拖曳积木的方式编程,人们可以更专注于思考和解决问题,也更敢于进行尝试和总结,对于编程者开拓逻辑思维能力和理解算法原理非常有帮助。Scratch中丰富的图像、动画、声音处理积木,也使编程的过程一改呆板的文字输入、输出,让编程变得轻松有趣。
学习编程的过程,可以是枯燥乏味的,也可以妙趣横生的。现在,我们将要进入Scratch缤纷多彩的编程世界。在这里,我们将通过分析思考、编写代码、检查排错等步骤完成一个个有趣的项目,从而享受创意的美妙和成功的喜悦。你有没有迫不及待呢?
让我们马上出发,进入Scratch编程世界吧!

1.2 Scratch 3.0环境搭建
Scratch于2007年5月首次发布,Scratch 1.0版本基于Squeak平台的Smalltalk语言开发,可运行于Windows、Mac OS X和Debian/Ubuntu等操作系统,包括了积木式编程的基本功能。
Scratch 2.0于2013年5月发布,基于Adobe Flash平台开发,分为在线版本和离线版本,增加了克隆相关的积木组,支持可拓展积木。
Scratch 3.0于2019年1月发布,基于HTML5技术开发,分为在线版本和桌面版本,可运行于Windows、Mac OS X等操作系统,增加了音乐、画笔、视频侦测、文字朗读、翻译等选择性下载扩展积木组。
1.2.1 Scratch 3.0在线编辑器
Scratch 3.0是历经十多年发展演化的一个版本,它重要的特点就是能够提供更加方便易用的在线编辑功能。在联网的状态下,用户通过网络浏览器(如Chrome、Firefox、IE、Edge或Safari等)访问MIT Scratch官方网站的Scratch在线编辑器,就能够创作和管理应用程序,不需要在自己的电脑中下载和安装Scratch软件。
MIT Scratch官方网站的网址为https://scratch.mit.edu,使用网络浏览器访问Scratch官方网站,默认显示的是英文界面,如图1.3所示。
图1.3 MIT Scratch官方网站
注意:MIT Scratch及其官网会不定期更新和改版,本书所列图示仅供参考。如果打开后看到的跟本书界面有所差异,请根据实际情况进行操作。
如果希望切换成中文显示,可以拖动页面滚动条到页面底部。页面底部有一个写着“English”的下拉列表框,如图1.4所示。单击“English”右边的倒三角形按钮,在弹出的列表中选择“简体中文”选项,就可以将界面切换成中文显示。
图1.4 切换MIT Scratch官方网站的显示语言
切换后的中文界面如图1.5所示。
图1.5 中文显示的MIT Scratch官方网站
单击“开始创作”按钮(或英文显示时的“Start Creating”按钮),就可以进入Scratch 3.0的在线编辑器,如图1.6所示,不用安装任何软件就可以直接开始编程。
对于初学者,这是使用Scratch 3.0快捷的方法。如果需要,还可以注册一个MIT Scratch官方网站账号,已注册的用户可以把自己编写的Scratch程序或创作的Scratch项目分享到官方社区,与来自全球的编程爱好者交流和讨论。如果不想注册,可以直接跳到第1.2.2节。

图1.6 Scratch 3.0在线编辑器
在MIT Scratch官方网站首页,单击右上角的“加入Scratch社区”(或英文显示时的“Join Scratch”)按钮,进入注册流程,如图1.7所示。
图1.7 开始注册MIT Scratch官方网站账号
输入必须填写的内容,单击“下一步”按钮。
经过如此几个步骤的注册填写之后,MIT Scratch官方网站会给你的注册邮箱发送一封确认邮件,通过访问电子邮箱中的验证链接完成注册。
在MIT Scratch官方网站的首页,单击右上角“登录”按钮进行登录后,再次进入Scratch 3.0在线编辑器,可以发现在页面左下方出现一个“书包”,如图1.8所示。有了书包功能,就可以把常用的角色、造型、声音和代码等资源拖入存放,在需要时快速找到它们。
图1.8 Scratch 3.0的书包功能
注意:书包是MIT Scratch官方网站提供的一个可选功能,不是必需的,未注册或没有书包并不影响对本书的阅读和操作。
1.2.2 Scratch 3.0离线安装
因为MIT Scratch官方网站服务器在美国,网络不好时,打开网址会比较慢,需要耐心等待才能加载完成,所以从方便性角度考虑,可以安装Scratch 3.0的离线桌面版本。
Scratch 3.0离线桌面版本功能上跟在线版本基本一样,下载后可以安装在个人电脑上运行,使用时双击打开即可,并不需要访问网络。
当然,如果你能够快速地访问MIT Scratch官方网站,流畅地使用Scratch在线编辑器,那么可以跳过本小节的内容,在以后需要时再安装Scratch离线桌面版本。
接下来,介绍Scratch 3.0离线桌面版本的下载和安装方法。
将MIT Scratch官方网站首页滚动到页面底部,可以看到页面的中间“支持”下面有个“下载”(或英文显示的“Download”)链接,如图1.9所示。
图1.9 MIT Scratch官方网站的离线编程器链接
单击“下载”链接,进入Scratch桌面软件的介绍页面,如图1.10所示。
图1.10 Scratch 3.0桌面软件页面
通常情况下,MIT Scratch官方网站会根据你使用的个人电脑,帮你选择Windows版本或是Mac OS等版本的软件,如果选择有误,你也可以单击“选择操作系统”后的按钮,找到正确的下载版本。
单击“直接下载”(或英文显示时的“Direct download”)链接,将软件下载到个人电脑,进行安装即可。下面简单地介绍在Windows 10操作系统中安装的过程。
下载安装文件。选择“Windows”
选项,单击“直接下载”链接,下载安装文件,如图1.11所示。
图1.11 下载Scratch 3.0桌面软件
安装Scratch 3.0桌面软件。找到下载的软件,双击.exe文件,即可进行安装。安装以后会在桌面上生成“Scratch Desktop”图标,双击图标,Scratch 3.0桌面软件的运行界面如图1.12所示。

图1.12 Scratch 3.0桌面软件运行界面
注意:如果个人电脑使用Windows操作系统,MIT Scratch官方网站推荐Windows 10以上的版本,经测试在Windows 7中也可以正常安装和使用,但是如果你使用的是Windows XP及以下操作系统,将无法安装。
如果你对个人电脑操作不熟悉,可以关注微信公众号“师高编程”,输入“Scratch安装”,查看“在Windows系统中安装Scratch 3.0”或“在Mac OS中安装Scratch 3.0”,获取拓展资料。
设置Scratch 3.0编辑器,打开Scratch 3.0桌面软件,默认界面是英文的,那么如何调整为中文界面呢?
单击界面左上角的“地球”按钮,将弹出的下拉列表滚动到底部,选中“简体中文”选项即可,如图1.13所示。
Scratch 3.0桌面软件切换成中文显示后的界面,如图1.14所示。

图1.13 选择界面的显示语言 图1.14 中文显示的Scratch 3.0桌面软件

1.3 Scratch 3.0编程环境介绍
Scratch 3.0是一个集成开发环境(IDE),界面上按钮和功能比较多,可以操作的地方也比较多。为了便于学习和明确指引,这里将Scratch 3.0的界面按照功能分成4个区,分别是指令区、编程区、舞台区和角色列表区,如图1.15所示。
图1.15 Scratch 3.0的4个功能分区
本书在介绍各种操作时,多数情况都会描述成类似于“拖取指令区中‘运动’分类的‘移动10步’积木”这样的语句(即前一半是功能区定位,后一半是具体积木的定位),以方便读者准确理解操作步骤。
接下来简要介绍4个区的功能。如果你迫不及待地想开始编程,也可以跳过本节内容,直接进入第1.4节。
1.3.1 舞台区
舞台区位于Scratch 3.0的右上角,如图1.16所示。
图1.16 Scratch 3.0的舞台区
舞台区是编程中跟“显示”相关的区域,就像一个剧院的舞台,华美的背景下各种角色都会在这个舞台上表演。同时,程序执行的结果会在这个舞台上展现。
舞台区左上方的“绿色旗帜”(以下简称“小绿旗”)是程序启动按钮,单击它开始执行程序。左上方的“红色圆球”是停止按钮,单击它可以停止程序的运行。
舞台区的右上角是“全屏”按钮,单击它,舞台会变大、扩展为全屏。“全屏”按钮左侧分别是“大舞台”按钮和“小舞台”按钮,单击不同的按钮可以看到舞台区的放大和缩小。
注意:理解和掌握软件操作的好方法,是动手试一试!上面介绍的几个按钮,读者可以打开软件动手点一点,看看舞台区有什么变化?我们在学习后面介绍的案例时也是一样,可以一边看书,一边动手操作,这是快的学习方法。
1.3.2 角色列表区
角色列表区位于舞台区的下方,如图1.17所示。
图1.17 Scratch 3.0的角色列表区
编程过程中用到的所有角色,都会在角色列表区陈列出来。当我们需要对某一个角色做操作时(也即指挥某一个角色做动作时),也需要在这个区域选中这个角色,后面的案例中会详细讲到。
角色列表区分左右两部分,左边是“角色”相关信息,右边是“舞台背景”信息。
在左边的“角色”信息框中,从上到下包括角色名称、角色坐标、角色显示与否、角色大小、角色方向,以及编程中用到的角色列表和“添加角色”按钮。
在右边的“舞台背景”框中,上部的长方形显示的是当前舞台区正在使用的背景图,下面是“添加背景”按钮。
具体功能简要描述如下,后面的章节中会详细讲到各项功能的应用。
“角色1”是当前角色的名称,在输入框内可以修改。
“x”和“y”是角色在舞台区的位置,用坐标(x, y)来表示。
“显示”右侧的两个按钮,分别用来控制当前角色在舞台区的显示和隐藏。
“大小”用来控制当前角色在舞台区显示的大小,“40”表示40%。
“方向”用来控制当前角色在舞台区的旋转方向。
“添加角色”按钮包括4个功能,即“选择一个角色”“绘制”“随机”“上传角色”。
“添加背景”按钮也包括4个功能,即“选择一个背景”“绘制”“随机”“上传背景”。
1.3.3 指令区
指令区位于窗口的左侧,集合了Scratch 3.0提供的所有操作指令。每个指令都以积木的方式分类存放。不同的颜色代表不同类别的指令,有运动、外观、声音、事件、控制、侦测、运算、变量、自制积木等九大类,如图1.18所示。单击左侧的圆球,可以滚动到对应的分类。
图1.18 Scratch 3.0的指令区
每一块指令积木都有凸起和凹槽,不同的积木据此可以拼合在一起。编程时操作者拖放合适的积木到编程区,拼合出各种功能,从而完成想要实现的程序。能够熟练地使用这些积木,实现我们想要的效果,是阅读本书的首要目标,后面的各个章节会由简入繁逐步展开介绍。这里,先大致了解一下各个类别的概况。
运动:运动类别的积木为深蓝色,包括移动位置、转动角度等运动相关的功能。
外观:外观类别的积木为深紫色,包括说话、造型、大小、特效等显示相关的功能。
声音:声音类别的积木为浅紫色,包括播放声音、音效处理、音量处理等功能。
事件:事件类别的积木为浅黄色,包括各种事件的获取和广播消息等相关的功能。
控制:控制类别的积木为深黄色,包括程序执行流程相关的分支、循环、终止及克隆等相关的功能。
侦测:侦测类别的积木为青绿色,包括鼠标、键盘等各种状态的侦测,以及计时器、登录用户等相关的功能。
运算:运算类别的积木为绿色,包括数学运算、逻辑运算及字符串操作等功能。
变量:变量类别的积木为棕黄色,包括变量和列表的定义及相关操作功能。
自制积木:自制积木类别为红色,可以根据需要定制自己的积木,类似于传统编程中的自定义函数或方法。
注意:本书由于篇幅所限,重点在于通过案例和游戏的实际操作来开发计算思维,可能不会对每一块积木都进行详细地介绍,要理解和掌握这些积木,读者还是要多动手尝试。
1.3.4 编程区
编程区位于窗口中央,是Scratch 3.0编程的核心区域。在指令区的顶部有“代码”、“造型”和“声音”3个标签按钮,单击“代码”标签按钮在窗口中部会显示代码标签页,如图1.19所示。
图1.19 代码标签页
在编程区的代码标签页中,可以拼搭积木,通过组合不同的指令积木,实现编程。
代码标签页的右上角通常会有一个半透明的图标,如图1.19中黄色的喵小咪。这个图标就是当前角色的图示,表示正在对这个角色或背景进行拼搭积木、进行编程。后面的章节会反复用到。
单击“造型”标签按钮,进入造型标签页,如图1.20所示。
造型是Scratch 3.0中非常重要的概念,角色动画主要通过不同造型的切换来实现,后面的章节会详细讲到。
在造型标签页中,可以对当前角色的造型进行编辑,包括添加造型、复制造型、修改造型、删除造型等各种操作。
单击“声音”标签按钮,进入声音标签页,如图1.21所示。
 
   图1.20 造型标签页    图1.21 声音标签页
声音标签页用来处理当前角色所拥有的声音,包括添加声音、复制声音、修改声音、删除声音等。
通过本节的学习,相信你已经从整体上认识了Scratch 3.0的编程环境,了解了界面上有4个区及每个区的大致功能。但是,如果要精确掌握这些按钮都是怎么使用的,这些积木应该怎样拼搭才能产生有趣的效果,就请跟着喵小咪一起开启神奇的编程之旅吧!

 

 

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