Scratch測控傳感器的研發與創意應用 ( 簡體 字) |
| 作者：吳俊杰、梁森山 | 類別：1. -> 程式設計 -> Scratch |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 39998
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NT售價： 250 元 |
| 出版日：10/29/2014 |
| 頁數：154 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：全彩印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302372479 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：
前言
STEM(Science Technology Engineering Mathematics Education)意指“科學、技術、工程學、數學教育”，是由美國發起的一項旨在通過提高STEM領域勞動者人數和受教育者綜合應用STEM領域的能力，提高國家的人力資源水平繼而提升國家競爭力。本課程將科學、技術、工程學和數學4個領域通過一個具體的研究性學習案例融合起來，使大家在掌握信息技術的基礎上，設計、開發和制作實驗裝置(工程)，應用其中的數學原理，得到一個科學的結論，并嘗試用多種不同的形式表達這一科學結論。期望培養一個“數字科學家”，即對任何一個感興趣的問題都能用科學的方法獨立地開展研究的“自由的研究者”。通過數據的“獲取、存儲、分析、表達”來實現結論的定量化、精確化和理論化。本書以麻省理工學院開發的Scratch語言為編程環境，將常見的計算機外部設備當作傳感器來使用，展示了一系列適合中學生甚至大學生的研究性學習案例，對于培養學生的能力、提高學生的編程水平和對計算機的理解都很有幫助。
2013年9月，麻省理工學院團隊發布了Scratch 2.0的離線測試版，Scratch 2.0的編程環境已經比較成熟，因此本書使用Scratch 2.0作為Scratch程序語言基礎的教學平臺，并比較了Scratch 1.4和Scratch 2.0的區別。通過一組動畫和游戲案例，介紹Scratch語言的基礎和Scratch網站的學習方法，并將這些作為接下來學習感測與控制技術的基礎。
通過將生活中常見的計算機外部設備改裝成為傳感器，并結合Scratch程序的傳感器板，使有研究能力的學生可以自由地發揮想象，將編程滲透到游戲、娛樂和科學探究中，其學習角色可向科學家、交互設計師、工程師等多種STEM領域的職業角色轉換。在這個過程中，學生會明白自己適合做什么和喜歡做什么，以及完成一項工作自己需要找哪些人合作，這些能力將會使學生受益終生。
本書作者
之一賈思博于2010年獲得 “明天小小科學家”比賽二等獎，并順利保送清華大學；作者朱忠旻憑借Scratch領域的研究，受邀參加了2012年麻省理工學院舉辦的Scratch 2012年年會；作者范力彬是景山學校最早一批學習Scratch語言的學生，未來會成為一名教師，將Scratch教給更多的人。作為他們的教師，在教學相長的過程中，看到學生慢慢地成為我的合作者，甚至成為我所崇拜的人，我深深地體會到作為一名教師的職業幸福，也非常期待著能夠有更多的人通過測控傳感器的研發過程，打通程序編寫、科學研究、創意應用之間的鴻溝，成為一個“數字科學家”。他們的共同特征是“對于任何一個感興趣的問題都能用科學的研究方法定量地開展研究”，他們的研究是出于好奇心和興趣而非功利和強迫，他們知道如何獲取數據、得出結論，更知道如何和別人分享結論、傳播思想。總之，他們將是一群自由的研究者，這個夢想雖然很難但是很值得為之而努力。
自由，雖然是一個“奢侈”的目標，卻是人類永恒的追求！
本書整體規劃以及第1章的編寫由吳俊杰負責，第2章由賈思博、范力彬編寫，第3章由吳俊杰、梁森山、朱忠旻編寫。
由于作者水平所限，書中疏漏在所難免，歡迎讀者批評指正。
北京景山學校吳俊杰
2013年5月于自縛居
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內容簡介： 本書以Scratch為教學語言，介紹了如何將計算機的鍵盤、鼠標、話筒、攝像頭作為傳感器研究藝術、科學和工程領域的問題，并將研究結論撰寫成研究論文。
在程序設計上，本書從零起點開始，涉及Scratch 2.0和Scratch 1.4常見的程序結構和算法； 在硬件上，本書深入淺出地從原理層面上介紹了各種計算機外部設備的獲取信息的原理； 在學科定位上，本書以信息技術學科為核心，將傳感器作為實現“測量—控制”的關鍵，體現了信息技術中信息的獲取、存儲、分析、表達的全過程，并且涉及與信息技術相關的其他學科； 在教學上，本書既適合大班教學，又適合學生自學。本書由從免費硬件到付費硬件、從簡單程序到復雜算法、從藝術到研究再到工程、從學習別人的案例到自己研發測控傳感器的應用案例4條主線出發，比較系統地介紹了研究性學習所需要的編程能力和數據分析方法，比較全面地涉及了“科學、技術、工程和數學”領域(STEM教育)的相關內容。
本書面向Scratch入門的師生以及課程研究人員，既可作為中、小學相關課程教材，也可作為青少年科技創新活動的參考用書。
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目錄：第1章Scratch語言基礎知識
1.1Scratch語言簡介
1.2第一個Scratch 2.0程序
1.2.1注冊Scratch賬號
1.2.2使用幫助菜單完成第一個Scratch程序
1.3Scratch 1.4和Scratch 2.0的區別
1.4開始使用Scratch網站
1.4.1評論他人作品
1.4.2管理個人信息
1.4.3管理作品集
1.4.4瀏覽作品
1.4.5好友管理
1.5動畫基礎
1.5.1跳舞的螃蟹
1.5.2派對舞會
1.5.3致意賀卡
1.6游戲基礎
1.6.1變裝游戲
1.6.2捉迷藏
1.6.3初級迷宮
1.6.4初級乒乓球
1.7用Scratch語言撰寫一個研究報告
第2章計算機標準配置傳感器的應用和改裝
2.1按鍵速度的研究——第一個研究型程序
2.1.1硬件準備
2.1.2搭建程序
2.1.3進行實驗
2.1.4數據處理
2.1.5評價反思
2.2用鍵盤組成的樂隊
2.2.1硬件準備
2.2.2搭建程序
2.2.3實際應用
2.2.4評價反思
2.3拆掉鍵盤——樓梯鋼琴
2.3.1硬件準備
2.3.2搭建程序
2.3.3實際應用
2.4用鼠標左鍵改裝的報警器
2.4.1硬件準備
2.4.2搭建程序
2.4.3實際應用
2.4.4評價反思
2.5用鼠標滾輪改裝的曲線測量儀
2.5.1硬件準備
2.5.2搭建程序
2.5.3實驗與數據處理
2.5.4評價反思
2.6用鼠標制作畫圖板
2.6.1搭建程序
2.6.2評價反思
2.7用鼠標模擬觸摸屏功能
2.7.1功能分析
2.7.2搭建程序
2.7.3評價反思
2.8用麥克風音量值控制的闖關游戲
2.8.1游戲設計
2.8.2程序搭建
2.8.3游戲體驗與改進
2.8.4評價反思
2.9用耳機線實現雙機通信
2.9.1硬件準備
2.9.2搭建程序
2.9.3實際應用
2.9.4評價反思
2.10改造麥克風——計數器的實現
2.10.1實現原理
2.10.2硬件改造
2.10.3程序編寫
2.10.4改進提高
2.11用攝像頭制作逐幀動畫
2.11.1硬件準備
2.11.2獲取圖像
2.11.3用攝像頭拍攝逐幀動畫
2.11.4攝像頭連續拍照的間隔時間研究
2.12使用攝像頭研究單擺的運動
2.12.1實驗裝置
2.12.2獲取單擺的運動圖像
2.12.3用圖章技巧生成位置—時間圖像
2.13用視頻分析法研究人的步行姿態
2.14用圖像識別的方法分析運動軌跡
2.15用顏色識別的方法識別數字
2.15.1獲取數字圖像的并集
2.15.2獲取顏色識別的算法
2.15.3將圖片識別為數字
2.16在Scratch 2.0下用攝像頭制作體感游戲
2.16.1攝像頭部分的核心代碼
2.16.2我的第一個攝像頭體感游戲
2.16.3讓角色跟著手指動
2.16.4評價反思
第3章Scratch測控板的原理及應用
3.1Scratch測控板的常見類型
3.2Scratch測控板入門——傳感器的連接
3.3Scratch測控板的二值量的使用
3.3.1投票裝置
3.3.2按鈕計數器
3.3.3啟動裝置
3.3.4報警器
3.3.5用4個端口制作方向控制游戲
3.4二值量的組合應用： 3拟8譯碼器
3.4.13拟8譯碼裝置的原理
3.4.2用銅箔制作一個簡單的3拟8譯碼器
3.4.3制作鍵盤式的3拟8譯碼器
3.4.4互動效果設計
3.5標定實驗入門——滑桿傳感器的標定
3.5.1用滑桿傳感器玩互動游戲
3.5.2用滑桿傳感器制作卡尺
3.5.3確定游標卡尺的分度值
3.6曲線關系的標定初步——光敏黑白掃描儀
3.6.1利用光敏電阻實現灰度識別
3.6.2計算機作為光源的灰度掃描儀
3.6.3改進程序使其拼接效果更好
3.7曲線關系的標定提高——光場的研究
3.7.1探究LED燈的等效功率
3.7.2探究光強與距離的關系——制作一把光尺
3.7.3探究平面光場的光強
3.8曲線關系的直化——用Scratch測控板測電阻
3.8.1實驗裝置
3.8.2確定穩定的對應關系
3.8.3標定實驗
3.8.4曲線的直化
3.8.5檢驗并修正
3.8.6討論
3.9如何通過測量實現精確的控制
附錄Labplus Scratch Box 套件說明
參考文獻
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