20220409 南一書局

主題：micro:bit初探

研習日期：2022年4月9日 (星期六)上午10：00~12：00

google meet 連結：https://meet.google.com/rnk-rpvy-vis

本教材短網址：http://gg.gg/0409nane

講師：黃文玉老師 (shspswenyu@gmail.com)

• 作者介紹

課程內容：

1. 今天的課程為入門課程，適合都沒有接觸過或剛開始使用micro:bit的老師，只針對micro:bit做簡單介紹，讓更多人可以更快上手

2. 玩轉micro:bit屏幕上的LED燈

3. 利用micro:bit玩遊戲

一、認識micro:bit

• 為什麼要學micro:bit呢？

  • 國中小學生如果在程式設計上已經玩膩了SCRATCH只能控制舞台上的角色或背景

  • 可建議國中小學生利用micro:bit做加深加廣的應用

    • 【加深】資訊科技中程式設計的應用 (甚至可學習python程式語言，利用microPython的程式來控制micro:bit)

    • 【加廣】生活科技中機電整合的應用

    • 如玩玩會動的小車，可以更加增進學生的學習動機！

• 硬體部份

  • 官網：https://microbit.org/

  • micro:bit 是由英國廣播公司(BBC) 與微軟(Microsoft)、ARM、三星、蘭卡斯特大學等單位合作的可編寫程式的口袋微型電腦。

  • micro:bit雖然大小僅有4X5公分，重量5公克，但內含二個按鈕、5 x 5 LED矩陣、低功耗藍牙、加速度感測器、磁力感測器、溫度感測器、光線感測器，真是麻雀雖小，五臟俱全。由於使用者越來越多，BBC再將micro:bit的功能提升，於2020年11月推出V2版本，增加了內建麥克風、蜂鳴器及電容式觸控感應器等元件 。

• • V2.2：其中一個USB相關的控制元件缺料，所以更換其他同功能的控制元件，才更新版本到V2.2，功能與V2完全一樣，外觀看不出來有甚麼改變，差別是電路板上會標註V2.2而已！

• micro:bit的影響：

  • 在micro:bit之前的開發板，最有名大概是Arduino系列，但使用的人不多，更別說國中小學生

  • 因為具備顯示屏幕、按鍵(老師也可以把它稱為一個小電腦)及各種感測器，再加上MakeCode的積木式程式編輯器(類似SCRATCH)，很受國中小學生喜歡，所以漸漸打響名號。

  • 其中【金手指的設計】，可連接各種擴展板，已被其他開發板來模仿設計(如下)，形成一主流介面

    • Web:Bit(慶奇科技Webduino)、PocketCard(凱斯電子)，這兩塊板子都採用ESP32的晶片，優勢是可以直接連上網路，PocketCard還採用OLED顯示屏幕

    • Meowbit：一款為MakeCode Arcade而設計的一款小型掌上遊戲機

    • EZ Start Kit+ (ICShop)：可接三種開發板(micro:bit(Web:Bit、PacketCard)、7697、ESP32)

• 軟體部份

  • MakeCode：微軟設計的積木式推疊的程式語言平台

    • 網址：https://makecode.microbit.org/ (今天以此平台的教學為主)

    • 線上編輯器，還有模擬器可用

    • 也有離線版，但我很少用：https://makecode.microbit.org/offline-app

    • 適合國中小學生的使用

  • Python編輯器：文字模式

    • 網址：https://python.microbit.org/v/2

    • 適合國中高中學生的使用

二、我的教學

1.屏幕(基本類積木)的使用

1. • 基本類積木的使用：很簡單

   • 關鍵一：跟其他積木程式不同，各顯示積木占有時間的(不用等待積木)，此稱為顯示的預設時間

     • 心臟噗通噗通跳 https://makecode.microbit.org/_U6xCpTVu2a3t

     • 如何計算各顯示積木的【顯示預設時間】？

       • https://makecode.microbit.org/_iqf5ixTubdbf

1. • • • 【顯示 數字】積木：750ms（毫秒）

       • 【顯示 LEDs】積木：400ms

       • 【顯示 圖示】積木：600ms

       • 【顯示 文字】積木：750ms (顯示單一字母)

       • 【顯示 箭頭】積木：600ms

     • 如何讓心臟跳慢一點？

     • 如何讓心臟跳快一點？

       • 使用javascript模式 https://makecode.microbit.org/_CpJWh03wWbJw

1. • 關鍵二：積木位置的高低有差別

     • 程式一開始一定先執行【當啟動時】積木，可以同時有多個【無複無限次】積木，但哪一個先執行呢？

     • https://makecode.microbit.org/_Ls5FPt2VYi04

2.輸入類積木的使用

1. • 按鍵的使用

     • 剪刀、石頭、布的遊戲(指定出拳) https://makecode.microbit.org/_V1c1cd8bL2HF

     • 讓學生們去PK

   • 姿勢改變的使用，如晃動

     • 剪刀、石頭、布的遊戲(隨機出拳) https://makecode.microbit.org/_a5XMvzTcK6hH

     • 關鍵三：邏輯積木的使用，哪者好？為什麼？

• • 在撰寫程式階段，必須特別留意程式的基本結構，以使程式容易閱讀，有助於程式的測試與維護。原則上，任何一個程式都可透過循序、迴圈、選擇三種基本控制結構表達出來。

    1. 循序結構（Sequence）：也就是程式由上而下，依序一行一行執行下來。就像水由上往下流。

    2. 迴圈結構（Loop）：部分程式片段可重複執行多次，直到某測試條件發生為止，程式重複執行部分即構成迴圈。就像水的循環一樣，雲變雨，雨水再蒸發為雲，形成一個迴圈。

    3. 選擇結構（Selection）：或稱決策（Decision）。程式流程進入判斷後，會判斷測試條件是否成立，然後，依據判斷的結果選擇程式的流向。就像水碰到石頭一樣，會選擇好流的一方來流動。

3.玩轉內建感測器

• 溫度感測器：此溫度量測是利用系統量測主處理器的溫度來代替，就像電腦有CPU溫度偵測一樣，由於是量測處理器的溫度，因此量測出來的溫度會比環境溫度高一些。

• 光線感測器：跟溫度量測一樣，micro:bit板子上沒有特別設置亮度感測器，其實是利用LED燈的反向原理，來得知外界亮度的，因此於5 x 5 LED矩陣區域就有了光線感測的能力。

• 加速度感測器及磁力感測器：三軸加速度感測器及三軸磁力感測器，又稱六軸感測器。

  • 正面朝上時pitch及roll都為0。俯仰角度(pitch)，以X軸為軸心，往前旋轉，俯仰角度是負數，往後旋轉是正數。翻滾角度(roll)，以Y軸為軸心，向左傾斜，翻滾角度是負數，向右傾斜是正數。

4.玩轉5X5LED燈

• 5X5 LED燈的坐標表示

• 請依序點亮第一列燈及運算思維練習

  • 想一想：請大家動手做，利用各種方法依序點亮第一列燈，每亮燈間隔為1秒鐘

    • 方法很多，我想大家應該都是用最高竿的作法，也請大家想一想，您的作法小朋友懂嗎？

    • 國小作法：https://makecode.microbit.org/_eXt2d51LKHcP

    • 國中作法：https://makecode.microbit.org/_bCU1svW7b5fE

    • 高中作法：https://makecode.microbit.org/_JxVTomTAj0AY

    • 大學作法：https://makecode.microbit.org/_irbE3EA23K7P

• 由左而右、由上而下依序點亮每一顆燈，每亮燈間隔為1秒鐘

  • 一樣利用上面方式去推衍

  • 接下來會利用到迴圈裡又有另一層迴圈，這種迴圈叫做「巢狀迴圈」，外面的迴圈為「外迴圈」，被包在裡面的迴圈，稱為「內迴圈」，可把外迴圈看做是時鐘的分針，內迴圈是秒針，當內層迴圈執行一輪之後，外層迴圈才會進到下一項。

  • 巢狀迴圈 ：https://makecode.microbit.org/_gRWhw118HLiH

• 大家練習一下：

  • 由上而下、由左而右依序點亮每一顆燈

  • 依弓字型圖點亮每一顆燈 https://makecode.microbit.org/_LcLKRhgjAFyz

  • 畫出棋盤圖

  • 畫出X字型圖

  • 畫出Y字型圖

  • 畫出【流星雨】圖形 https://makecode.microbit.org/_MEqWDuY48a9r

• 透過本文的介紹，可以讓國中小學生【想辦法】在這小小的屏幕上畫出各種不同圖案來，這辦法就是【解題】的過程中，解題過程中會運用到各種【運算思維】的技巧，因此才會說【寫程式解題】是學習【運算思維】的最好方式，光如何點亮LED燈這單元就可突顯出micro:bit的價值了。

5.利用micro:bit玩遊戲

• 按A鍵、B鍵來左右移動角色

  • 首先先建立一個變數當角色

  • https://makecode.microbit.org/_cwTYuUTi5dk7

• 猴子接香蕉

  • 角色：一共只有兩個角色(猴子、香蕉)

  • 猴子：猴子的起始位置在(2,4)，猴子只在最下方一排（Y＝4），利用按A、B鍵來控制左右移動

  • 香蕉：香蕉的起始位置在(0,0)，一開始會隨機出現在上方不同的位置，然後往下移動

  • 猴子接到香蕉得1分

  • 猴子如果沒接到香蕉死1次，死5次就GAME OVER

  • https://makecode.microbit.org/_0iJF3tAcocwC
    

6.micro:bit教學別冊大放送

• 一共有5冊，只要使用主板，完全不用擴展板，如下：

  1. 玩轉microbit屏幕上的LED燈

     • 由左而右、由上而下依序點亮每一顆燈

     • 由上而下、由左而右依序點亮每一顆燈

     • 畫出弓字型圖

     • 畫出棋盤圖

     • 畫出X字型圖

     • 畫出【流星雨】圖形

  2. 玩轉microbit的內建感測器

     • 天黑請開燈

     • 簡易羅盤

     • 計步器

     • 水往低處流

     • 拍掌來開關燈

     • 天熱請開扇

     • 光影魔術手

     • 設計一個【水平儀】

  3. 玩轉microbit的廣播與藍牙

     • 心情傳送器

     • 會判斷勝負的猜拳遊戲

     • 師生互動答題機

     • 透過藍牙通訊進行近端互動

  4. 利用microbit玩遊戲

     • 按A鍵、B鍵來左右移動角色

     • 猴子接香蕉

     • 賽車遊戲

     • 認識陣列

     • 貪食蛇遊戲

  5. 利用microbit進行數理解題

     • 猜數字遊戲

     • 請問這個三位數奇數是不是質數？

     • 請問100~999的水仙花數有哪幾個？

     • 求兩數的最大公因數及最小公倍數？

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