作者：吴明晖
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
Swift Playgrounds少儿趣编程试读：
编者的话
青少年编程风潮已经席卷全球！“Hour of Code”（编程一小时）活动的发源地，美国政府号召全体青少年学习编程。在欧洲，英国、法国、芬兰等国家也把编程作为一门非常重要的义务教育学科，规定所有学生都必须学习计算机编程。在中国，国务院于2017年7月印发的《新一代人工智能发展规划》中提出：“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程”。编程已经成为中国青少年的必修内容！
学习编程最大的好处就是，可以对人的思维方式进行训练，培养一种新的适合现代信息技术发展的问题解决之道。学习编程的目的并不是要每个人都成为程序员，而是每个人都应该具备计算思维。这也是让青少年跟上人工智能时代发展节奏的关键要素。
青少年学习编程的意义毋庸置疑，那么剩下的问题就是如何选择合适的学习方式了。入门的编程软件至关重要。采用图形化和模块化的编程模式将大大降低学习门槛，目前普及较广的是由MIT（美国麻省理工学院）推出的Scratch和Google公司推出的App Inventor。这类编程软件没有复杂的语法问题，软件内部预置了很多方便和直接调用的图形化功能模块，初学者很快就能做出可以运行的小游戏或小应用，趣味性和成就感都很强。随着学生的成长，如果想进一步开发较为复杂的功能和创意，那么往往受限于既有的平台，要么完全不支持，要么需要换一种更专业的编程语言（如Java）去开
发拓展功能，这导致学习连贯性不够好。如果直接选择C/C++、Java或者Python作为编程入门语言，对一般初学者来说入门不易，常常因语法问题产生严重的挫败感，进而磨灭了刚刚萌发的兴趣，甚至有了编程恐惧。好在，现在有了一种新的选择！
Apple公司在2017年3月发布了Swift Playgrounds中文版：一款iPad上的创新App，能让初学者以互动有趣的方式来学习Swift编程，这给编程初学者提供了一个新的学习平台。很多专业开发者都是使用Swift编程语言开发出了许多热门App。
借助Swift Playgrounds，iPad不仅仅是个玩游戏、看网页的电子玩具，而是一台便携炫酷的编程计算机。Swift Playgrounds在编程学习交互设计上充分体现了苹果软件用户体验好的特性，只需在iPad上轻点、拖曳或输入文字和数字，就能编写出Swift代码来指挥游戏主角，如先做什么，后做什么，遇到怎样的问题应该如何相应处理。计算思维就这样在寓教于乐中逐步形成了！
Swift Playgrounds易学易用易入门，同时无缝对接专业性的应用开发。在基础阶段，Swift Playgrounds采用游戏闯关的模式来指导初学者学习编程。初学者用真实的Swift代码指挥游戏主角在3D世界中游走，通过切换开关、开启传送门等手段完成预设场景中的收集宝石等任务，在完成任务的过程中学习到编程语言的各种知识点，使诸如“调试”“函数”“循环”“条件”这样的基础概念在游戏中逐步清晰，令人易懂，学习循序渐进。这种基于项目式的游戏化学习容易让初学者沉浸其中，对编程产生兴趣。累积一定经验后，同样使用Swift语言，可以转到专业级的开发平台Xcode上，实现真正的程序开发。创意实现升级就是这么自然！
Swift Playgrounds中内置了多个学习课程，其中“编程一小时”可以让学习者在短短几十分钟内领略到编程的魅力，给从未接触过编程的初学者以最佳体验。“学习编程1、2、3”则是给学习者的系列基础入门课
程，完成这3门课程就算小有成就了。除了内置课程库，Swift Playgrounds还包括一系列与日俱增的额外挑战课程，从初级的《石头剪刀布》到中级的《迷宫逃脱》，甚至热门的《增强现实》，让学习者在兴致盎然的创作过程中逐步提升技能。此外，本书提供多种编程模板（如《绘图》《生成声音》等）供自由开发。像乐高机器人、Sphero球形机器人、Dash机器人和MeeBot跳舞机器人、Parrot无人机等也可以通过Swift Playgrounds进行编程来控制。可以说，Swift Playgrounds不仅是一个简单的编程App，还打造了一个完整的编程生态！
此时的您是否已满怀期待、跃跃欲试？赶快打开这本书吧，本书将引导和帮助您更好地进行“学习编程1”课程的学习。本书分为8章，每章开始都会有内容介绍，通过生活中的例子帮助学习者理解编程思想。各章有若干游戏关卡，每个关卡中包含五大块内容：任务描述、任务分析、解决方案、任务小结、任务拓展。其中，任务分析部分通过详细的图解、表格等手段帮助学习者闯关。解决方案部分提供1～2种解决方案，方案往往不是唯一的，目的是让学生开拓思路，找到较优解。任务拓展部分可以通过专门设计的练习帮助学习者进一步巩固，练习的形式有改错和完成同类新关卡。
本书提供了丰富的电子资源，如关卡运行视频、闯关思路讲解微课等，只要扫描书上的二维码就能马上观看，让学习者在没有iPad的情况下也能“玩”起来。翻开本书，学习者将开启一段充满发现、神奇而有趣的编程之旅！
本书作者一直关注青少年编程教育和计算思维培养，并持续进行探索和实践。本项目得到了Apple公司的大力支持，是教育部-Apple公司产学合作协同育人项目“Swift Playgrounds少儿趣编程”的成果凝练。
本书由浙江大学城市学院的吴明晖教授、杭州市采荷实验学校的李瑶老师担任主编，由杭州市建兰中学的金敏老师、杭州青少年活动中心的谢奕女老师担任副主
编，共同完成本书的编写工作。
由于作者水平有限，时间仓促，书中难免有欠妥之处，敬请广大读者批评指正。大家也可以关注微信公众号“AppMOOC”保持沟通交流，共同推进中国青少年计算思维培养方面的学习和分享。
华信教育资源网http：//www.hxedu.com.cn上提供本书的所有资料和教学资源。有需要者，请注册之后免费下载。
作者
作者简介
吴明晖
博士，浙江大学城市学院计算机系教授。浙江省教坛新秀、浙江省优秀教师。浙江省特色专业“计算机科学与技术”负责人，浙江省高校中青年学科带头人，杭州市教学名师、杭州市“131”中青年人才培养计划第一层次。Google校企合作专业综合改革项目专家委员会委员、Google中国计算机教育专家组（Google China CS Education Program Advisory Group）的专家成员，Google谷歌奖教金获得者。
近年来主持了多项浙江省新世纪教改项目、浙江省精品在线开放课程、教育部—Apple公司产学合作协同育人教改项目、教育部—Google公司产学合作协同育人教改项目、Google精品课程、Google MOOC课程和Google教材建设项目，曾获浙江省优秀教学成果一等奖、二等奖。
一直积极探索和实践青少年编程和计算思维教育，2013年开始主持了多期面向中小学信息技术教师的移动应用开发（App Inventor）师资培训班；受邀在多个全国性教学研讨会上进行主题报告，并担任Google Android移动应用开发挑战赛、Google全国中小学生计算思维与编程挑战赛、中国高校计算机大赛移动应用创新赛等多个全国赛项的专家评委，是国内移动应用和青少年计算思维培养教育的践行者。
李瑶
浙江大学硕士研究生，杭州市采荷实验学校信息技术教师，具有丰富的教学实践经验，曾参与编写《App Inventor创意趣味编程》一书。并获得浙江省2015—2016年度“一师一优课一课一名师”活动省级“优课”奖。多次获得全国信息技术案例大赛一二等奖。录制编写的微课程作品《虚拟机器人课堂——萝卜圈入门》在2015年度浙江省基础教育微课程作品中获得录用，并面向全省推荐使用。指导学生获得2015年App Inventor应用开发全国中学生挑战赛总决赛初中组一等奖，并获得优秀组织奖。
第1章 Swift Playgrounds 简介
与Swift PIaygrounds初见面
Swift Playgrounds是美国Apple公司开发的，于2016年6月14日在WWDC16开发者大会上推出的一款应用开发软件，适用于iPad设备。这款App不要求体验者具备编程知识，而是以互动有趣的方式传授Swift编程知识，非常适合初学者。用户可以像玩游戏闯关那样来学习基础知识，用真实的代码引导角色在 3D 世界（如图1.1所示）中游走，妙趣横生又充满挑战！图1.1 3D编程场景
小贴士
WWDC（Worldwide Developers Conference，苹果全球开发者大会）的主要目的是美国Apple公司向研发者们展示最新的软件和技术。
WWDC奖学金：每年Apple公司为学生（13岁及以上）和STEM团体成员提供的奖学金。获奖者还可以获得WWDC门票一张。申请者需要在Swift Playgrounds中打造一个互动App。据统计，每年获奖的学生平均年纪不超过19岁，并且来自全球。
与主角Byte说HeIIo
从现在开始，你需要通过编写命令代码来指挥游戏中的角色去完成特定的任务。
先来认识一下主角：主角名叫Byte，长相可爱，形象多变（如图1.2所示）。它会因闯关失败而沮丧，亦或因闯关成功而兴奋！图1.2 Byte形象图
主角名片
姓名：Byte
性别：保密
住址：瀑布山庄
爱好：收集红宝石蹦蹦跳跳，喜欢踩开关
性格：
遇到挫折，不气馁有毅力，有创意
编程思维
为什么主角叫Byte呢？Byte有什么特殊含义吗？
Byte：字节，在计算机中一种计量存储容量的单位。1字节等于8比特（1 Byte=8 bit）。
比特是表示信息的最小单位，是二进制数的一位，只有两种取值：0和1。
安装说明
Swift Playgrounds已经在2017年3月发布了中文版，这样更方便用户学习了。如果你有iPad，打开App Store（图标），在搜索页面中输入“swift playgrounds”（大小写不敏感），出现的第一个App就是了，如图1.3所示。图1.3 在App Store中搜索Swift Playgrounds
安装好之后，打开应用程序，点击左上角的“新建Playground”，出现如图1.4所示的界面。图1.4 获取“学习编程1”
除了“学习编程1”，用户还能获取到很多资源，如“学习编程2”“学习编程3”，以及挑战类和起点类项目等。获取完毕，返回到首页“我的Playground”，如图1.5所示。红色框的是基础课程，包含学习编程1、学习编程2和学习编程3。绿色框的项目是与实体机器人结合的，通过输入的代码，以蓝牙连接的方式去控制实体机器人。图1.5 “我的Playground”中已经获取的项目
本书详细讲解的是学习编程1的内容，带领Byte突破层层关卡，让读者逐步掌握各种编程技巧，积累基本编程词汇。让我们开始吧！从简单的命令、函数和循环开始踏上编程之旅，接着运用if条件语句来适应多变的场景，再引入逻辑运算符和while循环，让代码更加精确，便于调用，最后综合运用这些技能，将开发出看似简单却功能强大的算法。
小贴士
翻开此书，打开iPad，让编程学习变得更有趣吧！
Swift Playgrounds在iOS 10.3或更高版本的系统上才能安装，需要使用iPad Air、iPad mini2及以上的设备。图1.6本书思维导图
第2章 像计算机一样思考——命令
编程思维
命令：一段代码，用于告诉程序执行特定的操作。
序列：即发出命令的顺序。
程序中，代码是按顺序执行的，调用不同的命令会带来不同的结果，尽量使用最少的命令来达到目的。
第一关 发出命令
▲任务描述
使用Swift命令，让Byte行动起来，去收集宝石，游戏第一关界面如图2.1所示。图2.1 游戏第一关界面界面介绍视频
小贴士
图2.1中的①显示任务状态。在这一关中总共需要收集到1枚宝石，目前已经收集到了0枚。
蓝色框区域：任务的说明和任务的提示。
绿色框区域：任务场景展示区域，用手指在此区域触屏滑动时，可以360度旋转场景，以更直观地观察。
红色框区域：输入代码的区域。用手指点击该区域空白部分时，页面底部会自动浮现命令栏，里面有此关卡中可用的相关联命令，如图2.2所示。图2.2 浮现命令栏
▲任务分析
第一关比较简单，根据场景地图可知，只要Byte向前走3步，就能到达宝石所在位置，然后拾取宝石即可。
▲解决方案
本关卡给出了两个可用命令：moveForward（）和collectGem（）。先来试试每个命令的作用和效果。（1）命令m o v e F o r w a r d （）
点击代码区域的空白处，选择浮出的命令栏中的moveForward（）命令，然后点击
地图下方的“运行我的代码”图标，看看执行命令的效果吧。
命令效果：Byte向前行进1步，如图2.3所示。图2.3 命令moveForward（）运行效果
小贴士
①一步为一个方块。
②场景中的台阶部分都不算入步数。（2）命令c o l le c t G e m （）
为了更好地观察collectGem（）的命令效果，最好是代码区中只有这一条命令，避免其他命令语句干扰。因此，需要先将前面输入的moveForward（）命令删除。
在Swift Playgrounds中删除一条命令也比较简单，有3种方法：
· 选取要被删除的命令，这条命令的上方将弹出一个菜单（如图2.4所示），然后选择“删除”即可。图2.4 选中命令后弹出的菜单
· 选取要被删除的命令，然后点击浮出命令栏靠右边的删除图标，可以把选中的命令一次性删除。
· 点击要删除的命令后方空白处，这时处于代码编辑状态，然后点击浮出命令栏的删除图标，每点击一下会删除一个字符。这种方式需要重复点击删除图标，直到把命令语句删光为止。
删除已有的moveForward（）命令语句后，输入collectGem（）命令语句，然后运行，观察执行效果。
命令效果：Byte跳跃起来双手去抓东西，如图2.5所示。由于该位置并没有宝石存在，因此没有收集到宝石。图2.5 collectGem（）命令运行效果
编程思维
观察moveForward（）、collectGem（）这两个命令，你发现了什么？
这些命令是由有实际含义的多个单词组合在一起构成的，并且第一个单词以小写字母开始，第二个单词或者之后的单词通常是以大写字母开头，这样看上去像骆驼峰一样此起彼伏，这种命名方法称为“驼峰命名法”，可以增强可读性。命令都以括号结尾。
在熟悉了两个命令之后，根据前面的任务分析，Byte站在起点处，只需要前进3步，到达红宝石的方块，然后跃起来获得红宝石，应该就能完成任务。一个供参考的命令组合解决方案如下。
运行的每一步效果如图2.6所示，经过3步向前行走，最后在宝石下方跳起取到宝石，完成任务。图2.6 解决方案每一步的运行效果运行微视频
▲任务小结
①熟悉了Swift Playgrounds的编程环境。
②学会使用moveForward（）命令控制角色前进。
③学会使用collectGem（）命令控制角色获取宝石。
④学会组合多个命令去完成复杂一点的任务。
小贴士
这里给出的解决方案仅供参考，并不是唯一的。每一关都有可能有多种解决方案。我们需要寻找比较好的解决方案。鼓励大家充分发挥自己的创意和想象力来设计自己的方案。
▲任务拓展
1.在App中完成此关卡的任务
2.习题练习
任务场景再现：（1）如果解决方案是这样的，能完成任务吗？如果不能，该如何修改？（2）如果解决方案是这样的，能完成任务吗？如果不能，该如何修改？
3.拓展任务
如果任务场景如图2.7所示，该如何给出解决方案？图2.7 任务拓展场景
你的思路：
第二关 添加新命令
▲任务描述
使用Swift命令，让Byte行动起来，去收集宝石，游戏第二关界面如图2.8所示。图2.8 游戏第二关界面
小贴士
图2.8中的①是提示按钮。点击它，可以弹出通关的方法。
②是控制关卡音效的按钮，点击“”按钮，弹出“”，可以控制背景音
乐和声音音效。伴随音乐闯关，更有趣哦！
此关卡中可用的相关命令如图2.9所示。图2.9 浮现命令栏
▲任务分析
第二关相比第一关增加了一点难度，根据场景地图可知，Byte需要先向前走2步，此时前方有障碍无法继续前行，Byte必须向左转，再向前走2步，就能到达宝石所在位置，然后拾取宝石即可。
▲解决方案
此关卡给出了3个可用命令：moveForward（），collectGem（），turnLeft（）。前两个命令在上一关中已经使用过了，那么就来试试turnLeft（）的作用和效果。
命令t u r n L e f t （）
点击代码区域的空白处，选择浮出的命令栏中的turnLeft（）命令，然后点击地图下方的“运行我的代码”图标，看看执行命令
的效果吧。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]