3.1Scratch测控板的常见类型
Scratch传感器板是Scratch语言拓展的一组硬件,其基本功能如下。Scratch传感器板的硬件资源包括1个光传感器、1个声音传感器、1个滑动杆、1个按钮、4个自定义传感器(电阻类)接口。其中,按钮是数字输入量,有0和1两种状态,其他的接口都是模拟量输入接口,输入范围是0~100。Scratch传感器板的4个自定义传感器接口接受常见的电阻类传感器输入,包括热敏电阻、湿敏电阻、弯曲传感器(电阻型)和光敏电阻等。
因此Scratch Labplus测控板对它做了改进,使Scratch传感器板变成了Scratch测控板,除了感知外界信息外,还可以输出电动机、蜂鸣器、LED灯等多种控制信号,如图3.1所示。
图3.1Scratch Labplus测控板
下面的案例将会用Labplus Scratch测控板来完成一系列Scratch基础测控传感器的研发,并且使用它的输出功能,完成一些富有创意的案例。
3.2Scratch测控板入门——传感器的连接
Scratch测控板和计算机通过USB接口通信,可以感知外界的温度、光强、电学量(如电阻、电压和电流)等物理量。Scratch测控板的输入量包括数字量(开/关、连接/断开)和模拟量(电阻、温度、光照、湿度、声音、位置)两种,其使用方法与其他侦测量一样。首先需要将Scratch测控板和计算机进行连接。
第一次使用Scratch测控板硬件时需要安装硬件驱动程序。首先,要安装盛思驱动程序,如图3.2所示。单击Next按钮,直到出现Finish按钮。
图3.2安装驱动程序
接下来,将USB线插入计算机的USB接口后,向下按Scratch测控板上的按钮,直到蓝色的指示灯亮起来。这时,计算机会显示出“找到新硬件”,由于之前已经安装了驱动程序,这时只需单击“自动安装”按钮即可。
利用硬件更新向导进行安装,安装驱动程序成功后,可以在“我的电脑”中右击,在弹出的快捷菜单中,选择“管理”选项,进入“设备管理器”中,在端口(COM和LPT)中发现多了一个新设备,在这里要记住设备的端口号,如图3.3所示。此处Scratch测控板的端口号为COM21(有些计算机之前没有安装过各种传感器板,其端口号可能是COM3或COM4)。
图3.3查看测控板的端口号
这样,Scratch测控板就已经和计算机建立了通信关系。需要注意的一点是,Scratch测控传感器使用的是一个改进版本的Scratch,称为Scratch_Labplus,该版本的Scratch是免安装的,解压缩之后就可以使用,如图3.4所示。
图3.4解压缩Scratch_Labplus程序
……
STEM(Science Technology Engineering Mathematics Education)意指“科学、技术、工程学、数学教育”,是由美国发起的一项旨在通过提高STEM领域劳动者人数和受教育者综合应用STEM领域的能力,提高国家的人力资源水平继而提升国家竞争力。本课程将科学、技术、工程学和数学4个领域通过一个具体的研究性学习案例融合起来,使大家在掌握信息技术的基础上,设计、开发和制作实验装置(工程),应用其中的数学原理,得到一个科学的结论,并尝试用多种不同的形式表达这一科学结论。期望培养一个“数字科学家”,即对任何一个感兴趣的问题都能用科学的方法独立地开展研究的“自由的研究者”。通过数据的“获取、存储、分析、表达”来实现结论的定量化、精确化和理论化。本书以麻省理工学院开发的Scratch语言为编程环境,将常见的计算机外部设备当作传感器来使用,展示了一系列适合中学生甚至大学生的研究性学习案例,对于培养学生的能力、提高学生的编程水平和对计算机的理解都很有帮助。
2013年9月,麻省理工学院团队发布了Scratch 2.0的离线测试版,Scratch 2.0的编程环境已经比较成熟,因此本书使用Scratch 2.0作为Scratch程序语言基础的教学平台,并比较了Scratch 1.4和Scratch 2.0的区别。通过一组动画和游戏案例,介绍Scratch语言的基础和Scratch网站的学习方法,并将这些作为接下来学习感测与控制技术的基础。
通过将生活中常见的计算机外部设备改装成为传感器,并结合Scratch程序的传感器板,使有研究能力的学生可以自由地发挥想象,将编程渗透到游戏、娱乐和科学探究中,其学习角色可向科学家、交互设计师、工程师等多种STEM领域的职业角色转换。在这个过程中,学生会明白自己适合做什么和喜欢做什么,以及完成一项工作自己需要找哪些人合作,这些能力将会使学生受益终生。
本书作者
之一贾思博于2010年获得 “明天小小科学家”比赛二等奖,并顺利保送清华大学;作者朱忠旻凭借Scratch领域的研究,受邀参加了2012年麻省理工学院举办的Scratch 2012年年会;作者范力彬是景山学校最早一批学习Scratch语言的学生,未来会成为一名教师,将Scratch教给更多的人。作为他们的教师,在教学相长的过程中,看到学生慢慢地成为我的合作者,甚至成为我所崇拜的人,我深深地体会到作为一名教师的职业幸福,也非常期待着能够有更多的人通过测控传感器的研发过程,打通程序编写、科学研究、创意应用之间的鸿沟,成为一个“数字科学家”。他们的共同特征是“对于任何一个感兴趣的问题都能用科学的研究方法定量地开展研究”,他们的研究是出于好奇心和兴趣而非功利和强迫,他们知道如何获取数据、得出结论,更知道如何和别人分享结论、传播思想。总之,他们将是一群自由的研究者,这个梦想虽然很难但是很值得为之而努力。
自由,虽然是一个“奢侈”的目标,却是人类永恒的追求!
本书整体规划以及第1章的编写由吴俊杰负责,第2章由贾思博、范力彬编写,第3章由吴俊杰、梁森山、朱忠旻编写。
由于作者水平所限,书中疏漏在所难免,欢迎读者批评指正。
北京景山学校吴俊杰
2013年5月于自缚居
阅读体验往往决定了一本书的生命力,尤其是在面对知识点密集的科技类书籍时。我非常看重作者在叙事和讲解逻辑上的组织能力。这本书如果成功,它的结构一定是非常精妙的,可能是采用“项目驱动”的学习模式,即先展示一个令人兴奋的最终成品(比如一个能自己找光线移动的小车),然后再层层剥开,解释实现这个功能所需的各个传感器模块和对应的Scratch代码。这种由果溯因的学习路径,比传统的由“概念”到“应用”的讲解方式更能抓住读者的注意力。此外,调试和排错(Debugging)是所有编程学习者都会遇到的难关。我真诚希望书中能开辟专门的篇章,详细列举在使用Scratch连接传感器时最常遇到的五大类问题,并给出直观的解决方案,例如“传感器无反应”、“数据读取异常”、“与Scratch界面通信中断”等,并提供相应的代码片段进行对比。这种细致入微的“避坑指南”,远比单纯的成功案例更有助于培养读者的独立解决问题的能力。
评分作为一名一直关注STEM教育的家长,我常常感叹市面上许多“科技”书籍,内容更新速度跟不上技术迭代的速度,很多“前沿”知识点可能半年前就已过时。因此,当我看到这本关于Scratch与测控传感器的书籍时,我最看重的是它的实用性和紧跟时代的步伐。Scratch虽然基础稳定,但如何将其嫁接到最新的传感器模块上,如何处理实时数据流,这才是体现作者功力的关键。我希望这本书能提供的是一套完整的问题解决流程,而不仅仅是照本宣科的教程。比如,书中是否探讨了如何优化代码效率来应对高频传感器数据输入?在设计创意应用时,是否引导读者去思考如何用传感器解决生活中的实际问题,比如智能家居的简化模型,或者环境监测的小工具?如果书中的案例设计得足够巧妙,能够激发孩子们去“魔改”现有的项目,让他们明白编程不是终点,而是工具,那么这本书的价值就远远超过了一本普通的编程指南。它的目标读者群体显然是那些已经掌握了Scratch基础,正渴望迈向“电子工程师”阶段的孩子们,这种进阶的导向性非常值得赞赏。
评分从一个纯粹的“创意应用”角度来看,这本书的潜力是无限的。编程教学的最高境界,是让学习者能够将所学知识融会贯通,创造出具有个人风格的作品。Scratch测控传感器的结合,提供了这样一个完美的平台——硬件的限制与软件的自由互相碰撞。我个人比较关注的是,书中在“创意应用”部分是否提供了足够的开放性引导?是仅仅展示了几个固定的小项目,比如自动浇花器或者光感报警器,还是提出了更具前瞻性的挑战?比如,如何利用这些基础传感器去构建一个简单的物联网(IoT)雏形?或者,如何将数据可视化做得更加生动有趣,而不是单调的数字列表?如果作者能在章节末尾设置一些“拓展思考”或者“下一步挑战”环节,鼓励孩子们自行设计基于传感器的更多功能,例如情绪识别(通过环境光线和声音传感器辅助判断)或者更复杂的环境联动系统,那么这本书就能真正担当起“创新丛书”的称号,真正培养出能够独立思考和解决问题的未来工程师。
评分这本书的装帧设计和排版风格给我的第一印象是“专业却不失亲和力”。我留意到丛书系列名称“青少年科技创新丛书”,这暗示了其内容定位的严谨性,它必须保证科学数据的准确性和工程逻辑的可靠性。然而,如果内容过于学术化,青少年读者就会望而却步。我非常好奇,作者是如何平衡这种专业性与易读性之间的张力的。想象一下,如果书中采用了大量的实物照片,对比着Scratch的积木代码块,形成清晰的“输入-处理-输出”闭环图示,那将极大地降低读者的理解门槛。特别是涉及到传感器接线和软件配置的部分,任何一个模糊不清的步骤都可能导致实验失败,进而打击孩子的积极性。一本优秀的实践指导书,其图文的配合必须达到教科书级别的精确度,同时又不能缺乏激发兴趣的视觉吸引力。我期待它能像一本高阶的“工具书”,随手翻开就能找到解决当前困惑的对应页面,而不是需要从头到尾啃一遍。
评分这本《青少年科技创新丛书:Scratch测控传感器的研发与创意应用》光是书名就让人心潮澎湃,它精准地戳中了当代青少年对动手实践和前沿科技结合的渴望。我当初被吸引,主要是冲着“Scratch”这个平台去的,毕竟现在编程启蒙,Scratch是绕不开的利器,它那种图形化编程的直观性,对于初学者来说简直是福音。然而,这本书的妙处在于,它没有停留在简单的动画制作或游戏设计上,而是直接将Scratch的魔力延伸到了“测控传感器”这个更硬核的领域。我之前接触过一些少儿编程书籍,大多侧重于理论讲解和基础指令的罗列,读起来枯燥乏味,很多孩子听两页就打瞌睡了。但这本书显然另辟蹊径,它似乎更强调“连接真实世界”的概念。我特别期待看到书中是如何讲解如何搭建硬件接口,如何让代码不再只是屏幕上的光影,而是能真实地读取温度、湿度,甚至是光线的变化,并基于这些数据做出反馈。这种将虚拟代码与物理世界交互的过程,才是科技创新的核心,也是培养孩子科学思维的关键一步。如果书中能配有清晰的电路图和详细的搭建步骤,那就太棒了,绝对是点亮孩子好奇心的“火种”。
评分书不厚,作为参考资料看看吧
评分好书,学习中……
评分比想象的好,太简单了
评分不错的购物体验,东西不错,很公道。
评分孩子喜欢机器人和编程,就买了
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评分买来给小孩家里自己学着玩的,开放思维,比玩游戏好
评分这本书很不错,SCRATCH内容很详细,很方便初学者学习
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