作者：乔陶鹏,方亮,刘芸,张文婧
出版社：清华大学出版社
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孩子趣味学编程之Scratch篇试读：
版权信息书名：孩子趣味学编程之Scratch篇作者：乔陶鹏;方亮;刘芸;张文婧排版：小暑暑出版社：清华大学出版社出版时间：2019-04-01ISBN：9787302523451本书由清华大学出版社授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —序言进入21世纪，新科技迅猛发展，孕育着新的重大突破，将深刻地改变经济和社会的面貌。人工智能问题的研究也成为当代最富有挑战性的课题。智能科学技术作为一门交叉科学，既是生命科学的精髓，更是信息科学的核心。一旦突破，将对科学技术、经济和社会发展产生巨大和深远的影响。
2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确提出中小学阶段全面推广编程教育。教育部印发《中小学综合实践活动课程指导纲要》，也明确列出了中小学开设的编程课程。编程所要求的素质与能力正成为未来基础教育的核心目标。
对于编程来说，核心是算法，是问题的分析和计算思维的对应过程，计算机语言只是算法实现的工具。就目前来看，算法描述工具的生命力强于任何一种语言，语言的作用只是把这种描述转化为特定环境下的计算机可理解的内容。
从这种角度来看，小学阶段的编程学习，更重要的是掌握计算机语言描述事物的基本结构以及能够将问题对应成这种结构的能力。
目前，小学生学习编程的书籍有很多，大部分都采用了Scratch。从内容上来看，重点突出了Scratch本身的特点，而对计算机语言本身的内在结构和逻辑介绍则不够系统。而本书的目标是介绍计算机语言的基本结构以及重点概念，关注现实问题的计算机语言分析方法，力求培养孩子们的计算式思维。在书中，虽然同样采用了Scratch，但以实现手段的方式来展现，并没有对Scratch进行过多介绍。
同时，考虑小学生的知识和接受能力，如果按照通常计算机语言教材的结构进行介绍，将会让小读者无所适从，因此，本书首先从计算机的基本结构出发，然后进入变量的概念和使用，最后初步介绍数据结构及计算机中常用的部分算法。
为方便青少年理解和进行编程实践，本书中所有例子的程序和视频都可以在http://welovecode.cn/sample/中找到。
感谢我的同事的支持，各位宝贵的教学经验为我们撰写本书提供了丰富的素材！张文婧完成了本书的第2、4、8、12章，乔陶鹏完成了本书的第1、3、7、11章，刘芸老师完成了本书的第5、6、9、10章，方亮老师的创意为本书提供了大量的课件。最后，感谢我的家人对于我完成本书的鼓励和支持。乔陶鹏第1章准备开始在开始编写程序创作你自己的故事、游戏、动画之前，先来了解一下将要使用的工具—Scratch吧！Scratch是一门免费的可视化编程语言，由MIT媒体实验室开发。使用Scratch，可以编写自己的程序，将创意分享给全世界。本章将对Scratch进行简单介绍。内容包括：● Scratch的启动及关闭。● Scratch分为哪些区域。● 脚本区域及编程方法。● 第一个程序。● 保存程序。1.1 启动及关闭Scratch1.1.1 启动Scratch
首先，在计算机桌面上找到这个小猫头，如图1-1所示。图1-1 桌面上的Scratch图标—小猫头
鼠标左键双击这个小猫头，在计算机屏幕上会出现如图1-2所示的画面，这时候Scratch就启动了。图1-2 Scratch启动界面
第一次看到这只完整的小猫是不是有点小激动呢？别着急，我们的编程之旅马上就要开始，随着学习的深入，你会越来越喜欢它！1.1.2 关闭Scratch
学习了如何打开，你是不是想知道如何关闭呢？可以看到，在图1-2的右上角用红色的方框圈出了一个小叉子，单击那个小叉子就可以关闭Scratch了。试一试你会开启和关闭我们的软件了吗？
学会开关Scratch后，我们一起看一下Scratch里面都有什么吧！1.2 Scratch区域介绍1.2.1 舞台区域
在剧场里，舞台是各个角色表演的地方。在Scratch里，也有一个“舞台区域”。在图1-3中，由黄色方框框出的区域，就是Scratch中的舞台区域。图1-3 Scratch的舞台区域思考一下Scratch里和现实中的舞台在功能上有什么相同和不同呢？
和剧场里的舞台相同，Scratch里的舞台也是角色“表演”的地方，但是这种“表演”是由你写的程序来控制的。除此而外，在舞台上你还可以：● 与计算机进行交互，例如回答计算机的问题。● 演示你的计算结果，例如计算1+2+3+…+100的和，并且显示。● 展示“字幕”。
……
从舞台本身来说，重要的内容是背景。现实生活中的舞台，可以有一个背景或多个背景，更换背景是件很复杂的事情。对于Scratch来说，在舞台上同样也需要背景来描述故事发生的场景，但创建背景以及更换背景是一件十分简单的事情。
在开始创建背景以及删除背景之前，我们先来一起思考一个问题：打开Scratch后，舞台上是否有背景呢？
有了猜想的答案以后，让我们在Scratch中验证。
鼠标左键单击图1-4中屏幕左下角用蓝色框起来的舞台图标。图1-4 单击舞台区域后的画面
相对于Scratch启动时的状态，有两个位置发生了变化，如图1-5所示。图1-5 单击舞台后画面的变化（左图：Scratch启动时；右图：单击舞台区域后）
鼠标左键单击图1-5中右图的红框区域的“背景”标签，现在观察一下Scratch的画面，如图1-6所示。对于上面的问题有答案了吗？
正确的答案是：有背景。只不过是一个白色的背景。图1-6 Scratch启动时的背景1.2.2 创建新背景
图1-7是新建背景区域放大后的结果，图中有4个小图标（橙色方块圈出的区域）。图1-7 新建背景区域
这四个图标都可以用来创建新背景。：从背景库中选择背景。左键单击后会显示背景库，从中选择背景即可，本章重点介绍这种方法。：绘制新背景。左键单击之后会显示一个绘图板，可以自己用工具来绘制新背景。：从本地文件中上传背景。左键单击之后会显示计算机的文件目录，从中选择自己需要上传的图片文件，就可以把那张图片作为背景。：拍摄照片当作背景。左键单击之后会调用计算机的摄像头，拍照后可以作为背景。
从背景库中选择背景是初学者常用的方法。单击，会出现Scratch自带的背景库（见图1-8）。图1-8 Scratch自带背景库
从背景库中选择需要的背景，选中的背景会变成灰色并且有一个蓝色的框。之后，鼠标左键双击或者选中背景后单击右下角的“确定”按钮，那么背景就出现在图1-9所示的区域。同样，在Scratch的舞台区域中也会出现选中的背景。图1-9 添加了背景后的舞台
仔细观察图1-9中背景的标签区域，能发现什么呢？● 每个背景都有编号，左上角的1、2就是它的编号。● 同时也有名称，每个背景的下方是它的名称，例如图1-9中的“背景1”“castle2”。试一试可以分别使用其他三个按钮来添加背景以丰富你的背景吧。1.2.3 删除背景
图1-9中，蓝框圈起来的背景右上角有一个“X”，单点那个“X”就可以删除相应背景。注意要先单击想要删除的背景。待它出现蓝框后，才会出现那个“X”。思考一下如果现在只剩下最后一个背景，选中这个背景时，是否会出现“X”？
思考结果出来了吗？你可以大胆尝试一下。这时候会发现，最后一个背景没有出现X，这意味着你无法删除它。也就是说，在Scratch里一定有一个背景，不存在没有背景的情况。1.2.4 角色区域
在介绍舞台时，我们已经提到了什么是角色。和现实中舞台上的角色不同，Scratch里的角色是用来完成你“交给”他的任务的，例如移动、画图形、说答案……他可以是一只可爱的小动物、一个邪恶的巫师，也可以是一棵圣诞树、一个生日蛋糕……总之，你能想到的一切人或物品都可以是角色。
打开Scratch时，出现在舞台上的那只小猫就是一个角色。思考一下角色在哪里执行任务呢？
答案是：舞台上。你想到了吗？下面我们来学习如何添加、删除角色。1.2.5 添加角色
在Scratch中，添加角色是在图1-10中的角色区域（橙色方框圈出的部分）实现的。图1-10 角色区域
和新建背景的四个图标一样，在角色区域的右上角，新建角色的后面也有四个图标，功能类似—创建新角色的四种方法。
这里我们重点介绍第一个图标，从角色库中选取角色。
鼠标左键单击这个图标，会出现如图1-11所示画面。图1-11 角色库
在角色库中鼠标左键双击你想要的角色，例如图1-11中的Abby，她就会出现在舞台中央，同时在角色区域里也会出现Abby。
另一种方法是鼠标左键点击Abby，然后单击图1-11右下角的“确定”键（橙色方框中的那个按键），会有同样的效果。
那么现在Scratch的画面如图1-12所示。图1-12 添加了背景和角色的Scratch试一试使用剩余的三个添加角色的图标来增加角色，看看可以添加多少个角色。1.2.6 删除角色
虽然添加角色的办法和添加背景的办法相似，但删除角色就不一样了。
怎么删除一个角色呢？把鼠标指针放到角色上，首先左键单击角色，这时候看到角色被蓝色框选中。然后，鼠标右键单击角色，会出现一个如图1-13所示的菜单。图1-13 角色被右键单击后的弹出菜单
最后，用鼠标左键单击菜单中的第三项—删除，这样这个角色就从舞台和角色区域消失了。思考一下可不可以把所有的角色都删除？你得到了什么结论？1.2.7 积木区域
学习背景和角色的添加、删除，只是完成了编程前的准备工作。下面我们一起来看一下Scratch的“工具箱”—积木区域（见图1-14）。图1-14 Scratch的积木区域（左图：角色的积木区；右图：背景的积木区）
角色和背景的积木区都有三个标签。
角色积木区的三个标签。
背景积木区的三个标签。“脚本”标签里面存放的是编程需要用到的指令，每一个指令会实现一个功能，这与代码式的编程语言相同，但它是用“积木块”来体现的。这样，大家就不必输入命令，只需把它从工具箱中“拿”出来用就可以了。
在积木区域，“脚本”标签下一共有10个类别，每个类别都代表了一组指令，同时也有一个特殊的颜色。这样就可以方便地找到你需要的命令了。
如果仔细观察图1-14中角色和背景的积木区域，你会发现一个有趣的问题，背景的积木区域中“动作”这个类别下是没有积木块的，为什么呢？提示在现实生活中，舞台的背景会有动作吗？
除此而外，在积木区域会有另外两个标签，对于角色，是“造型”和“声音”，对于背景，是“背景”和“声音”。这些标签里的内容是需要添加的。方法和添加角色的方法相同。试一试给角色添加造型，给背景添加音乐。
添加的造型、背景以及音乐可以使用脚本积木区域对应的命令，从而实现动画、切换背景以及播放音乐的效果。1.3 脚本区域及编程方法
脚本区域是我们写程序也就是“组装积木”的地方。Scratch画面的右边全部是这个区域，也就是图1-15中橙色框圈起来的区域。图1-15 Scratch的脚本区域1.3.1 编程方法
Scratch的编程方法很简单，是通过积木块之间的连接实现的。我们先来看如何从积木区域中“取出”积木块。
这种操作是计算机中最典型的“拖曳-释放”方式。具体步骤如图1-16所示。
1）在积木区域的“脚本”标签下找到你需要的积木块，例如“动作”分类中的“移动10步”积木块。
2）把鼠标光标移到这个积木块上，按下左键，不要松手，此时你会发现积木块浮了起来。
3）移动鼠标到脚本区域，这个积木块也会跟着鼠标来到脚本区域。
4）松开鼠标左键，积木块就出现在脚本区域，并不再跟着鼠标光标移动。图1-16 移动“积木块”的步骤
上面的方法只是让你把积木块移到脚本区域，就如同你在玩乐高时，只是选好了你要用的积木块，要想拼出有用的东西，你还必须把积木块“组装”起来。
观察积木块，你会发现它并不是一个长方形，上面有一个缺口，下面有一个凸起。在连接两个积木块时，必须用上方的缺口对准另一个积木块下方的凸起，两个积木块才可以连接到一起（见图1-17）。图1-18所示为错误的“组装”方式。图1-17 积木块的正确“组装”方式图1-18 积木块的错误“组装”方式思考一下如果你发现了上面没有缺口，下面没有凸起的积木块，那么这个积木块可以在上面或下面直接连接其他积木块吗？1.3.2 第一个程序
准备工作已经完成，现在进入我们的第一个程序！这个程序的任务是让舞台上的一个角色“说”Hello!
完成这个程序之前，我们先来讨论一下。任务很简单：让舞台上的一个角色“说”Hello。这句话里可以发现三个内容：● 舞台上。● 一个角色。●“ 说”Hello。1．创建舞台背景
我们在舞台区域讲过，舞台需要有一个背景，为了让故事丰富多彩，你可以删除白色背景，选择一个你喜欢的背景，但应该是合理的。举个例子：如果你让一条鲨鱼（角色）在街道上“说”Hello……你是否觉得这样不符合常识呢？鲨鱼上街时已经渴死了，怎么还会说话？所以，合理的背景是必要的。
我们可以让一只小猫在丛林中说Hello。
现在，开始创建你喜欢的背景吧！2．创建角色
可以选择小猫作为这个程序的角色，当然这个角色也可以选择一个人物，然后把小猫删掉。3．“说”Hello—编制程序
我们做任何事情时，都会有一个开始。对于一个程序来说，同样也需要一个起点。但这个起点需要有明确的标志，也就是要告诉计算机：你的任务从这里开始。
在Scratch中，最常用的起点是。在第一个程序里，它也将是程序运行的起点。
创建程序的起点。
具体的操作步骤如图1-19所示。图1-19 编制程序的起点注意程序起点的顶上是一个圆弧，而没有缺口，这说明什么呢？作为程序执行的起点，它的上面是没有办法连接命令的！必须从它开始执行。
编写程序—让小猫“说”。
在建立了程序起点后，就可以开始堆后面的“积木”了，也就是写后面的程序。具体的步骤如下：
1）将“说”Hello的命令从工具箱拖到脚本区域。
2）将这个命令与程序头（见图1-20中的橙色框）连接。图1-20 从工具箱取出“说”Hello命令
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]