有关于互动用Scratch+Arduino踏进互动科技世界
最后更新时间：2024-02-19
作者：用户投稿
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论文导读：料传输，可以使用自备电源（7～12V）或是直接使用USB电源，使用者可以在数位式输出/输入端上接上不同的电子装置，如LED灯、按钮、蜂鸣器、游戏杆、马达等。软件的部分是使用基于C/C++语言，如要控制接在第13个脚位的LED灯，可以使用以下的程序代码。然而，这种用英文写程序的方式，无形中限制了使用对象的广度。因此，西班牙的Cit
在教育界提到机器人教学，不免让人联想到乐高公司推出的LEGO Mindstorms可程序化积木系列产品。它提供了一套完整的方案和竞赛，让小朋友可以轻松地进入互动科技的世界，但是它的价位非常高，中小学往往不容易有经费购置相当的数量来进行教学。相对于乐高机器人套件的封闭规格与高价位，Arduino开放式硬件不仅成本很便宜，配合低价位的的积木组（台湾地区可使用的智高公司http：//.tw发行各种组合方案），再加上Scratch（S4A：http：//seaside.citilab.eu）进入门坎很低，只要懂简单的机械原理，加上创意，就可以轻易地制作出独一无二的机器人，因此“Scratch+Arduino”就成为了小朋友踏进互动科技世界的另一条快捷方式。
什么是Arduino？它是一块开放原始码的单芯片微电脑（如图1），2005 年由意大利米兰互动设计学院的教授DidCuartielles和Massimo Banzi所设计，原始构想是希望让设计师及艺术家们，透过Arduino能很快地学习电子和传感器的基本知识，快速地设计、制作作品的原型，因此，非常适合不具有电子背景的人使用，以设计出各种不同的互动科技装置。
图1 Arduino硬件
Arduino包含硬件与软件两大部分，硬件部分是一个约手掌大小的控制板，提供14个数位式输出/输入端，6个类比式输出/输入端，支持USB资料传输，可以使用自备电源（7～12V）或是直接使用USB电源，使用者可以在数位式输出/输入端上接上不同的电子装置，如 LED灯、按钮、蜂鸣器、游戏杆、马达等。软件的部分是使用基于C/C++语言，如要控制接在第13个脚位的LED灯，可以使用以下的程序代码。
然而，这种用英文写程序的方式，无形中限制了使用对象的广度。因此，西班牙的Citilab组织基于Scratch的成功经验，改写自由软件Scratch并命名新软件为S4A，创造出使用拖曳积木的方式来控制Arduino装置的可能性，让Scratch玩家们可以进一步将创意延伸到实体的互动科技装置上。这种方式对中小学教育可以说是一大福音，学生不再需要有高深的专业程序知识，每个人都能完成Arduino的互动装置。上述的LED灯控制程序在S4A中的写法如图2。
图2 用S4A控制一盏LED灯
S4A如何控制Arduino呢？基本上，在Arduino控制板上必须事先上传一份S4A的轫体程序，然后透过这个程序不断地与S4A主程序沟通，Arduino与计算机间可以通过有线的USB连接线或无线的蓝牙模块来传输，在S4A主程序中设定好使用的端口位置，就可源于：论文库www.7ctime.com
以侦测到Arduino的状态。以控制接在第13脚位的LED灯为例，我们可以应用在以下的案例情境：让蝙蝠不断地在左右飞行，当它碰到舞台边缘时，LED灯就会亮0.5秒。
传统的Scratch程序中，程序的执行结果是通过屏幕与喇叭来做输出，在这个例子中，我们可以将程序的执行结果输出到LED灯，因此，借由S4A能引入一些硬件装置以让Scratch程序与现实世界链接，探索更多的可能性。S4A除了原有的Scratch八大类积木外，在动作类还额外提供了12个积木来与Arduino互动（如图3）。透过这些积木，我们就能与接在Ardunio控制板上的各类电子组件与传感器互动。
图3 S4A的感测与控制语句
除了LED数字输出外，也可以使用模拟输入设备，图4的滑杆装置就是一种常见的输入装置。
图4 用画板作为模拟量输入
S4A提供一个模拟输入的积木，A0脚位对应到面板的Analog1，它的输入值的范围是0～1023。我们使用岔开A0管脚上的滑杆来调整篮子的位置，当滑杆左右滑动时，就可以控制篮子的位置，如图5。
S4A让互动科技创作变得更简单，有鉴于此，2011年11月在宜兰县佛光大学许惠美老师与苗栗县蟠桃小学范运平老师的号召下，台湾的S4A教师专业社群因而诞生。社群创立之初便获得热烈响应，中小学教师纷纷主动加入，大家的共同目标是希望通过彼此分享机器人教材的运用，讨论如何带着学生们从互动机器人中学习新知识，一同研究将硬件机器人导入学校的具体做法，藉由社群讨论的力量让教学更上一层楼，希望运用更论文导读：
多元的教材来吸引学生的注意力，增添教学乐趣，也期望藉由这样活泼的教学方式带给学生多一些启发。
由于受限于文字篇幅，无法以书面数据介绍太多的S4A案例，进一步的数据可以参考笔者所撰写的书籍《程序设计逻辑训练——使用Scratch》，其中第五章Arduino互动科技篇有专文介绍。动态的作品展示可以参考范运平老师所制作的一系列影片，专辑地址是，http：///playlist_show/id_2002220
在教育界提到机器人教学，不免让人联想到乐高公司推出的LEGO Mindstorms可程序化积木系列产品。它提供了一套完整的方案和竞赛，让小朋友可以轻松地进入互动科技的世界，但是它的价位非常高，中小学往往不容易有经费购置相当的数量来进行教学。相对于乐高机器人套件的封闭规格与高价位，Arduino开放式硬件不仅成本很便宜，配合低价位的的积木组（台湾地区可使用的智高公司http：//.tw发行各种组合方案），再加上Scratch（S4A：http：//seaside.citilab.eu）进入门坎很低，只要懂简单的机械原理，加上创意，就可以轻易地制作出独一无二的机器人，因此“Scratch+Arduino”就成为了小朋友踏进互动科技世界的另一条快捷方式。
什么是Arduino？它是一块开放原始码的单芯片微电脑（如图1），2005 年由意大利米兰互动设计学院的教授DidCuartielles和Massimo Banzi所设计，原始构想是希望让设计师及艺术家们，透过Arduino能很快地学习电子和传感器的基本知识，快速地设计、制作作品的原型，因此，非常适合不具有电子背景的人使用，以设计出各种不同的互动科技装置。
图1 Arduino硬件
Arduino包含硬件与软件两大部分，硬件部分是一个约手掌大小的控制板，提供14个数位式输出/输入端，6个类比式输出/输入端，支持USB资料传输，可以使用自备电源（7～12V）或是直接使用USB电源，使用者可以在数位式输出/输入端上接上不同的电子装置，如 LED灯、按钮、蜂鸣器、游戏杆、马达等。软件的部分是使用基于C/C++语言，如要控制接在第13个脚位的LED灯，可以使用以下的程序代码。
然而，这种用英文写程序的方式，无形中限制了使用对象的广度。因此，西班牙的Citilab组织基于Scratch的成功经验，改写自由软件Scratch并命名新软件为S4A，创造出使用拖曳积木的方式来控制Arduino装置的可能性，让Scratch玩家们可以进一步将创意延伸到实体的互动科技装置上。这种方式对中小学教育可以说是一大福音，学生不再需要有高深的专业程序知识，每个人都能完成Arduino的互动装置。上述的LED灯控制程序在S4A中的写法如图2。
图2 用S4A控制一盏LED灯
S4A如何控制Arduino呢？基本上，在Arduino控制板上必须事先上传一份S4A的轫体程序，然后透过这个程序不断地与S4A主程序沟通，Arduino与计算机间可以通过有线的USB连接线或无线的蓝牙模块来传输，在S4A主程序中设定好使用的端口位置，就可源于：论文库www.7ctime.com
以侦测到Arduino的状态。以控制接在第13脚位的LED灯为例，我们可以应用在以下的案例情境：让蝙蝠不断地在左右飞行，当它碰到舞台边缘时，LED灯就会亮0.5秒。
传统的Scratch程序中，程序的执行结果是通过屏幕与喇叭来做输出，在这个例子中，我们可以将程序的执行结果输出到LED灯，因此，借由S4A能引入一些硬件装置以让Scratch程序与现实世界链接，探索更多的可能性。S4A除了原有的Scratch八大类积木外，在动作类还额外提供了12个积木来与Arduino互动（如图3）。透过这些积木，我们就能与接在Ardunio控制板上的各类电子组件与传感器互动。
图3 S4A的感测与控制语句
除了LED数字输出外，也可以使用模拟输入设备，图4的滑杆装置就是一种常见的输入装置。
图4 用画板作为模拟量输入
S4A提供一个模拟输入的积木，A0脚位对应到面板的Analog1，它的输入值的范围是0～1023。我们使用岔开A0管脚上的滑杆来调整篮子的位置，当滑杆左右滑动时，就可以控制篮子的位置，如图5。
S4A让互动科技创作变得更简单，有鉴于此，2011年11月在宜兰县佛光大学许惠美老师与苗栗县蟠桃小学范运平老师的号召下，台湾的S4A教师专业社群因而诞生。社群创立之初便获得热烈响应，中小学教师纷纷主动加入，大家的共同目标是希望通过彼此分享机器人教材的运用，讨论如何带着学生们从互动机器人中学习新知识，一同研究将硬件机器人导入学校的具体做法，藉由社群讨论的力量让教学更上一层楼，希望运用更论文导读：
多元的教材来吸引学生的注意力，增添教学乐趣，也期望藉由这样活泼的教学方式带给学生多一些启发。
由于受限于文字篇幅，无法以书面数据介绍太多的S4A案例，进一步的数据可以参考笔者所撰写的书籍《程序设计逻辑训练——使用Scratch》，其中第五章Arduino互动科技篇有专文介绍。动态的作品展示可以参考范运平老师所制作的一系列影片，专辑地址是，http：///playlist_show/id_2002220