Scratch與硬件結(jié)合講解三種編程結(jié)構(gòu).doc

Scratch與硬件結(jié)合講解三種編程結(jié)構(gòu) 文于愷 編程的學(xué)習(xí)過程是枯燥無味的學(xué)習(xí)過程，對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行編程的啟蒙教育尤其要注意方式和方法，我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的編程語言大部分都是一行行的英文代碼，干巴巴的，學(xué)生沒有興趣，也沒有學(xué)習(xí)的積極性。Scratch構(gòu)成程序的命令和參數(shù)是通過積木形狀的模塊來實(shí)現(xiàn)的，從界面上就能夠吸引學(xué)生注意力。編程操作更為簡(jiǎn)單，用鼠標(biāo)拖動(dòng)模塊到程序欄即可，這讓操作更加簡(jiǎn)單，學(xué)生容易上手。 Scratch與硬件的結(jié)合制作出實(shí)物，除了有精美的界面，還有一些傳感器交互使得學(xué)生在娛樂中學(xué)習(xí)。本文結(jié)合Scratch與pcDuino講解編程的三種重要結(jié)構(gòu)。 Scratch給生活帶來便利：小貓給大家報(bào)溫度 溫度是我們每個(gè)人都關(guān)心的問題，氣溫高了要減少衣物，氣溫低了要添加衣物。我們通過Scratch與溫度傳感器相結(jié)合，給學(xué)生穿衣提示。在獲取溫度的時(shí)候要進(jìn)行對(duì)獲取數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)的處理促使學(xué)生對(duì)變量的計(jì)算進(jìn)行理解。學(xué)生看到可愛的湯姆貓會(huì)很興奮，而且這只小貓會(huì)報(bào)溫度，學(xué)生興趣一下就提高了（制作的效果如圖1）。硬件準(zhǔn)備為pcDuinoV3、溫度傳感器，將溫度傳感器連接到AO口(連接如圖2)。 順序結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的程序結(jié)構(gòu)，也是最常用的程序結(jié)構(gòu)，只要按照解決問題的順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的語句就行，它的執(zhí)行順序是自上而下，依次執(zhí)行。Scratch在編寫程序的時(shí)候，一塊塊積木自上而下拼接下來，首先獲取Al接口的電壓，然后對(duì)電壓值進(jìn)行計(jì)算，通過最后一步的計(jì)算獲得當(dāng)前的溫度。將當(dāng)前溫度的值顯示在程序界面（代碼如圖3）。 Scratch編程大大簡(jiǎn)化了硬件編程的復(fù)雜度，通過簡(jiǎn)單的積木式的拼接，很方便地獲取到溫度傳感器的電壓值，經(jīng)過簡(jiǎn)單的順序結(jié)構(gòu)換算成為溫度的值。在這一個(gè)過程中讓學(xué)生掌握了簡(jiǎn)單硬件的輸入和順序結(jié)構(gòu)語句，對(duì)于學(xué)生以后掌握相關(guān)的硬件知識(shí)和程序知識(shí)起到了啟蒙作用。 Scratch簡(jiǎn)單的娛樂：巫師的魔法 一名巫師讓你選擇一盞要點(diǎn)亮的魔燈（效果如圖4），你會(huì)選擇哪一個(gè)呢？學(xué)生會(huì)選藍(lán)色或者紅色，輸入1紅色燈泡被點(diǎn)亮，輸入2藍(lán)色燈泡被點(diǎn)亮。計(jì)算機(jī)語言是由數(shù)字O和1組成的，在硬件電路的數(shù)字信號(hào)也是由數(shù)字0和1組成的，簡(jiǎn)單地運(yùn)用Scratch編程，通過設(shè)置信號(hào)0或者1設(shè)置小燈的點(diǎn)亮。一名巫師讓學(xué)生選擇數(shù)字1或2，輸入數(shù)字1，紅燈亮，輸入數(shù)字2，藍(lán)燈亮。點(diǎn)亮小燈Scratch輸出信號(hào)1，小燈熄滅時(shí)Scratch硬件輸出數(shù)字O。硬件準(zhǔn)備為：pcDuinoV3，LED燈2個(gè)（藍(lán)色燈連接D6口，紅色燈連接D7口，如圖5）。 選擇結(jié)構(gòu)用于判斷給定的條件，根據(jù)判斷的結(jié)果判斷某些條件，根據(jù)判斷的結(jié)果來控制程序的流程。Scratch通過獲取回答，做出判斷，給出兩條路，是紅燈亮還是藍(lán)燈亮。學(xué)生在看到Scratch程序拼接時(shí)，很容易理解選擇語句，并看到了實(shí)際效果，這樣比單純地運(yùn)行程序帶來了更加具體的效果。學(xué)生在娛樂中理解了選擇語句，在操作中掌握了信號(hào)的輸出以及電平高低的設(shè)置（代碼如圖6）。 這是個(gè)大家常見的抽獎(jiǎng)工具（如圖7），當(dāng)按下空格，轉(zhuǎn)盤開始旋轉(zhuǎn)，用手去觸碰觸摸傳感器，轉(zhuǎn)盤停止。硬件準(zhǔn)備為pcDuinoV3，觸摸傳感器（觸摸傳感器連接D6口，如圖8）。 在不少實(shí)際問題中有許多具有規(guī)律性的重復(fù)操作，因此在程序中就需要重復(fù)執(zhí)行某些語句。一組被重復(fù)執(zhí)行的語句稱之為循環(huán)體，能否繼續(xù)重復(fù)，決定循環(huán)的終止條件。循環(huán)結(jié)構(gòu)是在一定條件下反復(fù)執(zhí)行某段程序的流程結(jié)構(gòu)，被反復(fù)執(zhí)行的程序被稱為循環(huán)體。循環(huán)語句是由循環(huán)體及循環(huán)的終止條件兩部分組成的。在這個(gè)實(shí)際運(yùn)用中，循環(huán)體就是轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，終止條件就是觸摸傳感器輸入高電平信號(hào)。在這個(gè)實(shí)際運(yùn)用的程序中讓學(xué)生掌握輸入信號(hào)的使用，被觸摸的信號(hào)為高電平。學(xué)生玩起來很開心，做完以后，一起比看誰先轉(zhuǎn)到特等獎(jiǎng)。有的學(xué)生通過修改其角度讓轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)變慢，進(jìn)而更加容易中獎(jiǎng)。在修改的過程中，學(xué)生已經(jīng)開始理解循環(huán)體的使用，在Scratch中有兩種模式循環(huán)，一種是重復(fù)執(zhí)行到，一種是如果怎樣就執(zhí)行。這兩種方式正是我們編程過程中常用的兩種循環(huán)語句方式，學(xué)生不但理解了循環(huán)語句，還掌握了兩種循環(huán)的方式（代碼如圖9）。 學(xué)習(xí)編程本身就是對(duì)信息的加工處理，讓信息服務(wù)于生活。學(xué)生本身就好奇心重，對(duì)于新鮮的事物充滿興趣，而且善于模仿。如果學(xué)生將Scratch編程運(yùn)用到生活，可以創(chuàng)作出不少的新鮮事物。前一段時(shí)間我們的學(xué)生嘗試使用Scratch制