Scratch趣味编程：逻辑思维培养与训练.html.pdf

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1、前言 要让孩子不输在起跑线上，“计算机逻辑思维”能力就要从小开始培养，即从培养编程能力开始。Scratch是一个简易的编 程工具，适用于少儿、青少年甚至是初学程序设计的成年人。Scratch在北美和西欧非常普及，在亚洲地区，中国处于领先位 置。现在，中国家庭中电脑的普及率已经不低了，Scratch编程系统的运行对于电脑配置的要求并不高基本上最低配置的电 脑也可以自如运行。因此，除了学校设置Scratch这门课程之外，家长也可以带着自己的孩子参照本书一起学习。 “计算机逻辑思维”就是在编程训练中培养学生思维的习惯和过程，让他们在编程的过程中自己去发现问题，思考如何改进 程序中的错误并解决问题。另

2、外，编程可以让孩子学会很多解决问题的方法和途径，为了实现程序的目标，答案不是唯一的。 “学习是习惯的养成”，从小培养孩子认识数字世界并掌握计算机逻辑思维能力是他们将来成功的基础之一。而培养“计算机逻 辑思维”则需要先进的教育理念和工具，Scratch就是综合了先进教育理念的优秀工具之一。通过Scratch编程训练可以培养学生 的综合能力逻辑思维能力、创造力、分析能力、观察力、专注力、主动思考的能力、面对困难坚韧的毅力等，这些能力对 孩子来说将是终身受益的。 本书的章节是按照信息技术的教学课程编排的，每章后面都编写了课后习题，书后还附上了习题的参考答案，因而适合作为 中小学教学的教科书或自学的工

3、具书。本书的读者对象主要是中小学的学生及其家长，没有任何程序设计经验的家长也可以使用 本书在家里教自己的孩子学习程序设计其实就是和孩子一起玩游戏，在“玩乐”中掌握程序设计的基本知识。 最后加两点说明： 1.本书所有的范例程序都是基于Scratch 2.0版本的子版本V456.0.4编写的，并且逐个调试并验证过。相信在本书正式出版之 后，Scratch 2.0的子版本还会不断更新。不过，子版本的更新差异不大，大家在使用本书的范例程序时不会有影响，可以放心 在学习和实践过程中参照使用。 2.本书所讲述内容中涉及的范例程序源代码、课后习题需要用到的辅助文件以及使用的相关设计素材，甚至是课后习题中编

4、程题的参考程序源代码，都可以从下面的网址下载（统一压缩到一个文件中了）： 也可以扫描下面的二维码下载： 赵军 2018年5月 第1部分 概念篇 第1章 Scratch简介与动画原理 Scratch是用玩的方式学习编写程序的工具软件，不需要去学习和记忆复杂的程序语法，无论是游戏还是动画，所有的程序 都可以通过堆“积木”（程序指令）的方式来轻松完成。当然，还是有前提的，我们必须先了解动画的原理与概念，再加上顺畅 的流程规划与画面安排，才能完成精致、生动的Scratch作品。本章就先来认识Scratch以及动画的概念。 第1部分 概念篇 第1章 Scratch简介与动画原理 Scratch是用玩的方

5、式学习编写程序的工具软件，不需要去学习和记忆复杂的程序语法，无论是游戏还是动画，所有的程序 都可以通过堆“积木”（程序指令）的方式来轻松完成。当然，还是有前提的，我们必须先了解动画的原理与概念，再加上顺畅 的流程规划与画面安排，才能完成精致、生动的Scratch作品。本章就先来认识Scratch以及动画的概念。 1.1 Scratch简介与特色 Scratch是麻省理工学院媒体实验室（MIT Media Lab）终身幼儿园团队（Lifelong Kindergarten Group）所开发的一套 图像化程序设计工具，可以用来创造交互式故事、游戏、多媒体动画与美术。Scratch主要是为816岁

6、的孩子而设计的，不过 edX平台上的计算机科学概论课程（详见下面的提示说明）也选用Scratch作为编写程序的教材，由此可见Scratch适合所有年龄 层的人来学习。 Scratch官方网站的网址是https:/scratch.mit.edu/，也可以在搜索引擎中输入“Scratch”进行搜索。搜索结果可能如图 1-1所示。 图 1-1 Scratch网站的标题包含Scratch开发者的期望，即Imagine（想象）、Program（程序）和Share（分享），通过学习 Scratch启发和激励创意的想象，思考解决问题的步骤，作品完成之后上传到Scratch网站与世界各地的人分享与交流。 我们

7、来看看Scratch有哪些与其他程序设计语言不一样的特色。 （1）采用图像化积木组合式的程序设计：使用拖放积木的方式组合出程序，不用担心会像学习其他程序设计语言那样，因 为不熟悉语法而导致程序错误（Bug，即程序中的缺陷或问题，俗称程序的“臭虫”）发生，极大地减少了挫折感。也因为不需 要记忆语法，所以编程者能更专注于思考解决问题的步骤。 （2）开放源代码：Scratch网站上的所有作品都是开放源代码（Open Source）的，当我们进入Scratch网站时，映入眼帘 的就是各种各样的Scratch作品，如图1-2所示。 图 1-2 进入作品页面之后，等待下载完成，点击作品就能播放。点击“观看

8、程序页面”按钮就能看到别人是如何制作出这个作品 的，Scratch成员可以自由发表评论和点“赞”，如图1-3所示。 图 1-3 进入页面能清楚地看出他人设计作品的思考逻辑，如图1-4所示。 图 1-4 提示：edX是麻省理工学院和哈佛大学合作创建的在线学习平台，是免费的大众学习平台，CS50（Introduction to Computer Science）计算机科学导论是其中的一门课程，任何人都可以去上课，课程的内容很广泛，涉及计算机原理、程序设计语言，甚至 包含网络安全等内容，网址为https:/www.edx.org/，进入网站后，再输入CS50进行搜索就可以找到这门课程。 （3）完全免

9、费，只要有网络和浏览器，随时都能编写程序：Scratch网站提供了在线编辑以及离线编辑两种模式，用户可 以下载“Scratch 2Offline Editor”并安装在自己的计算机中，或者使用在线开发平台“Scratch Project Editor”来编写程序， 如图1-5所示。 图 1-5 1.2 下载与安装 Scratch提供了在线版和离线版供用户自由选用，下面我们来看看从哪里可以使用这两种版本及离线版的下载与安装。 1.2.1 在线开发平台 进入Scratch网站之后，点击Create按钮或TRY IT OUT按钮都可以进入在线开发平台，如图1-6所示。 图 1-6 进入在线开发平台后

10、，右边会有“开始使用Scratch”面板，只要跟着一步一步地操作就能完成一个作品。面板里总共有13 个步骤，我们可以一步一步地操作，也可以打开步骤面板，点击想要观看的步骤，如图1-7所示。 图 1-7 步骤列表的每个步骤都可以点击观看，如图1-8所示。 图 1-8 1.2.2 离线版的下载与安装 如果在网络信号较差的环境，就可以下载离线版并安装在本地计算机上。读者可以使用浏览器进入Scratch网站，先在网页 最下方将语言切换为简体中文，然后在网页的下方就可以看到“离线编辑器”的链接，如图1-9和图1-10所示。 图 1-9 图 1-10 进入下载页面后，必须先下载安装Adobe AIR，再下

11、载安装Scratch离线编辑器，如图1-11所示。 图 1-11 1.4 认识动画原理与图像文件格式 一个成功的游戏或动画通常必须具备两个主要因素，一个是创意，另一个是动画效果。创意的部分包含故事大纲、文字脚本 以及分镜头脚本等流程规划与画面安排；而动画效果则包含制作动画和声音等。 想要活用Scratch，除了要熟悉Scratch软件的操作之外，还要了解动画的原理与图像文件的基本概念，再加上顺畅的流程规 划与画面安排，才能做出精致、有趣的作品。 本节就来认识动画的原理与图像文件的基本概念。 1.4.1 动画的原理 所谓动画（Animation），就是将多张微小变化的静态图片以很快的速度连续播放

12、，利用人类眼睛“视觉暂留”的特性，使 得图片看起来就像真的动起来了。例如，图1-28所示的各个图片就是连续快速播放时呈现的动画效果。 图 1-28 范例视频“4image.flv”就是由这4张图片制作而成的，动画的动作是往前移动，每张图片间隔0.2秒播放，看起来就像是小 娃开心地往前走，1.4.3小节将会有这个范例视频的实践练习。 图片之间的动作变化越小，动画看起来就越流畅，相应地，也就必须制作更多图片，因而需要花费较长的制作时间。 如果读者没有美工的基础也不用担心，因为Scratch内建了许多角色和背景图库，在角色图库中，有些本身就是绘制好的动 画图片，所以使用起来非常方便。 提示：FLV格

13、式的文件比较小，因而经常用于网络视频的传输与分享，也是大多数在线视频网站首选的视频格式。如果要在 本机播放，就必须下载Adobe Flash Player，或者其他支持FLV格式的多媒体播放器。 1.4.2 认识位图与矢量图 计算机的图像文件格式有“位图”（bitmap）与“矢量图”（vector，也称为向量图）两种。 位图 位图是由像素组成的，像素（Picture Element，简称Pixel，缩写成px）是构成图像的最小单位，每张数字图像是由很多不 同颜色的像素所组合而成的，单位面积内的像素越多，分辨率越高。 放大位图局部，能够清楚地看到一格一格的小点，1个点就是1个像素，即1px，图1

14、-29中的右图即为位图放大后的局部图 像，呈现锯齿状的图像边缘。 图 1-29 位图是采用二进制数阵列的模式来记录颜色的，存储每个像素所用的位数（bit，即比特数）将决定该图像的颜色数，例 如，如果每个像素只有1位，那么只能存储黑和白两种颜色；当每个像素要占用4位时，可指定16种不同的颜色（24=16）。表 1-1将说明存储每像素所用的位数与颜色数之间的关系。 表 1-1 因此，我们可以知道位图的大小取决于像素以及存储像素的位数，像素越高，存储位数越多，图像文件当然也就越大。读者 可以打开“画图”之类的图像编辑软件，将图像文件存储为16色位图、256色位图或者24色位图，再比较看看这些图像文件

15、大小 的差异。 位图的图像文件类型很多，常见的位图格式有BMP、GIF、JPG以及PNG。常见的位图编辑软件有Photoshop、 PhotoImpact、PhotoCap以及微软Windows系统自带的“画图”。 位图的优点是质感细腻、色彩变化丰富，缺点则是文件大、图像无法进行大比例的缩放。 矢量图 矢量图以“计算机算法”来记录图形的曲线、直线、形状以及颜色等，由这些信息组合成图形。因此，矢量图给人的感觉就 像是几何图形或卡通构图。 矢量图可以任意地被放大、缩小及变形（通过调整端点来改变形状）而丝毫不影响原有的质感。正因为矢量图采取计算机算 法来存取，图像文件本身只需要记录相关属性的数值，因

16、此文件非常小，适合用来制作商标标志、卡通人物以及图表插图等，像 Office软件里的美工图案就是常见的矢量图形。图1-30中右图所示为矢量图放大后的局部图像，没有放大后失真的情况。 图1-30 矢量图及其局部放大的样子 常见的矢量图格式有EPS、AI、CDR。常见的矢量图编辑软件有Illustrator、CorelDraw。矢量图的优点是缩放不会失真、 文件小，缺点是颜色不如位图丰富。Scratch支持位图与矢量图，也支持位图与矢量图互相转换，在3.2节新建与切换舞台背景中 将会有相关的实践练习。 1.4.3 实现第一个动画程序 前面介绍了动画的原理，也看到了范例视频“4image.flv”小

17、娃开心走路的动画，现在我们就通过这个动画视频来熟悉 Scratch的操作界面。 范例 动画原实践 1 新建项目 依次选择“文件/新建项目”菜单选项。新建的项目默认名称是“Untitled”，默认会有一只猫咪角色，如图1-31所示。 图 1-31 2 选择舞台背景 我们要使用内置背景图库中的图片作为背景，先点击“背景1”，再点击“从背景库中选择背景”按钮。具体步骤参考 图1-32图1-34。 图 1-32 图 1-33 图 1-34 3 选择角色 范例程序中的角色是Pico娃娃，将原有的小猫角色删除，再导入Pico角色。具体步骤可参考图1-35图1-40。 图 1-35 图 1-36 图 1-3

18、7 图 1-38 图 1-39 图 1-40 4 加入运动指令 Pico娃运动的流程图如图1-41所示。一开始先移动10点，再切换到下一个造型，为了让走路动作看起来不急不慢，再加入一 个等待0.2秒的动作，这样重复循环执行，就像是不断地往前走。具体操作步骤，可参考图1-42图1-47。 图 1-41 图 1-42 图1-43 提示：脚本区的指令会自上而下按序逐条往下执行，当用鼠标拖放指令靠近脚本区的其他指令的上方或下方时，会出现白色 框线，松开鼠标左键放置到位就完成了，如图1-44所示。 图 1-44 图 1-45 图 1-46 图 1-47 5 加入驱动事件 程序完成之后，必须要加入驱动程序

19、执行的事件，这里我们使用来驱动程序的执行，如图1-48和图1-49所示。 图 1-48 图 1-49 6 保存文件 辛苦完成作品后，别忘了选择“文件/保存”或“文件/另存为”菜单选项来存盘，如图1-50和图1-51所示。 图 1-50 图 1-51 至此，我们轻轻松松就完成了第一个Scratch动画。前往存盘的路径查看完成的Scratch文件，文件扩展名为“SB2”，如图 1-52所示。如果安装了Scratch离线版，只要双击SB2类型的文件，即可直接启动Scratch软件来编辑它。 图 1-52 1.4.4 将动画录制成FLV视频 Scratch提供了一个简易的功能，让我们能够将制作完成的动

20、画录制成FLV格式的视频，在录制过程中会把所有进行的舞台 互动记录在视频中，最长能录制60秒，下面就来看看如何操作。 1 选择“录制成视频”菜单选项 选择“文件/录制成视频”菜单选项，再点击“Start”按钮，如图1-53所示。 图 1-53 2 开始录制 开始录制前会有三秒的倒数，之后就会进入录制状态，舞台的任何动作都会被录制下来，录制完成后，点击停止按钮（方形 按钮）就会停止录制。在开始录制后点击绿色的旗子按钮，程序开始执行，动画就会播放，录制完成后点击“停止”按钮， 如图1-54所示。 图 1-54 3 保存视频 如果满意录制的结果，就可以点击“Save and Download”按钮，

21、以便将录好的视频存盘。具体步骤可参考图1-55图1-57。 图 1-55 图 1-56 图 1-57 课后习题 是非题 （）1.Scratch 2的文件格式（扩展名）是“.sb2”。 （）2.Scratch程序软件是自由软件，必须付费才可以使用。 （）3.Scratch程序软件只有英文版，没有简体中文界面。 （）4.Scratch是2D的绘图环境，所以图形是以（x，y）来指定其位置的，单位是像素（px）。 （）5.位图是以“计算机算法”来记录图形曲线的，任意放大、缩小丝毫不影响原有的质感。 选择题 （）1.下列哪个是Scratch舞台区坐标的范围？ A.x轴（-300300）、y轴（-2402

22、40） B.x轴（-180180）、y轴（-240240） C.x轴（-240240）、y轴（-180180） D.x轴（-200200）、y轴（-180180） （）2.下列叙述哪个是正确的？ A.Scratch软件需要收费 B.Scratch只能在Scratch网站在线操作，在网络信号较差的环境没有办法使用 C.Scratch是3D的绘图软件 D.Scratch是用堆积木的方式来学习程序设计的 （）3.“脚本”面板共提供了十大类指令积木，哪一个不是Scratch提供的指令积木类？ A.运动 B.查看 C.数据 D.侦测 （）4.哪一个是Scratch 2的文件类型？ A.DOC B.SB

23、C.SB2 D.FB （）5.Scratch属于哪一种类型的软件？ A.文字处理软件 B.网页设计软件 C.程序设计语言软件 D.排版软件 第2章 培养计算思维 从网页、App、大数据到物联网，现在生活中的大小事几乎都与信息科技息息相关，每天接触的都是系统、软件与程序。目 前，编写程序不再只限于计算机类的信息科学系，像数学、物理、化学等理工科，甚至一些文科类的学科都必须具备基本的程序 设计知识。 学习程序设计的目标并不是将每位学生都训练成程序员，而是要培养学生系统化的逻辑思维模式，并将之运用于日常事务 中。培养程序设计逻辑除了需要长期经验累积之外，平时多多培养“计算思维”（Computatio

24、nal Thinking）也能强化学生的 逻辑思维能力。 有些读者可能从未接触过程序编写或软件开发，在介绍计算思维之前，我们先介绍程序与软件以及整个软件系统开发的过 程，让读者对软件系统有一个整体的概念，以便能更清楚地了解培养计算思维的重要性。 2.1 软件开发的基本概念 计算机是由硬件（Hardware）和软件（Software）所组成的，相同的硬件执行不同的软件就能发挥不同的功能。随着技术 的进步，软件不再只能用于台式机或笔记本电脑，而是可以跨平台用于多种设备，例如平板电脑（Tablet PC）、智能手机，甚 至是电视、冰箱、洗衣机等家电，搭配Wi-Fi联网来发挥物联网智能管理的功能。 2

25、.1.1 什么是软件 我们平常操作计算机或智能手机大部分都是在使用软件，例如Word、Excel、PowerPoint、QQ、微信、Facebook等。 软件通常具有特定的目的，通过程序代码来指挥硬件执行特定的操作。例如文字处理软件、绘图软件、浏览器、刻录软件以 及各种各样的游戏软件。表2-1将列举几种不同类型的应用软件。 表 2-1 提示：其实像平常计算机上的 Windows、Mac OS 或手机上的 Android 系统等也是软件的一种，不过这都属于管理和控制计 算机（或手机）上各种资源的系统软件，绝大多数人鲜少有机会开发这类系统软件，因此我们在这里就略过不提了。 学习小教室 关于“自由软

26、件”与“免费软件” 自由软件（Free Software）是一种软件分享的概念，最大的特色是“开放源代码（Open Source）”，所以用户除了可以 下载使用之外，也可以复制、散布以及参与改进。 自由软件与免费软件并不相同：免费软件虽然可以下载使用，但是无法看到程序的源代码，当然也就不能进行修改，并且不 能随意复制给他人；自由软件指的是可以自由使用，但不一定免费，只是大部分自由软件开放源代码而且免费，因此让许多人误 以为自由软件等同于免费软件。 可以在以下网址找到自由软件： www.gnu.org/home.zh-cn.html 2.1.2 什么是程序设计语言 “程序设计语言”（progra

27、mming language）是用来编写软件程序的工具语言，大致分为低级语言和高级语言两大类。 低级语言：由于计算机只认得机器码0和1（二进制码），因此最早期是用机器码来编写程序的，称为“机器语言”，机器 码不仅可读性差而且很难编写，如图2-1所示。 图 2-1 由于机器语言不易使用，因此后来就从机器语言中找规则，以英文字母、数字、符号来重组机器语言，称为汇编语言 （Assembly Language）。虽然汇编语言比机器语言更容易理解，但是它与硬件中的微处理器、微控制器相关，不同的处理器有不 同的指令集，因此一种汇编语言通常专用于某种计算机系统。在其他系统或平台上，就得重新学习另一套汇编语言

28、，可想而知， 这对于程序设计者来说有多么不方便。 高级语言：高级语言的语法通常以英文为基础，程序编写比低级语言容易，而且可读性高。高级语言执行的时候需要将程 序代码通过汇编器（assembler）、编译程序（compiler）或解释器（interpreter）转成机器码来运行。 无论是低级语言还是高级语言，每种程序设计语言都有各自的文法，称为语法（syntax），也就是它的语法规则。如果不懂 这些语法或编写出来的程序代码不合规则，那么编写出来的程序是无法运行的。为了减轻读者初学程序设计语言的负担，本书采 用Scratch积木式的程序设计语言，不需要读者记忆任何语法就可以轻松编写程序。 2.1.

29、3 Scratch面向对象 目前，新一代的程序设计语言几乎都属于面向对象语言，Scratch也不例外。顾名思义，面向对象就是以对象的角度去分析 和解决问题，将整个系统分类（Classification）或抽象化（Abstraction）成一个个“对象”（Object），由于对象各自独立， 当程序发生问题时，只要针对有问题的对象进行修改即可，因此降低了程序维护的难度。每个对象都可以独立运行，可以重复使 用（Reuse），从而缩短了程序开发的时间，也能减少程序错误发生的概率。 在程序设计语言中，要描述一个对象，就要考虑这个对象可能拥有的特征（属性）和功能（方法）。举个例子来说，如果要 制作的软件需

30、要使用“球”这个对象，经过分析之后，我们为“球”这个对象定义了一个名为Basketball的类（角 色），Basketball的颜色、大小等特征就是属性，而往下移动与碰到边缘反弹就是Basketball的功能，也就是方法，如图2-2所 示。 图 2-2 面向对象的程序设计语言通常有三个关键特性：封装、继承与多态。 封装 所谓封装（Encapsulation），简单来说就是刚才提到的使用“类”（Class）定义对象，为了保障类的封闭性与独立性，会 将实现（implementation）和接口（interface）分开，如图2-3所示。一般程序设计语言（例如Java）可以将类适度地隐藏起 来，只允

31、许使用公有的属性与方法，因此封装也称为信息隐藏（Information Hiding）。 图2-3 封装 继续上面Basketball的例子，定义一个Basketball类也是对这个对象的信息进行“封装”。当我们把Basketball放到舞台上 时，等于是创建了Basketball的实例，只要点击它，它就会往下运动，而且碰到边缘会反弹。我们也可以建立许多球的克隆体 （见图2-4），但不需要关心每个球是如何运动的，这些运动在内部实现时已经定义好了，现在直接使用就好了。 图 2-4 面向对象里运行的一切都是对象，包括程序与函数也是对象的概念，以Scratch的自定义函数积木来说，同样具有封装特 性

32、，例如图2-5中定义了一个“产生n个随机数”的函数，它提供了可以修改个数（number1）的使用接口，当其他程序或对象 调用这个函数时，使用的是它的接口，但并不会知道其内部实现的细节，也无法去修改内部的程序。 图 2-5 继承（Inheritance） 现实世界中，通常不会只有一个类就能解决问题，例如车子是一个类，但车子可分为很多种，有房车、旅行车、货车、坦克 等，颜色大小不一样，功能也不相同，所以可以再细分出子类，这些子类分别“继承（Inheritance）”自父类，这样一来，子 类也可以具有父类允许使用的属性与方法。 下面以飞行射击游戏来举例说明，游戏可以分为我方飞机、敌方飞机、子弹等对象

33、，如图2-6所示。 图 2-6 通过子类能够产生许许多多的对象实例（instance），每一架飞机和每一颗子弹都是一个对象，拥有父对象的move（）、 show（）方法。因此，即使游戏里要产生一百架敌方飞机和一百颗子弹，都不需要再分别编写移动与显示的程序，只需要产生 一个新的对象，它本身就具备移动与显示的功能。这也是面向对象程序设计的好处，每个对象独立运行且可以重复使用。 如果觉得移动方式不顺畅，只要修改父对象的move（）程序，游戏里的所有对象移动方式都会跟着改变，大大缩短程序开 发与维护的时间，也能减少程序错误发生的概率。 Scratch中的角色克隆就具有继承的特性，当执行指令时，就会在舞

34、台复制一个一模一样的角色，而且会继承父对 象的“当角色被点击”事件。 多态 简单来说，多态（Polymorphism）就是使用单个接口操作多种不同类的对象，系统根据对象类触发对应的方法，做出适当 的响应。 Scratch的广播积木就具有多态的特性，角色可以使用发送消息给舞台或其他角色，当角色或舞台接收到消息 之后，就执行相对应的程序。举例来说，王妈妈广播了一条消息“跟大家说早”，角色“美美”与“恐龙”还有“舞台”都收到 了这条消息，而后各自做出了响应，如图2-7所示。 图 2-7 2.1.4 如何建立面向对象的思维 面向对象的思维就是以对象为中心来思考问题，什么叫作“以对象为中心来思考问题”呢

35、？简单来说，就是要识别出问题中 的对象（抽象化）以及对象的属性与可操作的方法。 举个经典的益智问题： 有3个人与3只猪要坐船渡河，船上最多只能坐2个，任何一边只要猪比人多，猪就会攻击人，如何才能全部平安到对岸呢？ 我们尝试以面向对象的方式来思考这个问题。 识别问题中的对象： 对象有场景（河、左岸和右岸）、角色（人、猪与船） 识别对象的属性与方法 属性是静态的特征，方法则是指对象所要执行的动态操作（或动作）。我们可以将本题可能出现的情况描述为静态属性与动 态方法。例如，静态属性是船靠岸时，人的状态（外形）与数量、猪的状态（外形、声音）与数量；动态方法是船载满2个就开 始运行，人与猪数量增减的操作

36、，失败的反馈（feedback）、成功时的反馈等。 找出关联与限制 分析题目的关联与限制找出规则，例如将人数以M表示，猪的数量以P表示，船上允许的个数以B表示，这个问题也就是求 人与猪全部到右岸的过程，任何时候必须满足两个条件： 1.MP 2.M+PB 设计解决方法与步骤： 使用思维导图、流程图、文字脚本等工具描述解题的方法与步骤后，就可以使用Scratch将它实现出来。 把问题“抽象化”没有固定的模式，它会随着需要或实际情况而有所不同。例如，把一辆汽车抽象化，每个人都有各自的分 解方式，像是车行业务员与修车技师对车子抽象化的结果可能就会有差异，如图2-8所示。 车行业务员：轮子、引擎、方向盘

37、、刹车、底盘等。 修车技师：引擎系统、底盘系统、传动系统、刹车系统、悬吊系统等。 图 2-8 如何能正确而快速地将现实世界的事物抽象化也是一门学问，而计算思维着重于分析、分解与归纳的能力，这些正是练习抽 象化最有效的方法。 第3章 Scratch基础动画 Scratch的开发主要分为场景设计与程序设计两部分，场景设计主要就是学习操作和控制舞台、角色与声音，本章将为读者 介绍舞台与角色的编辑方式以及如何加入声音。 3.1 动画脚本 Scratch制作的作品通常是动画或游戏，若是动画作品最好能先规划好动画脚本。所谓“脚本”，是指一连串的图片、照片 或文字叙述，用来说明动画播放的先后顺序及制作时该注

38、意的事项。脚本在动画制作过程中是很重要的，除了可以说明构图之 外，当遇到多人共同制作动画时，也可以作为彼此沟通、管理和控制进度的重要依据。 脚本的形式有很多种，一般有“文字脚本”和“分镜表”。下面就来看看文字脚本和分镜表该怎么制作。 3.1.1 文字脚本 文字脚本主要用来说明动画剧情以及每个场景的来龙去脉，撰写方式很简单，只要将每一个场景用一小段文字具体叙述出来 就可以了，内容最好能包含场次、场景大纲、人物、地点以及背景声音。下面列举一个文字脚本的范例，如图3-1所示。 图 3-1 3.1.2 分镜表 从文字脚本可以大致了解动画的大纲，如果要清楚知道动画的构图，那么建议以“分镜表”来表达。所谓

39、“分镜表”，就是 将文字脚本加以图像化，包括场景、文字、声音、旁白及动作等都可以清楚地描述在分镜表里。 表3-1所示是分镜表的范例。 表 3-1 分镜表中的分镜图可以用手绘或用几何图形来表示，只要能清楚地表达画面的构图就可以了。 在本书提供下载的范例程序文件“ch03”文件夹中可以找到空白的文字脚本和分镜表，读者不妨规划一段30秒到1分钟的动 画，并练习自己制作“文字脚本”与“分镜表”，稍后就能使用Scratch实现动画作品。 3.2 新建与切换舞台背景 第1章实现过简单的Scratch动画，相信读者已经对Scratch界面与操作有了基本的认识，下面进一步介绍如何新建舞台背景 以及用自己的图片

40、作为背景。 3.2.1 新建舞台背景 Scratch提供了4种方式来新建舞台背景，分别是“从背景库中选择背景”“绘制新背景”“从本地文件中上传背景”以 及“拍摄照片当作背景”。在舞台左下角的“背景与角色区”就可以看到这4个功能按钮，如图3-2所示。 图 3-2 下面我们来练习从背景库新建bedroom1背景，读者可新建一个空白项目，然后跟着下面的步骤来练习。 范例 从背景库中选择背景 1 点击“从背景库中选择背景”按钮，如图3-3所示。 图 3-3 2 从“背景库”对话窗口点击bedroom1，再点击“确定”按钮新建背景，如图3-4所示。背景库默认的分类是“全 部”，所以会列出全部背景图，这样

41、会增加查找的难度，这时可以点击“分类”与“主题”，以便缩小范围，方便查找。 图 3-4 3 新建背景之后会自动切换到“背景”面板，当前背景有两个，一个是空白背景，另一个是新建的bedroom1。将 bedroom1命名为“粉红房间”，如图3-5所示。 图 3-5 对于原本的空白背景，点击其右上角的按钮就能将它删除，如图3-6所示。 提示：Scratch的背景、角色等组件与变量的命名都可以使用中文，由于Scratch的程序编写使用堆积木的方式，组件名称与变 量名称都可以从下拉菜单中直接选择，不用自己输入，所以名称越明确越好。 图 3-6 舞台可以有多个背景，只要为每个背景取一个有意义的名称，就可

42、以使用程序积木来切换背景。切换背景会在后面的章节进 行介绍，现在我们先来介绍“背景”面板的操作界面，如图3-7所示。 图 3-7 Scratch提供了一些简单的绘图工具供我们使用，下面就来看看绘图工具的用法。 绘图工具 绘图区就像是一个画板，提供了很多工具，可以在背景上画画，当图片为位图模式时，绘图工具会显示在左边；当图片为矢 量图时，绘图工具则会显示在右边。背景图通常使用位图，角色则位图与矢量图都有。下面先对位图绘图工具稍作介绍，在3.3 节新建角色时，再来介绍矢量绘图工具。 提示：还记得位图与矢量图的差异吗?如果不清楚，就需要复习一下“1.4.2认识位图与矢量图”一节的知识。 位图绘图工具

43、如图3-8所示，矢量绘图工具如图3-9所示。 图 3-8 图 3-9 在位图模式下绘制的图形，绘制好就不能再调整位置，用文本工具写字也一样，如果鼠标不小心点到别的地方，文字就无法 再修改，只能用“撤销”或擦除工具涂掉，因此在绘制时要特别注意。 调色板 Scratch提供了两种调色板，一种是基本颜色，另一种是自定义颜色，点击调色板切换按钮就可以在两种调色板之间切换， 如图3-10所示。 图 3-10 绘制线段、圆形、矩形、输入文字都是使用前景色，在使用填色工具时会使用背景色制作渐层填色，填色工具的使用方式可 参考图3-11。 图 3-11 选取颜色工具 使用“选取颜色”工具可以从绘图区的图像上提

44、取颜色来指定为新的前景色。下面练习“选取颜色”工具的操作。 选择“文件/打开”菜单选项，在本书提供下载的范例程序文件中，打开“/ch03/选色工具练习.sb2”项目文件，点击“选 取颜色”工具，再点击绘图区内想要提取的颜色，步骤如图3-12所示。 图 3-12 3.2.2 导入照片作为背景 舞台区的宽度为480像素，高度为360像素，因此背景图片长宽最好是480360像素。下面我们来练习导入照片作为背 景，跟着下面的步骤练习。 范文 从本地文件中上传背景 1 点击“从本地文件中上传背景”按钮，如图3-13所示。 图 3-13 2 从本书提供的范例文件夹“ch03/images”中选择photo

45、01.png，如图3-14所示。 图 3-14 3 图片成功导入，背景名称默认为图片文件名，如图3-15所示。 图 3-15 提示：导入图片时应留意图片的大小，图片只要480360像素就可以了，避免因加载太大的图像文件影响后续编辑的性能。 3.2.3 改变图像格式与图像文件的大小 背景图像有图像大小以及格式的限制，如果拿到的图像不适合作为背景图像，该怎么办呢？别担心，我们可以使用图像处理 软件来加工和处理，例如，图像格式的变更、图像的尺寸的剪裁以及图像方向的旋转等，基本的图形处理工作都可以自己动手。 下面介绍用Windows自带的图像处理程序“画图”来变更图像格式与改变图像文件的大小。 “画图

46、”是一个“麻雀虽小，五脏俱全”的小巧图像处理程序，用它来完成上述两项功能绰绰有余。 笔者使用的是Windows 10操作系统，其内置的“画图”软件的操作界面如图3-16所示。 图 3-16 接下来介绍改变图像格式与图像文件大小的方法。 改变图像格式 网页最常使用的图像格式是JPEG、GIF和PNG，下面我们来看看如何改变图像格式。 范例 改变图像歌手 4image.sb2 1 选择“文件”“打开”菜单选项，打开图像源文件，如图3-17所示。 图 3-17 2 选择本书范例文件夹中的“ch03/images/fruit.jpg”图像文件，再点击“打开”按钮，如图3-18所示。 图 3-18 3

47、打开图像文件后，再选择“文件”“另存为”“其他格式”选项，如图3-19所示。 图 3-19 4 选择要存储的图像格式，在步骤3之所以选择“其他格式”选项，就是为了向读者展示“画图”软件可以转换哪些种图 像格式，在此我们选择将图像文件保存为PNG格式，如图3-20所示。 图 3-20 保存之后，图像就从JPEG格式转变为PNG格式了。 改变图像大小 图像大小是常需要调整的，下面就来看看如何使用“画图”程序来改变图像大小。 范例 改变图片大小 fruit.jpg 1 用“画图”程序打开范例文件夹中的“ch04/images/fruit.jpg”图像文件，再选择“图像”“选择”“重新调整大 小”选项

48、，如图3-21所示。 图 3-21 2 选择“像素”选项，设置水平宽度为480像素，如图3-22所示。 图 3-22 3 设置完成之后，只要将图像存盘即可，如图3-23所示，点击“保存”按钮。 图 3-23 3.3 新建与编辑角色 除了舞台背景之外，演员也是一出戏剧不可或缺的要素，同时也是戏剧表演传递情感最主要的媒介，Scratch的“角色”就 是在创造动画与游戏时所需要的演员与道具。下面来看角色的创建与编辑。 3.3.1 创建新的角色 角色的新建方式与舞台背景大同小异，分别有“从角色库中选取角色”“绘制新角色”“从本地文件中上传角色”以及“拍 摄照片当作角色”4种方式。在舞台下方的“背景与角

49、色区”右上角就可以看到这4个功能按钮，如图3-24所示。 图 3-24 新建Scratch角色时，系统会自动产生“猫咪”角色，如果不需要，只要右击猫咪角色，再从快捷菜单中选择“删除”选项 就能将它删除，如图3-25所示。 图 3-25 Scratch角色库提供了多种位图与矢量图格式的图像文件，我们先来学习如何从角色库选取合适的角色。 范例 从角色库选取角色 1 点击“从角色库中选取角色”按钮，从角色库左侧菜单的“类型”中选择“位图”，再从“主题”中选择“飞行”， 最后点击“Helicopter”图片，如图3-26所示。 图 3-26 2 角色已经添加到项目中，切换到“造型”面板，就能对角色的造型进行编辑，如图3-27所示。位图的角色造型与舞台背 景编辑方式大同小异，这里就不再赘述。角色造型同样要取一个好记的名字。 图 3-27 一个角色可以有多个造型，刚才的范例中添加的角色“helicopter”只有一个造型，读者可以练习从角