Scratch3.0青少年游戏设计趣味详解

本书为青少年学习Scratch编程提供指导。全书共分为8章，第1～2章介绍Scratch的特色与安装方法以及一些基本概念和操作；第3章讲解4个入门级的游戏设计；第4～5章将Scratch与数学联系起来，介绍鸡兔同笼问题和阶乘的计算，以及绘制各种图形的脚本；第6章讲解两个稍微复杂的情景展示游戏：第7章介绍体感游戏，在设计切西瓜的游戏中进一步体验Scratch编程的魅力；第8章讲解如何利用Scratch控制乐高机器人做体操。
本书适合青少年朋友自学或在家长和老师的指导下学习，也可以作为学校相关专业辅导教材。

（1）内容安排循序渐进，使读者能够逐步熟练地使用Scratch3.0编程语言进行基础的数学计算和设计互动游戏，培养青少年在人工智能和机器人方面的兴趣。 （2）讲解了利用Scratch语言与乐高、Wedo结合起来进行可直接操控硬件的开发方法。 （3）注重锻炼和培养青少年的编程技巧、逻辑能力，为学习高阶编程打下基础。

这是我们编写的青少年学习Scratch编程系列图书中的一本。在今天这个科技飞速发展的时代，培养孩子的逻辑思维能力、创造力、想象力和表达能力至关重要，而学习编程是培养这些能力的有效途径。在编写程序的过程中寻找乐趣，进而培养兴趣爱好并提高能力与素质，这就是我们编写本书的目的。
党的二十大报告提出“深入实施人才强国战略”，指出“培养造就大批德才兼备的高素质人才，是国家和民族长远发展大计”，要求“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”，“开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势”。
编程已经不仅仅是一种专业技能，它越来越成为一种基础能力。人工智能、机器人、无人机配送、无人超市、云课堂、云计算等技术的快速发展和普及，正不断改变着我们的生活方式。这些前沿技术的实现和应用无一不依赖于编程，因此，掌握编程知识在未来将变得尤为关键。这一趋势也对青少年教育带来了新的要求和挑战。
我们知道，有意识地自发学习是锻炼能力和素质的开始。从制作简单的游戏起步，逐渐增加游戏的难度和趣味性，使游戏效果更加精彩，并将游戏分享给其他小朋友，这都是在锻炼孩子的创意思维、表达能力和逻辑能力。因此本书希望引导读者将复杂问题逐渐拆分成更好理解的小问题，再到解决问题，从思维能力迁移到计算问题，从编程的虚拟世界迁移到真实的世界。
全书共分为8章。第1～2章分别介绍Scratch 3.0的特色与安装、一些基本概念和操作。第3章讲解了4个入门级的游戏设计，分别是乐队演奏、迷宫探险、打地鼠和海底两万里，循序渐进地将编程渗透在趣味的游戏中。第4～5章将Scratch与数学联系起来，介绍游戏的同时讲解鸡兔同笼问题和阶乘的计算，以及绘制各种图形的脚本的开发。让读者真正做到在玩中学习，发现利用游戏来学习数学的乐趣。第6章介绍2个稍微复杂的情景展示游戏，分别是走马灯和车窗外面的世界，可以让读者学习如何将现实世界中看到的景象利用Scratch编程展现出来。第7章是体感游戏，让读者在玩切西瓜的游戏中进一步体验Scratch编程的魅力。第8章讲解如何利用Scratch编程控制乐高机器人做体操，将虚拟的编程互动移植到乐高机器人中，实现虚拟与真实的连接。
本书是在中国自动化学会普及工作委员会、中国仿真学会机器人系统仿真专业委员会和天津市机器人学会的指导下完成的。天津科技大学戴凤智人工智能与机器人教材编写团队成员牛弘、孔研自、李芳艳、戴朗熙、刘岩、白瑞峰等参与本书的编写和整理。天津大学2022—2023年新工科新形态教学资源建设项目（玩转科技劳动实践）、匠人芯（天津）智能科技有限责任公司王秋娟、北京优游宝贝教育咨询有限公司李慕、动力猫教育咨询有限公司王伟等也对本书提供了技术和实践上的支持，在此表示感谢。
本书的实例在学习难度上由浅入深，让没有编程基础的家长朋友也能轻松地辅导孩子并和孩子一起学习、进步。也建议读者朋友们对书中的游戏程序进行修改完善，在升级游戏的同时提升自己的编程能力。
书中主要程序在出版社平台：“***。

编著者 

第1章　Scratch软件介绍
1.1　数学与编程	002
1.1.1　数学和编程的关系	002
1.1.2　Scratch的编程优势	002
1.2　Scratch 3.0	004
1.2.1　Scratch 3.0的特点	004
1.2.2　Scratch 3.0的安装	007

第2章　Scratch的基本操作
2.1　编程三元素	012
2.1.1　积木	012
2.1.2　脚本	015
2.1.3　角色	016
2.2　造型	018
2.3　声音	021
2.4　事件	022
2.5　自制积木	023
2.6　添加扩展	027

第3章　用Scratch制作入门级简单游戏
3.1　乐队演奏	029
3.2　迷宫探险	041
3.3　打地鼠	052
3.4　海底两万里	064

第4章　用Scratch解决数学问题
4.1　鸡兔同笼问题	076
4.1.1　假设法	077
4.1.2　随机法	084
4.2　阶乘的计算	087

第5章　用Scratch绘制几何图形
5.1　正弦定理和余弦定理	094
5.2　绘制三角形	095
5.2.1　绘制直角三角形	098
5.2.2　绘制正三角形	102
5.3　绘制四边形和多边形	103
5.3.1　绘制四边形	103
5.3.2　绘制多边形	107
5.4　旋转的艺术	109
5.4.1　绘制旋转的艺术图案	109
5.4.2　自制积木	115

第6章　用Scratch进行情景设置与编程
6.1　走马灯动画制作	121
6.1.1　情景介绍	121
6.1.2　情景编程	122
6.2　车窗外面的世界	125
6.2.1　情景介绍	125
6.2.2　情景编程	125
6.2.3　游戏的改进版	140

第7章　用Scratch设计体感游戏切西瓜
7.1　规划游戏	144
7.2　设计角色	149
7.3　编辑脚本	154

第8章　用Scratch操控机器人EV3
8.1　介绍机器人EV3	166
8.2　在Scratch中激活EV3	173
8.3　制作体操机器人	179

参考文献	189