20200922 科丁聯盟

主題：認識micro:bit及自走車

講義：http://gg.gg/0922coding

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)

自走車課程規劃

• 認識micro:bit及基本操作(3小時)

  • 認識屏幕(動畫製作)

  • 認識按鍵(剪刀石頭布遊戲)

  • 認識變數(計數器及按按按遊戲)

  • 認識程式三大基本結構(依序點亮一列燈到九九乘法法)

  • 認識內建感測器(運動溫度計、天黑請開燈)

• 認識擴展板(1小時)

  • 認識蜂鳴器(播放全家迎客音樂)

  • 點亮LED燈(再做一次天黑請開燈)

• 認識自走車

  • 測試小車前進、退後、左轉、右轉 (2小時)

    • 讓小車走正方形

    • 讓小車走圓形或8字形

    • 加入車燈的控制

    • 閃爍七彩霓虹燈(Neopixel)

    • 你的應用

  • 測試小車避障功能 (2小時)

    • 認識超音波感測器

    • 倒車雷達的應用

    • 避障小車實作

    • 利用物品或燈光控制小車的前進、後退

    • 你的應用

    • 測試小車巡跡功能 (2小時)

    • 認識循跡感測器

    • 利用循跡感測器來製作空氣按鍵

    • 認識小車的巡跡原理

    • 循跡小車實作，誰最快成功跑5圈

    • 你的應用

  • 用紅外線遙控器遙控小車 (由於沒有紅外線遙控器，所以只做示範)

    • 用micro:bit主板遙控小車 (兩人合作) (2小時)

    • 認識廣播的使用

    • 製作心情傳達器

    • 遙控小車的實作

    • 你的應用

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

第三節課：

• 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)轉變成計步器

  • (作業一)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

• 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

• 回家作業

  • 作業 二：請同學設計一個猜數字遊戲

    • 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

  • 繳交作業：https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfMPoxIvm76ub1Y4lXZd3aGZCKuXlbfD3Ly41YlZqSzSqk-oQ/viewform

第五節課：

• 檢視作業

  • 作業一解答：https://makecode.microbit.org/_XJ0imH4hofFR

  • 作業二解答：https://makecode.microbit.org/_UhFD2aYKTH3t

• 自走車功能介紹

第六節課：

• 擴展自走車積木(cutebot)

• 控制車子前進、後退、左右轉

• 參考資料：https://sites.google.com/site/wenyumicrobit2/01-micro-bit-yan-jiu/62-cutebot

• 作業三：猜數字遊戲二

  • 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

第七節課：

• 檢視作業

  • 作業三解答：https://makecode.microbit.org/_ERDi3wRJ3EsJ

  • 同學繳交作業:

• 自走車

  • 音樂呈現

    • 內建音樂

    • 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)

第八節課：

• • 循跡原理

  • 測試循跡感應器，發現在黑線時感應燈會亮起，在白線時感應燈會滅掉

  • 原理：

• • 程式如下：

• • • 一開始速度不用太快，等都成功後再去加速

    • 當兩個感應器都在白線時，代表車子已跑出黑線了，理論上車子應該要【停止】，但在此我們先不理會，不做任何動作，大部份的時侯車子會順勢再轉回黑線上。

• 作業四：

  • 天黑請開燈

    • 當天黑時，屏幕的燈全部亮起

    • 當天亮時，屏幕的燈全部關掉

    • 繳交作業網址：https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfMPoxIvm76ub1Y4lXZd3aGZCKuXlbfD3Ly41YlZqSzSqk-oQ/viewform

第九節課：

• 檢視作業

  • 作業四解答：https://makecode.microbit.org/_AgrM0pTi0RCF

  • 同學完成作業者

• • 認識超音波測距感應器

  • 製作倒車雷達的裝置

第十節課：

• 避障小車實作

• 利用物品或燈光控制小車的前進、後退

第十一節課：

• 製作心情傳達器

  • 兩人合作

    • 一人當發送端

    • 一人當接收端

    • 同一人可以寫發送端及接收端的程式在一起

第十二節課：

• 遙控小車的實作

  • 兩人合作

    • 一人寫遙控器的程式

    • 一人寫小車的程式