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普陀区教育学院，2014年3月—4月培训内容Scratch编程简介、国内外教学研究新进展及快速入门Scratch代码块学习和作品创作•艺术、故事、游戏创意计算与互动媒体技术•传感器、单片机、体感设备Scratch2.0、计算思维及其他图块式编程工具1234MITCHRESNICK让我们教孩子编码吧2012年TED讲座MIT媒体实验室终身幼儿园研究小组（LifelongKindergartenGroup）主任开发Scratch的负责人MitchelResnick教授数字时代也需要“脱盲”Resnick列举教孩子编码的好处……“这样他们就能不仅是‘读’新技术，而且能创造新技术。”ReadandCreate在学习中编程，在编程中学习Learningtocode,codingtolearn获得学习知识、发展能力的多种机会•有意义地学习知识和概念，如了解变量意义和应用变量•学习设计，把想法变成一个完整的能够运行的作品•学会在个人生活中用新技术表达思想和情感掌握问题求解技能和项目设计策略用新技术设计、创建数字作品（把想法变成一个完整的能够运行的作品）尝试新想法，将复杂的想法简化分解为几个部分与他人合作出错时，发现并纠正错误学会坚持，在失败时面多挫折设计用新技术表达自我善于利用技术在个人生活中表达思想和情感将自己与关心的人联系起来表达数字流畅能力创意思维系统推理团队合作这些技能不仅在各专业领域受用无穷，更是在生活中也不可或缺的能力从编写代码到创意计算编程，与屏幕互动——停留于屏幕创意计算，与周围的真实世界互动•互动媒体技术（传感器、单片机、网络摄像头、体感设备等）第一讲SCRATCH编程简介1.Scratch编程特点2.开发动机与意图3.集成开发环境4.编程环境与语言设计5.Scratch与21世纪能力培养可视化图块式编程工具Scratch面向8至16岁的儿童和青少年可视化程序设计语言与开发环境文本编程工具（VB、Java、C#、Python）SCRATCH编程特点Scratch的编程特点搭建积木式的程序设计模式程序操控丰富的媒体素材低门槛、高界限与宽空间深厚的分享特性与真实世界无缝衔接支持中文、免费使用1234561.“搭积木”式的程序设计模式•编程——选择、拖拉、拼搭彩色代码块（或称为指令块CodeBlock）–代表不同命令或行为•组成可执行的代码堆（脚本）–控制程序逻辑Scratch作品的组成互动媒体作品作品可以保存为本地文件（.sb），也可以上传到Scratch官网，与同伴分享控制2.程序操控丰富媒体素材•包含程序逻辑的脚本（Script）–控制角色（二维图形对象）在舞台（背景）上移动。摆弄性编程方式（Tinkering）•以不同的顺序和组合方式来拼搭指令块、组成脚本堆，边执行程序，边观察执行效果。•Scratch编程环境和编程语言支持–自上而下的规划、设计–自底向上的摆弄3.低门槛、高界限与宽空间low-floor/high-ceiling/wide-walls低门槛容易入门高界限随着时间的推移，有机会完成日益复杂的作品宽空间支持设计各种类型的作品，满足不同的兴趣和学习风格；涉及多领域：数学、物理、艺术等前两个编程语言的特征是Papert提出的创作类型丰富的交互式多媒体作品动画故事艺术音乐游戏模拟4.深厚的分享特性Scratch官网：在线社区是青少年使用编程工具和分享编程作品的社交情境Scratch2.0网站的社交交互性更强再创作Remix•修改自己和他人作品“背包”•再利用自己和他人的脚本和素材创作树•展示作品被修改的历程工作室•合作创作和展示作品5.与真实世界无缝衔接•感知（获取）外部数据•处理数据•影响（控制）外部环境Scratch与外部设备（Picoboard传感器、乐高WeDo、Arduino单片机、Kinect体感设备）连接、互动创建虚实结合的作品：S4A作品：智能红绿灯支持中文、免费使用•软件启动几秒后，自动测试操作系统版本，变换为简体中文的界面•Scratch2.0：云平台创作环境、离线编辑器SCRATCH的开发1、开发历程2、开发缘起3、开发意图开发历程•MIT媒体实验室的“终身幼儿园研究小组”历时四年开发•2007年5月Scratch软件首度公开•Scratch官网投入使用•早期版本为1.4版•Scratch2.0已上线，离线编辑器Beta版可下载使用开发缘起•满足课外计算机活动俱乐部经济弱势青少年的需求和兴趣•让学生把可编程性添加到控制媒体的活动•提升青少年的技术流畅性technologyfluency•鼓励青少年通过探究和同伴分享进行学习，非直接教学Scratch的推广：从课外到学校•社区中心•课外俱乐部•图书馆•家里校外校内开发Scratch的灵感来源Scratch，“搓盘”、“搓碟”，DJ利用唱片反转的声响做音乐的技巧——百度百科Scratch也试图让用户用预制的代码块拼搭/堆叠在一起去控制图形、照片、音乐、声音、文字等，组合成独特的创造品。Scratch的开发理念•基于西蒙·派珀特（Logo发明者）的建造主义观点–学生通过创建制品建构知识–学生与同伴、专家互动–提供学生知识建构的环境–信息技术工具是认知工具鼓励创建个性化作品•方便地导入或动手创建各种媒体（图像、音效和音乐），并创建吸引人的、有意义的个性化作品；提供社交环境•让用户在线社区分享Scratch作品、接受来自同伴的反馈和鼓励，并从伙伴的作品中学习；注：使用Scratch内置工具画图、录制解说或拍摄照片开发意图之一：鼓励创意表达“我们的目的不是要创建电脑程序编写大军，而是帮助电脑使用者表达自己。”——SCRATCH项目的负责人（凯伦.布雷南）想法Idea互动媒体作品InteractiveProject开发意图之二：鼓励探究支持自主学习做中学摆弄尝试同伴合作快速入门•观看【入门指南GettingStartedGuideS14_cn.pdf】•跟着做–移动、跳舞、变色、响应按键、增加角色、说话、角色变换造型……SCRATCH的集成开发环境（IDE）1、舞台指示鼠标在舞台上的坐标舞台为作品中角色之间的互动或者角色与用户之间的互动提供了场地舞台的坐标系统2、角色Sprite，Actor•底色透明的二维图像•默认角色为小猫•角色包含三部分要素–脚本：控制行为–造型：改变外观–声音：导入录音3、角色列表•舞台和角色都是Scratch控制的对象•先选舞台或某个角色才能对它的脚本、造型和声音进行编辑•舞台也有三部分要素（脚本、造型和声音）4、新增角色•用内置绘图编辑器绘制角色•导入角色•随机选一个角色导入角色（带脚本的/不带脚本）5、代码块区•四种八类代码块•四种不同形状•八类不同颜色•125个代码块四种形状代码块句法可视化堆代码块控制代码块启动代码块侦测代码块（参数）使用读出数•舞台上显示侦测代码块或变量的值拖拉、拼搭代码块•白色高亮条表示可以插入插入点查看代码块帮助•右击代码块，快捷菜单上选“帮助”6、脚本区——编辑脚本•脚本块（代码堆）内，代码块至上而下顺序执行；•多个脚本块可并行执行；脚本区——编辑造型•创建一个造型，复制再修改--》类似造型脚本区——编辑声音•录制故事中的人物对话•导入背景音乐等7、当前角色信息区•角色命名•角色坐标•角色方向（拖动蓝线可修改方向值）•旋转风格角色位置加锁，演示模式播放作品时角色不能被拖动8、工具条•复制角色•删除角色•放大角色•缩小角色9、菜单方便上传作品10、启动和结束程序按钮•绿旗提供一条同时启动多个脚本的捷径•点击绿旗启动所有以开头的脚本块三段脚本分别控制一个角色的不同行为，并行执行。11、绘图编辑器详细的ScratchIDE介绍•浏览官网文档【参考指南ReferenceGuide_14_zh-cn.pdf】匠心独运的编程环境和语言设计SCRATCH编程环境的设计思路采用图块式编程的好处1、简化应用程序开发•用代码块、脚本替代复杂的程序文本语句2、预防语法犯错•适当的代码块拼搭在一起•执行过程和数据可视化编程环境的设计思路1.单一窗口用户界面2.活动性和摆弄性3.让执行过程可视化4.无出错信息5.让数据变得具体6.使命令集最少化2.SCRATCH是活动的和可摆弄的Scratch总是活动的解释性编程语言•无需编译，没有编辑模式和运行模式之分边开发边调试边运行•任何时候单击代码块或脚本，观察运行结果•在运行的时候也可修改参数或者往脚本中添加代码块创建运行调试可摆弄：多种探究代码块功能的途径•单击：测试代码块的功能–在脚本区测试–在代码区测试•单击参数代码块，可以在卡通似的“交谈泡泡”中显示它们的返回值。可摆弄：多种探究代码块功能的途径•代码块自带默认参数，给出应用示范•查看代码块的帮助信息Scratch是可摆弄的•支持自底向上的脚本编写方式–测试一个代码块–组装和测试代码堆（脚本块）–再组合成更大的执行单元测试中的脚本块•可以保留在脚本区中，保存在作品文件中•如同在文本编程语言中已注释掉的代码一样2.让SCRATCH执行过程可视化让执行过程可视化、实时反馈•提供脚本执行的即时反馈–执行过程可视化–执行结果（数据）可视化反馈可视化：显示脚本的执行•正在执行的脚本，被发亮的白色边框包围•脚本遇到错误（如被0除），那么边框就会变成红色，引发错误的代码块就会用红色高亮/突出显示。显示代码块的执行顺序和控制流向•单步执行，观察脚本执行过程•没用单步，Scratch也更新代码块执行结果•代码块的结果是排除故障的可视化线索4.无出错信息Scratch没有出错信息•代码块只用有意义的方式粘合在一起•通过让所有的代码块故障弱化（failsoft）来消除运行时的错误–输入超出范围时，在限定的范围内做合理的事消除出错信息不是消除错误•编写脚本时仔细思考，做想要的事情•排除故障，检查那些不符合设计预期的脚本5.让数据变得具体变量可观察、可操纵•变量显示为舞台上的变量监视器•帮助学生建立变量是如何工作的心理图示•监视器是方便的读出器，或者使用可选的滑竿来控制链表的监视器•快速的动画可以呈现链表操作的结果，例如，当链表元素被访问时，该元素的索引就会闪烁。SCRATCH编程语言的设计思路编程语言的设计思路句法（可视化积木块）数据类型角色：Scratch对象模型角色间的通讯和共享并行1.句法（可视化积木块）句法的可视化：代码块形状和组合规则•语句、表达式和控制结构•堆代码块、控制结构代码块、启动代码块、参数代码块代码块形状•合理拼搭，组成代码堆/脚本•否则拒绝连接无意义的代码块代码块形状表示如何粘合堆代码块•堆代码块被堆叠，创建代码块序列，叫做代码堆/脚本块•凹槽和凸起（notchesandbumps）会粘合在一起，像拼图块一样控制结构代码块•嵌套代码块序列的代码块•是一个不可分离的单元–循环代码块或分支代码块的结束臂是控制结构的组成部分，它不会被错放位置–嵌套封闭的代码块序列侦测代码块•像操作数•不可以像堆代码块一样插入代码堆•作为代码块的参数嵌入，组成表达式启动代码块•把事件（如启动、鼠标单击、按键）与处理事件的代码堆连接起来参数插槽（parameterslots）•参数插槽的形状表明了参数的类型（数值、字符串和布尔逻辑）•有些参数插槽（具有白色背景）允许用户输入来自键盘的值。参数插槽•具有下拉菜单或是颜色选择器•接收侦测代码块可视化反馈•拼搭时，呈现序列插入点（堆代码块）或者参数插槽目的地（参数代码块）拆散代码堆•抓住代码堆的顶部代码块，拖拉整个代码堆•抓住代码堆中间的一个代码块，分离下方的代码堆2.数据类型Scratch有三种一级数据类型•布尔逻辑、数值和字符串•用在表达式、存储为变量或用内置函数返回的类型•参数插槽的形状数据类型–三种参数插槽形状•参数代码块的形状返回的类型•两种函数代码块形状：布尔逻辑和数值/字符串。•Scratch变量不分类型，可以包含数值或字符串。侦测代码块可插入参数插槽中•布尔逻辑参数插槽最严格，只接受布尔型函数代码块•数值和字符串参数插槽不