Scratch 3.0青少年游戲設(shè)計(jì)趣味詳解

本書為青少年學(xué)習(xí)Scratch編程提供指導(dǎo)。全書共分為8章，第1～2章介紹Scratch的特色與安裝方法以及一些基本概念和操作；第3章講解4個(gè)入門級(jí)的游戲設(shè)計(jì)；第4～5章將Scratch與數(shù)學(xué)聯(lián)系起來，介紹雞兔同籠問題和階乘的計(jì)算，以及繪制各種圖形的腳本；第6章講解兩個(gè)稍微復(fù)雜的情景展示游戲：第7章介紹體感游戲，在設(shè)計(jì)切西瓜的游戲中進(jìn)一步體驗(yàn)Scratch編程的魅力；第8章講解如何利用Scratch控制樂高機(jī)器人做體操。
本書適合青少年朋友自學(xué)或在家長和老師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)，也可以作為學(xué)校相關(guān)專業(yè)輔導(dǎo)教材。

（1）內(nèi)容安排循序漸進(jìn)，使讀者能夠逐步熟練地使用Scratch3.0編程語言進(jìn)行基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)計(jì)算和設(shè)計(jì)互動(dòng)游戲，培養(yǎng)青少年在人工智能和機(jī)器人方面的興趣。 （2）講解了利用Scratch語言與樂高、Wedo結(jié)合起來進(jìn)行可直接操控硬件的開發(fā)方法。 （3）注重鍛煉和培養(yǎng)青少年的編程技巧、邏輯能力，為學(xué)習(xí)高階編程打下基礎(chǔ)。

這是我們編寫的青少年學(xué)習(xí)Scratch編程系列圖書中的一本。在今天這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，培養(yǎng)孩子的邏輯思維能力、創(chuàng)造力、想象力和表達(dá)能力至關(guān)重要，而學(xué)習(xí)編程是培養(yǎng)這些能力的有效途徑。在編寫程序的過程中尋找樂趣，進(jìn)而培養(yǎng)興趣愛好并提高能力與素質(zhì)，這就是我們編寫本書的目的。
黨的二十大報(bào)告提出“深入實(shí)施人才強(qiáng)國戰(zhàn)略”，指出“培養(yǎng)造就大批德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才，是國家和民族長遠(yuǎn)發(fā)展大計(jì)”，要求“實(shí)施科教興國戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐”，“開辟發(fā)展新領(lǐng)域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動(dòng)能新優(yōu)勢”。
編程已經(jīng)不僅僅是一種專業(yè)技能，它越來越成為一種基礎(chǔ)能力。人工智能、機(jī)器人、無人機(jī)配送、無人超市、云課堂、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展和普及，正不斷改變著我們的生活方式。這些前沿技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用無一不依賴于編程，因此，掌握編程知識(shí)在未來將變得尤為關(guān)鍵。這一趨勢也對青少年教育帶來了新的要求和挑戰(zhàn)。
我們知道，有意識(shí)地自發(fā)學(xué)習(xí)是鍛煉能力和素質(zhì)的開始。從制作簡單的游戲起步，逐漸增加游戲的難度和趣味性，使游戲效果更加精彩，并將游戲分享給其他小朋友，這都是在鍛煉孩子的創(chuàng)意思維、表達(dá)能力和邏輯能力。因此本書希望引導(dǎo)讀者將復(fù)雜問題逐漸拆分成更好理解的小問題，再到解決問題，從思維能力遷移到計(jì)算問題，從編程的虛擬世界遷移到真實(shí)的世界。
全書共分為8章。第1～2章分別介紹Scratch 3.0的特色與安裝、一些基本概念和操作。第3章講解了4個(gè)入門級(jí)的游戲設(shè)計(jì)，分別是樂隊(duì)演奏、迷宮探險(xiǎn)、打地鼠和海底兩萬里，循序漸進(jìn)地將編程滲透在趣味的游戲中。第4～5章將Scratch與數(shù)學(xué)聯(lián)系起來，介紹游戲的同時(shí)講解雞兔同籠問題和階乘的計(jì)算，以及繪制各種圖形的腳本的開發(fā)。讓讀者真正做到在玩中學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)利用游戲來學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的樂趣。第6章介紹2個(gè)稍微復(fù)雜的情景展示游戲，分別是走馬燈和車窗外面的世界，可以讓讀者學(xué)習(xí)如何將現(xiàn)實(shí)世界中看到的景象利用Scratch編程展現(xiàn)出來。第7章是體感游戲，讓讀者在玩切西瓜的游戲中進(jìn)一步體驗(yàn)Scratch編程的魅力。第8章講解如何利用Scratch編程控制樂高機(jī)器人做體操，將虛擬的編程互動(dòng)移植到樂高機(jī)器人中，實(shí)現(xiàn)虛擬與真實(shí)的連接。
本書是在中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)普及工作委員會(huì)、中國仿真學(xué)會(huì)機(jī)器人系統(tǒng)仿真專業(yè)委員會(huì)和天津市機(jī)器人學(xué)會(huì)的指導(dǎo)下完成的。天津科技大學(xué)戴鳳智人工智能與機(jī)器人教材編寫團(tuán)隊(duì)成員牛弘、孔研自、李芳艷、戴朗熙、劉巖、白瑞峰等參與本書的編寫和整理。天津大學(xué)2022—2023年新工科新形態(tài)教學(xué)資源建設(shè)項(xiàng)目（玩轉(zhuǎn)科技勞動(dòng)實(shí)踐）、匠人芯（天津）智能科技有限責(zé)任公司王秋娟、北京優(yōu)游寶貝教育咨詢有限公司李慕、動(dòng)力貓教育咨詢有限公司王偉等也對本書提供了技術(shù)和實(shí)踐上的支持，在此表示感謝。
本書的實(shí)例在學(xué)習(xí)難度上由淺入深，讓沒有編程基礎(chǔ)的家長朋友也能輕松地輔導(dǎo)孩子并和孩子一起學(xué)習(xí)、進(jìn)步。也建議讀者朋友們對書中的游戲程序進(jìn)行修改完善，在升級(jí)游戲的同時(shí)提升自己的編程能力。
書中主要程序在出版社平臺(tái)：“***。

編著者 

第1章　Scratch軟件介紹
1.1　數(shù)學(xué)與編程	002
1.1.1　數(shù)學(xué)和編程的關(guān)系	002
1.1.2　Scratch的編程優(yōu)勢	002
1.2　Scratch 3.0	004
1.2.1　Scratch 3.0的特點(diǎn)	004
1.2.2　Scratch 3.0的安裝	007

第2章　Scratch的基本操作
2.1　編程三元素	012
2.1.1　積木	012
2.1.2　腳本	015
2.1.3　角色	016
2.2　造型	018
2.3　聲音	021
2.4　事件	022
2.5　自制積木	023
2.6　添加擴(kuò)展	027

第3章　用Scratch制作入門級(jí)簡單游戲
3.1　樂隊(duì)演奏	029
3.2　迷宮探險(xiǎn)	041
3.3　打地鼠	052
3.4　海底兩萬里	064

第4章　用Scratch解決數(shù)學(xué)問題
4.1　雞兔同籠問題	076
4.1.1　假設(shè)法	077
4.1.2　隨機(jī)法	084
4.2　階乘的計(jì)算	087

第5章　用Scratch繪制幾何圖形
5.1　正弦定理和余弦定理	094
5.2　繪制三角形	095
5.2.1　繪制直角三角形	098
5.2.2　繪制正三角形	102
5.3　繪制四邊形和多邊形	103
5.3.1　繪制四邊形	103
5.3.2　繪制多邊形	107
5.4　旋轉(zhuǎn)的藝術(shù)	109
5.4.1　繪制旋轉(zhuǎn)的藝術(shù)圖案	109
5.4.2　自制積木	115

第6章　用Scratch進(jìn)行情景設(shè)置與編程
6.1　走馬燈動(dòng)畫制作	121
6.1.1　情景介紹	121
6.1.2　情景編程	122
6.2　車窗外面的世界	125
6.2.1　情景介紹	125
6.2.2　情景編程	125
6.2.3　游戲的改進(jìn)版	140

第7章　用Scratch設(shè)計(jì)體感游戲切西瓜
7.1　規(guī)劃游戲	144
7.2　設(shè)計(jì)角色	149
7.3　編輯腳本	154

第8章　用Scratch操控機(jī)器人EV3
8.1　介紹機(jī)器人EV3	166
8.2　在Scratch中激活EV3	173
8.3　制作體操機(jī)器人	179

參考文獻(xiàn)	189