Scratch 3.0少儿编程趣味课

978-7-115-50854-6
作者: 李强林子为郝敬轩
译者:
编辑: 陈冀康

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本书结合Scratch 3.0最新的功能和界面,精心设计28个课时,从什么是编程开始介绍,到Scratch 3.0的基本程序设计技能,再到常用的程序设计概念和技巧,最后在通过一个游戏示例将所学的知识和加以贯穿。每一课最后还提出相应的思考题,帮助孩子巩固所学的知识。


图书摘要

版权信息

书名:Scratch 3.0少儿编程趣味课

ISBN:978-7-115-50854-6

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编  著 李 强 林子为 郝敬轩

责任编辑 陈冀康

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Scratch 3.0是美国麻省理工学院(MIT)发布的新版编程语言和平台,相较于Scratch 2.0,功能和界面进行了较大的更新。

本书是一本学习Scratch 3.0创意和编程的趣味课程指南。全书分为3篇,共25课。首先从少儿学编程的基础和准备出发,详细介绍了Scratch 3.0的界面和功能,通过40多个项目示例,展示了各类积木的用法和编程技巧,并介绍了如何将Scratch 3.0和Makey Makey、micro:bit、LEGO MINDSTORMS EV3等硬件结合进行编程开发。最后,通过两个完整的游戏案例的开发,展示了如何综合应用前面课程所学的知识和技能。本书在课程中,通过“想一想,试一试”板块激发读者进行思考和动手实践,并且在附录部分给出了相应的提示和解答以供参考。

本书适合中小学信息技术课教师或相关培训机构教师、引导孩子学习Scratch的家长阅读参考,也非常适合小学生或初中学生自学,还可以作为课外培训班的教材。


《Scratch 2.0少儿游戏趣味编程》出版之后,在短短半年时间内,多次重印。我收到很多读者的反馈,表达对这本书的喜爱,很多读者还在网络上购买并且发表了中肯的评论。

儿子因为参与了这本书的创作,还获得“区中小学社会大课堂学习成果铜奖”,成为同学中的“小明星”。这一切使我觉得当初通过游戏来讲解Scratch少儿编程的路径算是找对了。

然而,仍然不断有读者来信反映,学习这些游戏案例编程的难度比较大,尤其是一些中高级难度的游戏,整个游戏的设计较为系统化,代码相对复杂一些,小朋友学习起来很困难。尽管我和儿子为《Scratch 2.0少儿游戏趣味编程》一书拍摄了视频课程,但这对降低学习难度所起到的作用仍然有限。这让我认识到,在满足不同市场需求的产品层次上,还存在一定的空白,也需要有一定的差异性——我应该写一本比游戏趣味编程更简单、更适合孩子的认知过程、更自然地衔接和过渡到游戏编程项目实战的Scratch编程读物。

2019年1月3日,Scratch 3.0正式发布了。Scratch 3.0是一个经过完全重新设计和实现的Scratch版本。Scratch 3.0是使用HTML 5编写的,可以得到更加普遍的支持,并且不需要任何的插件就可以运行。Scratch 3.0的用户界面焕然一新,交互感更好。如果更加细致地观察和审视,我们不难发现Scratch 3.0的更新包括很多方面,但Scratch 3.0的更新有几个重要的核心原则,其中之一就是要让新用户更容易上手,即“低地板”的设计思想。

得知Scratch 3.0即将发布的消息,我较早就着手准备《Scratch 3.0少儿游戏趣味编程》的写作。在写作该书的过程中,我更加深刻感受到青少年读者阅读和学习那本书的困难和门槛,于是,我下定决心,从游戏选取、讲解方式等方面进行了优化。同时,在这个过程中,我也更加深切地体会并由衷赞赏Scratch 3.0进一步降低用户门槛的设计方法。在《Scratch 3.0少儿游戏趣味编程》交稿后,我越发坚定了写一本更加适合初学者入门的图书的决心和信心,于是有了您手中的这本《Scratch 3.0少儿编程趣味课》。

本书写作基于最新的Scratch 3.0版本,对于每一课主题的选取,内容难度的设定,素材的取舍等都做了精心的设计和安排。全书共分为3篇25课。

第1篇是预备篇,包括第1课到第4课,主要帮助读者尤其是家长和教师,了解少儿编程的背景、建构主义学习理论和创造性学习方法、Scratch的发展历史等,并且给出了学习本书和Scratch编程的建议。

第1课 首先介绍了“编程是一种表达”这一理念,然后分析了编程作为一种技能的重要性以及掌握编程的好处,最后简单介绍了编程语言的发展和分类,帮助读者认识学习Scratch编程的目的。

第2课 介绍了让·皮亚杰的建构主义学习理论和LOGO语言之父西摩尔·帕普特的实践,以及“Scratch之父”米切尔·雷斯尼克的创造性学习曲线等理论的核心思想,揭示其一脉相承的关系。这一课的内容对于深入理解少儿编程工具的原理和领悟这些工具的学习方法非常有帮助。

第3课 介绍了从LOGO语言、乐高积木到Scratch的发展历程,进一步介绍了Scratch的4P原则和“低高宽”的设计理念,以帮助读者更加深刻地理解和认识Scratch这一可视化编程工具,为第2篇内容的学习打下坚实的基础。

第4课 分析和阐述了米切尔·雷斯尼克给学编程的少长家长和教师的十条建议,并且对本书的读者提出了十条建议,以帮助读者更好地完成少儿编程的学习过程,更好地阅读和使用本书。

第2篇是技能篇,主要是按照由简到难的顺序,结合30多个不同大小、类型的项目案例,介绍了各种类型的Scratch 3.0积木的功能和用法。本篇的每一课都会先通过列表的方式详细介绍一类积木的功能,简要描述其用法并回顾前面各课中使用到该类积木的情况。然后通过2~5个项目案例,展示该类别中主要积木的用法。在项目案例的介绍中,穿插了“想一想,试一试”的板块,引发读者思考,鼓励读者大胆动手尝试、改进和提高案例。

第5课 带领读者认识Scratch网站,了解如何加入Scratch社区,以及如何安装Scratch离线版,进一步介绍了项目编辑器的各个区域、功能和用法。最后,简单尝试了一下积木编程,实现让小猫动起来和叫起来的设想。

第6课 首先介绍了Scratch编程用到的一些基本概念,包括角色、造型、背景、积木等;然后讲解了程序设计中用到的变量、列表、计算、循环、条件等概念,这些概念在其他的编程语言中也会用到。

第7课 进一步深入介绍Scratch编程的两个重要概念——角色和背景,详细讲解了如何添加角色和添加背景;然后,通过实现鹦鹉飞翔的示例展示了如何实现角色动画,通过Elf和魔法师的示例讲解了如何编写故事和实现背景的切换。

第8课 介绍了运动积木,并且通过旋转字母、滑来滑去、使用方向键、海底追赶游戏1.0版等项目示例,展示了运动积木的常见用法。

第9课 介绍了外观积木,并通过Elf变大变小、隐藏和显示、Elf寻宝斗恶龙、海底追赶游戏2.0等生动有趣的项目,展示了外观积木的用法。

第10课 介绍了事件积木,并通过心随声动、Elf变大变小2.0版、Elf进入古堡等项目,展示了事件积木的用法。

第11课 介绍了声音积木,通过演奏萨克斯和海底追赶游戏3.0版两个示例,展示了声音积木的用法。

第12课 介绍了控制积木,通过Elf吵醒恶龙、克隆的特效、Elf魔法变马等示例,展示了控制积木的用法。

第13课 介绍了侦测积木,通过声音之花和大鱼吃小鱼两个示例,展示了侦测积木的用法。

第14课 介绍了运算积木,通过四则运算和健忘的多莉两个项目示例,展示了运算积木的用法。

第15课 介绍了变量积木,并通过抓气球、大鱼吃小鱼2.0版、成绩表等项目示例,展示了如何创建和使用变量以及列表。

第16课 介绍了自制积木,并通过一个综合性的、有趣的Scratch精彩之旅项目,展示了如何根据项目的实际需求定义并调用自制积木。

第17课 介绍了音乐积木,并通过一个充满趣味性、可以进一步自行定制的乐队演奏项目,展示了如何使用音乐积木。

第18课 介绍了画笔积木,并且通过种树、小动物的旋转舞会、旋转的小乌龟等几个项目示例,展示了画笔积木的应用。

第19课 介绍了视频侦测积木,并且通过打气球、演奏架子鼓和拯救乐高小人这3个有趣的项目,展示了如何使用视频侦测积木。注意,要学习本章示例,一定要打开计算机、平板电脑或手机的摄像头。

第20课 介绍了翻译积木和文本朗读积木,并通过一个综合性的Elf遇到机器人的项目示例,介绍了这两类积木的用法。

第3篇是实战篇,主要是介绍了如何结合Makey Makey、micro:bit、LEGO MINDSTORMS EV3等硬件,使用Scratch 3.0中相应的扩展积木进行编程,连接硬件以实现项目;此外,还介绍了如何综合运用Scratch 3.0各类积木来编写两款经典的游戏。这一篇内容难度相对较大,读者可以根据自己的实际情况和兴趣来学习掌握。

第21课 介绍了什么是Makey Makey以及Scratch 3.0支持Makey Makey的积木,并通过幸运轮盘和演奏钢琴这两个项目,展示了如何使用相应的积木。

第22课 介绍了什么是micro:bit、如何连接到micro:bit以及Scratch 3.0支持micro:bit的积木,并且通过将第10课中的心随声动项目进一步修改为用micro:bit操控,展示了如何使用相应的积木;并且通过一个演奏吉他的示例,进一步展示了micro:bit类积木的应用。

第23课 本课介绍了如何连接到LEGO MINDSTORMS EV3以及与其相关的各个积木,并通过天上掉馅饼、拍篮球两个项目示例,展示了如何使用这些积木。

第24课 本课综合介绍了如何使用Scratch 3.0积木编写一款经典的打鸭子游戏。

第25课 本课综合介绍了如何使用Scratch 3.0积木编写一款经典的、有趣的愤怒的小鸟的游戏。

本书在策划和写作过程中,体现出以下几个方面的特色。

本书适合以下几类读者参考阅读。

关于学习Scratch编程及阅读和使用本书的建议,请参考本书第4课内容。

如果想要在线访问本书中的所有程序示例,可以在Scratch的主页搜索“SuperLearner2”,可以从“Scratch 3.0少儿编程趣味课”工作室中找到所有程序。

也可以通过www.epubit.com下载本书的示例程序,以在Scratch 3.0在线版、Scratch Desktop或Scratch 2.0离线版本,通过“文件”/“从电脑中上传”的方式导入程序。

李强,计算机图书作家和译者,已陆续有30余本图书问世,多本书成为业内经典之作。他也曾是赛迪网校计算机领域的金牌讲师,从2002年开始计算机的网络授课。近年来,在陪伴儿子的成长过程中,逐渐将重心转移到青少年计算机领域的教学中。他编著的《Scratch 2.0少儿游戏趣味编程》成为该领域畅销书,配套的教学视频得到了读者的喜爱。

林子为,北京市海淀区中关村第二小学四年级学生,对科技和编程有浓厚的兴趣,曾参加谷歌全国中小学生计算思维与编程挑战赛。

郝敬轩,北京市交民巷小学六年级学生,对科学充满好奇心,喜爱学习计算机编程,对Scratch编程有浓厚兴趣。

正如前面所提到的,本书的写作离不开《Scratch 2.0少儿游戏趣味编程》的成功和《Scratch 3.0少儿游戏趣味编程》的出版。感谢这两本书的读者,他们提出了非常宝贵的反馈意见,给了我持续研究Scratch 3.0主题和继续写作的信心。

写一本书是一件很不容易的事情。本书从下定决心到素材收集,从搭建大纲到具体动笔,整个过程漫长而备受煎熬。感谢家人对我的支持,没有他们的帮助和鼓励,这本书难以完成。林子为和郝敬轩两位小朋友,是我开设的趣味编程课的学生,他们为这本书中的部分创意和素材做出了贡献,并且帮助完成了全部项目示例的测试工作。

感谢人民邮电出版社的陈冀康编辑,本书的构思和写作过程,是在他的帮助和激励下完成的,在此过程中,本书的体系结构和作者的策划写作水平都得到了很大的完善和提高。

感谢本书的所有读者。选择了这本书,意味着您对作者的支持和信任,也令作者如履薄冰。由于编者水平和能力有限,书中一定存在很多不足之处,还望您在阅读过程中不吝指出。可以通过reejohn@sohu.com联系作者。


第1课 编程是一种流畅的表达

第2课 创造性学习和游戏精神

第3课 Scratch的前世今生

第4课 十条建议


人类天生就会表达。所谓的表达,就是通过语言、声音、文字、图画等各种各样的形式,把内心的意思传达出来。要表达出来的东西通常是隐藏在人们内心之中的。我们的表达工具包括语言、声音、文字、图画等,那么,相应的表达方法也有很多种,比如唱歌、跳舞、画画、做手工、写文章、演奏乐器等。

编程实际上也是一种表达方式。从一定程度上讲,编程是和写作非常相似的表达方式。当我们学习写作文的时候,如果只是学习汉字的笔画、间架结构、语法、标点这些,那肯定是远远不够的,真正的挑战和难关在于对篇章和段落的构思和想法。想象一下,我们仅仅玩成语接龙这种游戏,可能也能够极大地丰富自己的词汇量,而且可能还会培养对语文的学习兴趣,但这能让你掌握写作方法,成为一名写作高手吗?我想这是很难的。

无论是写作,还是编程,都不是单纯的某一种技巧的积累,而是一种综合的素养和表达习惯或方式的培养,关键在于要具备流畅地进行表达的能力。作为表达的方式,编程和写作同样都能够帮助你开拓思维,整理思路,表达心声,进而培养出身份的认同感。

早在2015年,美国前总统奥巴马在接受媒体采访的时候就表示:“我们需要让孩子们参与数学和科学,这不仅仅是一小部分孩子,而应该是所有人。所有人都应更早地学习如何编程。”在美国,STEAM教育理念受到普遍的重视和运用。孩子从比较小的年龄,就开始接受科学、技术、数学、艺术等方面的启蒙和熏陶。

在我国,特别是在一些经济比较发达的省份和地区,以中小学信息技术课程为基础的少儿编程教育也起步和发展较早。2014年,浙江省教育改革方案中,将信息技术科目(包含编程)纳入高考。2018年,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,提出完善人工智能教育体系,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育。同年,全国计算机等级考试开始加入Python语言的内容。随后,一些省份在教育改革中加大了对编程的重视力度,山东省在小学六年级的信息技术教材中加入Python的内容,广东省也计划将信息技术纳入高考内容。除了学校教育,校外的少儿编程培训也如雨后春笋般地迅速发展起来,很多培训机构都开设了少儿编程的相关课程。

为什么人们对学习计算机编程的热情激增,尤其是对于孩子学习编程如此重视呢?学习编程至少对孩子有以下几个方面的好处。

1.开发思维,增强逻辑思维能力

当学习编程的时候,孩子会成为一个很好的思考者。例如,孩子将学会如何把复杂的问题分解成简单的部分(也就是我们常说的分而治之的原理),学会如何找到问题并进行调试和解决,学会如何在一段时间内不断地迭代、完善和改进解决方案。而所有这些思维策略,一言以蔽之,就是“计算思维”的概念。在不知不觉之中,孩子的计算思维得到了开发,逻辑思维能力得到了增强。

学会了计算思维和逻辑思维,孩子们将会发现它不仅适用于计算机方面,而且也适用于所有的解决问题和设计活动中,甚至是生活的方方面面,例如,统筹烧开水沏茶的时间、确定按照菜谱炒菜的顺序、在超市中走最短的路径找到所有要买的东西等等。

2.培养孩子的专注力和细心程度

兴趣是最好的老师。一旦培养了对编程的兴趣,孩子就愿意投入时间、精力和热情来做这件事。此外,前面提到的查找问题并进行调试,几乎是编程过程中必不可少的步骤。有的时候,非常细微的错误,会导致程序无法运行。而无论是调试错误还是学会避免错误,都能够培养孩子的细致程度和耐性。

3.增加孩子的抽象思考能力

前面提到,编程和写作一样,是一种表达方式,更进一步来说,它们都是一种比较抽象的表达方式。具体来说,孩子需要把抽象的思路和想法,用有形的、具象化或符号化的东西表达出来。从这一点来说,编程是写作的一种延伸,它要求你“书写”出创新的东西,而这是以前所没有的东西,例如故事、游戏、动画、模拟等等。如果没有抽象思考的能力,不能充分发挥自己的想象力的话,是很难做到编程创新的。

4.增强孩子思考能力和动手解决问题的能力

编程的过程中,总是会面临一道道的关卡和挑战,这就要求孩子开动脑筋,积极思考,并且学会利用已有的知识、手边的资源、伙伴和老师或家长的帮助来解决问题。一旦养成这种思考和解决问题的习惯,给孩子带来的成长和收获是巨大的——当他们面对现实生活中形形色色的问题的时候,也将会积极思考,不断尝试和破解难题。

5.培养认同感和成就感

最后,学会编程还将给孩子带来巨大的认同感和成就感。在现代社会中,数字科学和信息技术已经相当普及,而且其发展日新月异,这些都极大地影响和改变着我们的社会和生活。一旦掌握了用数字技术表达自己和解决问题的能力,孩子就会用全新的视角来看待自己,并且会因为拥有这一技能且对社会做出贡献而获得极大的成就感。

编程竟然对孩子有这么多的好处,那么你还等什么呢?还不快抓住机会,让你的孩子来学习和掌握这种技能,以这种方式来进行流畅的表达!

计算机编程语言的发展大概有几十年的历史。这期间,编程语言经历了从低级语言向高级语言发展的过程。我们这里所说的低级语言和高级语言,并不是指语言的功能和水平等,而且是指编程语言与人类自身语言的接近程度上的区别。低级的语言更加接近于机器语言,计算机理解起来比较容易,人类理解起来比较困难,这是比较底层的语言。而高级语言的语法和表达方式,更加接近于人类自身的语言,需要通过一种叫作编译器和解释器的东西(你可把编译器和解释器想象成翻译人员)将其转换为计算机比较容易理解的机器语言,然后机器才能执行。

各种编程语言的分类和层级如下图所示。

你一定已经听说过一些编程语言的名字,比如C、C++、Java、Python等等。我们现在所接触的这些现代编程语言,一般来说都是高级编程语言,其语法和人类自然语言比较接近,需要经过编译器或解释器才能转换为机器语言。还有一些更加易于学习的可视化语言,比如Scratch就是一种可视化语言,它们是在高级语言的基础上,经过包装或定制后,才成为更加容易学习和理解的编程语言的。

你可能会问,为什么不直接学习C、C++、Python这样的高级语言,而要学习Scratch这样的可视化语言呢?这主要是因为Scratch对于青少年来说更加容易理解和上手。Scratch包含了讲故事、做动画、设计游戏等功能元素,而这些元素都特别能够激发孩子的学习兴趣。等到他们通过Scratch逐渐熟悉和掌握了编程语言的一些基本原理,再去进一步学习Python或C++等高级语言,就会容易很多。

因此,学习编程需要一个从易到难的过程,而Scratch真的是一种更不错的入门语言,对于孩子来说更是最佳的选择。


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