20200826-27 普門中學

(20200825 本課程因報名學生人數不足，因此課程取消)

活動：2020程式設計夏季體驗營

主題：micro:bit微控制單元介紹

日期：2020/08/26(三)全天~27(四)上午

地點：普門中學

講義：http://gg.gg/0826pm

講師：黃文玉老師 (shspswenyu@gmail.com)

• 高雄市新上國小電腦老師

• 高雄市SCRATCH推廣教師

• 教育部中小學教師運算思維增能研習種子教師

• Facebook S4A社團管理員之一

• 致力Scratch、Arduino、Micro:bit、Web:Bit等創客教育的推廣(分享一系列的文章)

課表：

課程內容：

第一節課：

• 認識micro:bit

  • 硬體介紹

    • micro: bit是一款由英國BBC與微軟、ARM、三星、蘭卡斯特大學等二十九個單位與公司合作，可編寫程式的口袋微型電腦，可看做一台電腦。

    • Micro:bit 設計有ARM架構的單片機(以ARM Cortex M0處理器為基礎)，板載藍牙，加速度計，電子羅盤(磁力計)，二個按鈕，5 x 5 LED點陣，主要用於青少年的程式設計教育。

    • 這塊開發板內建了低功耗藍牙，以Nordic半導體的nRF51822晶片組為基礎，可以讓Micro:bit之間彼此連結，或是連結至大多數的智慧型手機與平板電腦上。

• • 軟體介紹

    • 有很多軟體可以用來控制micro:bit，如大家熟悉的Scratch (這是國小開始學程式設計的最大功臣，採用積木堆疊的方式寫程式)

    • 官方網站介紹兩種編輯器：makecode編輯器及Python編輯器

      • makecode為積木程式，建議國中小學生來學，網址：https://makecode.microbit.org/

      • Python為文字程式，建議高國中學生來學，網址：https://python.microbit.org/v/2.0

    • 這次課程採用makecode的線上版來教學，瀏覽器建議採用chrome (也可直接在網址列打上makecode進入)

  • 詳細講義

• 程式的開始

  • 先執行【當啟動時】的積木(像鱷魚嘴巴，可以吃很多積木)

  • 再來執行【重複無限次】的積木(像鱷魚嘴巴，可以吃很多積木)

  • 只能有一個【當啟動時】的積木，但可以有很多【重複無限次】的積木

• 認識屏幕的畫面呈現

  • 顯示圖案

    • 內建

    • 自繪

  • 顯示數字，超過2位數，以跑馬燈的方式呈現

  • 顯示文字，超過2個字元，以跑馬燈的方式呈現

  • 顯示積木本身占有時間，顯示圖案積木占600亳秒 (其他程式的積木大都不占時間)

• 認識程式基本結構

  • 循序結構 (像水由上往下流)

  • 重複結構 (像水的循環，水-水蒸發成水蒸汽-水蒸汽凝結又變成水)

  • 選擇結構 (像水遇到大石頭後，會選擇好走的路) (後面再說明)

• (實作)製作簡易動畫

  • 動畫原理

    • 視覺暫留

    • 一般30幀/秒

  • 動畫作品 (但由於屏幕只有5X5，解析度不高，無法做太複雜圖案)

    • 小綠人動畫

    • 歡迎動畫

    • 遊戲動畫

    • 爆炸動畫

    • ....

  • 詳細講義

第二節課：

• 認識按鍵的使用

  • (先動腦想一想)如何利用micro:bit開發板來玩剪刀石頭布的遊戲

  • A鍵、B鍵、A+B鍵；按鍵積木處於一直偵測的情況下。

  • 與其說按下按鍵，不如說放開按鍵。有些開發板按鍵有分【按下】、【放開】及【長按】三種。

  • 剪刀石頭布遊戲

  • 左右同學PK一下

• 認識變數的使用

  • 何謂變數：會變的數，像分數、時間、存活數....

  • 變數的使用原則

    • 幫變數取一個名稱

    • 設定變數的初始值

  • 計數器

    • 按A鍵新增1人

    • 按B鍵顯示進場總人數

    • 按A+B鍵則人數歸零

  • 轉變成按按按遊戲

  • (作業)如何控制按按按遊戲在30秒結束後，即使再多按也沒用

  • (作業)轉變成計步器

  • (作業)九九乘法練習器(按A鍵顯示被乘數、按B鍵顯示乘數、按A+B鍵顯示兩者的乘積)

  • 詳細講義

第三節課：

• 認識選擇結構

  • 看是否符合條件，來決定程式的執行方向

    • 如果...，就...

    • 如果...，就...，否則就....(二分法)

      • 體育課時，如果下雨，就在體育館上課，否則在教室上課

    • 如果...(第1個條件)，就...，否則如果...(第2個條件)，就...，否則就...(三分法)

      • 如果遇到紅燈，就停止，否則如果遇到綠燈，就前進，否則就快速通過或慢慢停止(黃燈)。

  • 按鍵本身就是選擇結構

  • 隨機的使用

  • 隨機出拳的剪刀石頭布（有兩種寫法）

  • （實作）丟骰子遊戲

  • 詳細講義

第四節課：

• 認識內建感測器

  • 量測環境溫度

    • 製作運動溫度計

  • 量測環境光亮度

    • 天黑請開燈

  • 水往低處流

    • 不管如何翻轉主板，屏幕上的箭頭均會指向下方

第五節課：

• 運算思維介紹

  • 拆解 (Decomposition): 將一個任務或問題拆解成數個步驟或部分。

  • 找出規律 (Pattern Recognition): 預測問題的規律，並找出模式做測試。

  • 歸納與抽象化 (Pattern Generalization and Abstraction): 找出最主要導致此模式的原則或因素。

  • 設計演算法 (Algorithm Design): 設計出能夠解決類似問題並且能夠被重複執行的指令流程。

• 利用程式設計來解題是學習運算思維的最好方法

• （實作）依序點亮第一列燈：每顆亮燈間隔1秒鐘

• • 認識計數積木

  • 詳細講義

• 認識巢狀迴圈

  • 所謂巢狀迴圈：就是迴圈內還有迴圈

  • 在外面的叫外迴圈、在裡面的叫內迴圈

  • 外迴圈相當於分針、內迴圈相當於秒針，當秒針走完一圈，分針才走1格 (結合循序結構及迴圈結構)

• • 依序點亮所有的燈

    • 先由左而右、再由上而下

    • 先由上而下、再由左而右

    • 詳細講義

第六節課：

• （實作）畫出棋盤圖

  • 找出要亮燈的位置有沒有什麼相似或相關的？

• （實作）X字型圖

  • 找出要亮燈的位置有沒有什麼相似或相關的？

• （實作）九九乘法表

  • 先了解何者為外迴圈？何者為內迴圈？

第七節課：

• 認識擴展板

  • 有各式各樣的擴展板

• 認識蜂鳴器

  • （實作）播放內建音樂及自己填譜的音樂

  • 全家便利商店入店時的音樂 (簡譜：3 1 5(低音) 1 / 2 5~ 2 / 3 2 5(低音) 1)

• 認識腳位（引腳）

  • 點亮外接的LED燈（或三色LED燈）

  • （實作）天黑請開燈

第八節課：

• 認識藍牙廣播

• 心情傳送器

  • 兩人一組，要設同一個廣播群組編號

  • 一人為發送端(如兒女)

  • 一人為接收端(如父母)

  • 發送端心情好時，按A鍵發送happy文字給接收端(自己的屏幕顯示笑臉)，心情不好時，按B鍵發送sad文字給接收端(自己的屏幕顯示哭臉)

  • 接收端接到happy的文字時，會在自己屏幕顯示笑臉，接收端接到sad的文字時，會在自己屏幕顯示哭臉

• 遠端開燈（播音樂）

第九節課：

• 小考一下：

  • 題目：請同學設計一個猜數字遊戲，有兩種方式

    • 我出數字，電腦(micro:bit)來猜數字

      • 請同學先出一個1~99的數字給電腦猜

      • 電腦會採用

        • 方法一：隨機猜數字，並將數字呈現在屏幕上

        • 方法二：二分搜尋法猜數字，並將數字呈現在屏幕上

        • 若沒有看清楚，可將板子搖晃一下，重新顯示數字

      • 若電腦猜的數字太小，請按A鍵

      • 若電腦猜的數字太大，請按B鍵

      • 若電腦猜對了，請按A+B鍵，並顯示打勾及猜的次數

    • 電腦(micro:bit)出數字，我來猜

      • 電腦會隨機出1~99的數字

      • 我輸入一個數字

        • 請同學想一想要如何輸入一個2位數的數字

      • 如果我輸入的數字太大，屏幕顯示【向上】的箭頭

      • 如果我輸入的數字太小，屏幕顯示【向小】的箭頭

      • 如果我輸入的數字與電腦一樣，屏幕會顯示【打勾】的圖案，及猜了幾次的數字

      • 搖晃主板，會顯示我輸入的數字

課程特色：

1. 從micro:bit基本課程入門，搭配遊戲製作，吸引學生的學習興趣

2. 從基本程式設計入門，藉由軟硬體的結合，發揮創意，進而完成任務。

3. 在撰寫程式的過程中，會遇到各式問題，從做中學，進而養成運算思維的能力。