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動手玩轉Scratch 3.0編程:人工智能科創(chuàng)教育指南 讀者對象:本書為scratch編程教學的經典圖書,適合所有年齡段的人學習scratch編程使用,也適合各個院校、培訓機構將之作為教材使用。
Scratch 是可視化的編程語言,其豐富的學習環(huán)境適合所有年齡階段的人。利用它可以制作交互式程序、富媒體項目,包括動畫故事、讀書報告、科學實驗、游戲和模擬程序等,此外,Scratch 也是人工智能科創(chuàng)教育領域的重要工具。本書的目標是將Scratch 作為工具,教會讀者最基本的編程概念,同時揭示Scratch 在教學和科創(chuàng)方面的強大能力。本書使用升級后的Scratch 3.0 版本,該版本尤其適用于人工智能科創(chuàng)教育領域。全書共分9 章,前三章講解如何使用Scratch 繪制幾何圖形,并創(chuàng)建富媒體應用程序,其余章節(jié)使用Scratch 講解各個編程概念。每一章都有許多完整的案例,讀者可以模仿它們制作許多類似的程序。當讀完整本書后,相信你一定可以親自完成各種編程項目。本書假定讀者沒有任何編程基礎。本書內容的難度基本不會超過高中數學,個別有難度的模擬程序可以先行跳過。
Majed Marji,擁有韋恩州立大學的電子工程博士學位和達文波特大學戰(zhàn)略管理的MBA 學位。他在汽車行業(yè)工作超過15 年,開發(fā)了許多軟件,涉及實時數據采集、設備控制、實驗室管理、工程數據分析、嵌入式系統(tǒng)、遠程信息處理、混合動力汽車,以及與安全相關的動力系統(tǒng)。Marji 博士還是韋恩州立大學電氣工程系的兼職講師,主要講授通信工程、機器視覺、微處理器、控制系統(tǒng),以及算法和數據結構等相關課程。
李澤國內資深創(chuàng)客,軟件設計師、信息系統(tǒng)項目管理師,畢業(yè)于新疆醫(yī)科大學信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè),有十余年編程實戰(zhàn)經驗。其還是工信部人才交流中心“藍橋杯青少年創(chuàng)意編程大賽”Scratch專家委員會委員、教育部教育裝備研究與發(fā)展中心中小學人工智能教材項目課標組和編寫組成員。運營自媒體“科技傳播坊”(公眾號:kejicbf),攝制百余集少兒編程教學視頻。已出版《Scratch高手密碼》《計算思維養(yǎng)成指南》等十余部著作。于欣龍奧松集團公司創(chuàng)始人(公眾號:alsrobotbase)、哈爾濱工程大學工學碩士、多部著名創(chuàng)客教育暢銷書作者和譯者、中國青少年機器人競賽國家級裁判員、全國優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導師人才庫專家,從事機器人開發(fā)與人工智能教學研究十年,擁有國家科技專利及作品著作權上百項,被媒體譽為“機器人爸爸”。現任多所中小學校創(chuàng)客教育特聘顧問,負責指導學生參加國際機器人賽事(曾多次榮獲冠軍及一等獎)。曾指導多家出版社策劃出版STEAM教育類圖書五十余部。個人作品有《愛上micro:bit》《ScratchJr編程趣味卡》《傳感器實戰(zhàn)全攻略》等著作。
目錄
致謝................................................................................................. VIII 本書介紹............................................................................................ IX 第1 章 準備開始............................................................................... 1 什么是 Scratch .................................................................................. 2 試一試 1-1 ...................................................................................... 3 Scratch 編程環(huán)境 .............................................................................. 3 舞臺 ......................................................................................................... 4 試一試 1-2 ...................................................................................... 5 角色列表 ................................................................................................. 5 試一試 1-3 ...................................................................................... 6 積木區(qū) ..................................................................................................... 7 試一試 1-4 ...................................................................................... 8 腳本區(qū) ..................................................................................................... 8 試一試 1-5 ...................................................................................... 9 試一試 1-6 .................................................................................... 10 造型標簽頁 ........................................................................................... 10 試一試 1-7 .................................................................................... 11 聲音標簽頁 ........................................................................................... 11 試一試1-8 .................................................................................... 12 背景標簽頁 ........................................................................................... 12 試一試 1-9 .................................................................................... 13 角色信息 ............................................................................................... 13 菜單欄 ................................................................................................... 14 繪圖編輯器 ...................................................................................... 15 設置圖像的中心 ................................................................................... 15 試一試 1-10 .................................................................................. 16 設置透明色 ........................................................................................... 16 制作第一個 Scratch 游戲 ................................................................. 17 第一步:準備背景 ............................................................................... 18 第二步:加入反彈板和小球 ............................................................... 18 第三步:讓角色動起來 ....................................................................... 19 試一試 1-11 .................................................................................. 20 第四步:添加聲音更有趣 ................................................................... 21 Scratch 積木一覽 ............................................................................ 22 算術運算符和函數 ........................................................................... 23 算術運算符 ........................................................................................... 23 隨機數 ................................................................................................... 24 數學函數 ............................................................................................... 25 本章小結 .......................................................................................... 25 練習題 ............................................................................................. 25 第2 章 運動和繪圖.......................................................................... 28 使用運動模塊的積木 ........................................................................ 28 絕對運動 ............................................................................................... 29 試一試 2-1 .................................................................................... 30 相對運動 ............................................................................................... 31 試一試 2-2 ...............................................................................33 其他運動積木 ....................................................................................... 33 畫筆模塊和一個簡單的畫圖程序 ...................................................... 34 試一試 2-3 .................................................................................... 35 試一試 2-4 .................................................................................... 36 神奇的重復執(zhí)行 ............................................................................... 36 試一試 2-5 .................................................................................... 38 旋轉的正方形 ....................................................................................... 38 試一試 2-6 .................................................................................... 39 圖章積木 ............................................................................................... 39 試一試 2-7 .................................................................................... 40 Scratch 項目 .................................................................................... 40 貓咪收集錢袋 ....................................................................................... 40 接蘋果游戲 ........................................................................................... 44 關于被克隆的角色 ........................................................................... 47 本章小結 .......................................................................................... 48 練習題 ............................................................................................. 49 第3 章 外觀和聲音.......................................................................... 52 外觀模塊 .......................................................................................... 53 切換造型創(chuàng)建動畫 ............................................................................... 53 試一試 3-1 .................................................................................... 54 讓角色思考并說話 ............................................................................... 55 試一試 3-2 .................................................................................... 55 圖形特效 ............................................................................................... 56 角色大小和可視狀態(tài) ........................................................................... 56 試一試 3-3 .................................................................................... 57 角色間的圖層 ....................................................................................... 57 試一試 3-4 .................................................................................... 58 聲音和音樂模塊 ............................................................................... 58 播放音頻文件 ....................................................................................... 58 彈奏鼓聲和其他聲音 ........................................................................... 59 創(chuàng)作音樂 ............................................................................................... 60 控制音量 ............................................................................................... 61 試一試 3-5 .................................................................................... 61 設定演奏速度 ....................................................................................... 61 試一試 3-6 .................................................................................... 61 Scratch 項目 .................................................................................... 62 在舞臺上跳舞 ....................................................................................... 62 煙花效果 ............................................................................................... 66 本章小結 .......................................................................................... 68 練習題 ............................................................................................. 68 第4 章 過程.................................................................................... 72 消息的廣播和接收 ........................................................................... 73 發(fā)送消息和接收消息 ........................................................................... 74 使用廣播機制協(xié)調多個角色 ............................................................... 75 將大型程序分而治之 ........................................................................ 77 使用廣播模擬過程 ............................................................................... 79 創(chuàng)建自己的積木 ................................................................................... 80 給積木添加參數 ................................................................................... 82 試一試 4-1 .................................................................................... 86 過程的嵌套 ........................................................................................... 87 試一試 4-2 .................................................................................... 89 分析問題的思維方式 ........................................................................ 89 自頂向下分析 ....................................................................................... 90 試一試 4-3 .................................................................................... 92 自底向上分析 ....................................................................................... 93 本章小結 .......................................................................................... 95 練習題 ............................................................................................. 95 第5 章 變量.................................................................................... 98 Scratch 的數據類型 ......................................................................... 99 參數凹槽與積木形狀 ........................................................................... 99 數據類型的自動轉換 ......................................................................... 100 變量詳解 ........................................................................................ 101 什么是變量 ......................................................................................... 101 創(chuàng)建并使用變量 ................................................................................. 104 試一試 5-1 .................................................................................. 107 變量的作用范圍 ................................................................................. 107 修改變量的值 ..................................................................................... 110 繪制蜘蛛網 ..........................................................................................111 繪制風車 ..............................................................................................111 試一試 5-2 .................................................................................. 112 克隆體中的變量 ................................................................................. 112 變量值顯示器 .................................................................................115 在程序中使用變量值顯示器 ............................................................116 歐姆定律模擬實驗 ............................................................................. 116 試一試 5-3 .................................................................................. 118 串聯電路模擬實驗 ............................................................................. 118 試一試 5-4 .................................................................................. 120 計算球體體積和表面積 ..................................................................... 120 試一試 5-5 .................................................................................. 122 繪制玫瑰花瓣 ..................................................................................... 122 試一試 5-6 .................................................................................. 124 葵花籽分布模型 ................................................................................. 124 試一試 5-7 .................................................................................. 126 XVIII 目 錄 獲得用戶輸入 ................................................................................ 126 讀取數字 ............................................................................................. 126 讀取字符 ............................................................................................. 127 執(zhí)行算術運算 ..................................................................................... 127 本章小結 ........................................................................................ 128 練習題 ........................................................................................... 128 第6 章 用邏輯做決定.................................................................... 131 關系操作符 .................................................................................... 132 布爾表達式的求值 ............................................................................. 134 比較字符和字符串 ............................................................................. 134 分支結構 ........................................................................................ 136 如果……那么積木 ............................................................................. 136 將變量作為標志變量 ......................................................................... 137 如果……那么……否則積木 ............................................................. 139 嵌套分支結構 ..................................................................................... 140 菜單驅動程序 ..................................................................................... 141 邏輯運算符 .................................................................................... 143 與操作符(and) ................................................................................. 143 或操作符(or) ................................................................................... 144 不成立操作符(not) .......................................................................... 145 使用邏輯運算符檢查數值范圍 ......................................................... 146 Scratch 項目 .................................................................................. 148 坐標猜測游戲 ..................................................................................... 148 試一試 6-1 .................................................................................. 150 三角形分類游戲 ................................................................................. 150 試一試 6-2 .................................................................................. 154 貓咪巡線 ............................................................................................. 154 試一試 6-3 .................................................................................. 155 求解直線方程 ..................................................................................... 156 目 錄 XIX 試一試 6-4 .................................................................................. 160 其他應用程序 ..................................................................................... 160 本章小結 ........................................................................................ 160 練習題 ........................................................................................... 160 第7 章 深入循環(huán)........................................................................... 163 循環(huán)結構 ........................................................................................ 164 重復執(zhí)行直到積木 ............................................................................. 164 試一試 7-1 .................................................................................. 166 將重復執(zhí)行和如果……那么結合 ..................................................... 166 試一試 7-2 .................................................................................. 167 停止積木 ........................................................................................ 168 試一試 7-3 .................................................................................. 169 結束過程調用 ..................................................................................... 170 驗證用戶輸入 ..................................................................................... 171 循環(huán)計數器 .................................................................................... 172 密碼驗證 ............................................................................................. 172 試一試 7-4 .................................................................................. 173 靈活的循環(huán)計數 ................................................................................. 173 循環(huán)的嵌套 .................................................................................... 175 試一試 7-5 .................................................................................. 177 遞歸:調用自身的過程 .................................................................. 177 試一試 7-6 .................................................................................. 179 Scratch 項目 .................................................................................. 179 模擬時鐘 ............................................................................................. 179 試一試 7-7 .................................................................................. 181 小鳥射擊游戲 ..................................................................................... 181 試一試 7-8 .................................................................................. 185 自由落體實驗 ..................................................................................... 185 試一試 7-9 .................................................................................. 188 拋體運動模擬器 ................................................................................. 188 試一試 7-10 ................................................................................ 191 其他應用程序 ..................................................................................... 191 本章小結 ........................................................................................ 191 練習題 ........................................................................................... 192 第8 章 字符串處理........................................................................ 194 字符串數據類型 ............................................................................. 195 特殊字符統(tǒng)計 ..................................................................................... 195 字符比較 ............................................................................................. 196 試一試 8-1 .................................................................................. 198 字符串操作示例 ............................................................................. 198 Igpay Atinlay ....................................................................................... 198 試一試 8-2 .................................................................................. 200 單詞修正 ............................................................................................. 200 試一試 8-3 .................................................................................. 202 解密游戲 ............................................................................................. 202 Scratch 項目 .................................................................................. 205 射擊游戲 ............................................................................................. 205 試一試 8-4 .................................................................................. 208 將二進制數轉換為十進制數 ............................................................. 208 試一試 8-5 .................................................................................. 209 試一試 8-6 .................................................................................. 211 劊子手游戲 ......................................................................................... 211 試一試 8-7 .................................................................................. 216 分數運算教學工具 ............................................................................. 217 試一試 8-8 .................................................................................. 222 本章小結 ........................................................................................ 222 練習題 ........................................................................................... 222 第9 章 列表.................................................................................. 224 Scratch 的列表 .............................................................................. 225 創(chuàng)建列表 ............................................................................................. 225 試一試 9-1 .................................................................................. 227 列表的積木 ......................................................................................... 228 添加和刪除 ......................................................................................... 228 插入和替換 ......................................................................................... 228 獲得列表中的變量 ............................................................................. 229 試一試 9-2 .................................................................................. 230 包含積木 ............................................................................................. 230 邊界檢查 ............................................................................................. 230 動態(tài)列表 ........................................................................................ 231 向列表填充用戶輸入 ......................................................................... 231 繪制柱狀圖 ......................................................................................... 233 試一試 9-3 .................................................................................. 236 數字列表 ........................................................................................ 236 尋找最值 ............................................................................................. 236 試一試 9-4 .................................................................................. 237 計算平均數 ......................................................................................... 237 試一試 9-5 .................................................................................. 238 搜索和排序 .................................................................................... 238 線性搜索 ............................................................................................. 238 頻數統(tǒng)計 ............................................................................................. 239 試一試 9-6 .................................................................................. 241 冒泡排序 ............................................................................................. 241 試一試 9-7 .................................................................................. 243 尋找中位數 ......................................................................................... 244 Scratch 項目 .................................................................................. 245 我是詩人 ............................................................................................. 245 試一試 9-8 .................................................................................. 246 四邊形分類游戲 ................................................................................. 246 試一試 9-9 .................................................................................. 248 數學魔法師 ......................................................................................... 249 試一試 9-10 ................................................................................ 252 花的結構測驗 ..................................................................................... 252 試一試 9-11 ................................................................................ 254 其他應用程序 ..................................................................................... 254 本章小結 ........................................................................................ 254 練習題 ........................................................................................... 255 附錄A 分享與合作........................................................................ 256 創(chuàng)建 Scratch 賬號 ......................................................................... 256 使用書包功能 ................................................................................ 259 創(chuàng)建項目 ........................................................................................ 261 創(chuàng)建新的項目 ..................................................................................... 261 改編項目 ............................................................................................. 262 項目頁 ................................................................................................. 262 分享項目 ............................................................................................. 263
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