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Scratch programming for elementary schools’ teachers
賴阿福台北市立教育大學 資訊科學系
2011/7/18~7/[email protected]
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Scratch • 演變來源:
– Logo : Turtle graphics (MIT Papert)– programmable bricks : LEGO MindStorms (MIT)– The building-block approach draws on previous research on LogoBlocks
(Begel, 1996) and Etoys (Steinmetz, 2001),• 特色:
– Building-block programming. Scratch programming will be based on a building-block Metaphor. Learners will drag-and-drop blocks from the library to create “stacks” (procedures) that govern behaviors of the object.
– Multiprocessing will be smoothly integrated into Scratch: different stacks of blocks will automatically execute in parallel.
– Programmable image processing– rich media
• Principal Investigators:– Mitchel Resnick, MIT Media Laboratory– Yasmin Kafai, UCLA– John Maeda, MIT Media Laboratory
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Examples of Scratch script• Turtle graphics• Loop control• 猜數值• 加法練習 : 亂數出題• 減法練習• 打擊魔鬼• Retrieve element from list• List 當題庫• Rolling ball• Ball game• Maze game• music• OX 棋
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Download Scratch 1.4• V
1.4 : http://info.scratch.mit.edu/Scratch_1.4_Download• V 2.0 beta
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Educational application
• Why learn programming?• Computer curriculum• Integration into teaching
– Math– Art– Music– literature
• Work creation tool in PBL– Game design– Story-telling
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操作介面 • 標題列:顯示軟體與檔案名
稱。 3• 功能表列:常用的存檔、開
新檔案、開啟舊檔與復原等功能。 4
• 指令分類區: Scratch 指令共分八類均在此區中。 5
• 程式積木區:依指令分類區點選的類別而出現對應的程式積木。 6
• 角色與舞台控制區:點選快速瀏覽區可顯示欲控制角色 ( 舞台 ) 之程式、造型( 背景 ) 與聲音的控制。 77
• 舞台區:動畫編輯的區域。• 舞台背景與角色快速瀏覽區:
舞台背景與角色切換的控制。
1
3
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第一次接觸 : 會塗鴉 (scratch) 的貓
• Two events:– main(),
onload– Click, onlcick
• Can we change drawing color?
Infinite loop
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Basic elements of programming• Structure programming
– Sequence– Iteration, repetition
• For, while, repeat until– Selection
• If else if … , • switch case
• Memory control– Variable,– Array, list
• Input /output – Console I/O– File I/O– Database
• Event– Keyboard– Mouse– Startup
• Function, method, subroutine, procedure– Caller– Callee
• Object (sprite, stage)– Method– Data (property)
In Scratch: no offered
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Loop control-1
• Question: 1+2+…+n=?• what’s wrong?• Similar to c
– For(i=0;i<n;i++, sum=sum+i) ;– For(i=0;i<n+1;sum=sum+I, i++) ;–
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Loop control-2
• Repeat { } until ();
•what’s wrong?
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Loop control-3
• Similar to While () { }
•what’s wrong?
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Loop control-4
• Question: 1+3+…+n=?
what’s wrong?
Handle error of input
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Loop control-5
• Question: n!=1*2*…*n=?
•what’s wrong?
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Features • Visualized programming environment
– Brick building and assembling– Syntax-error free– multithread
• Object-like :method for each object, we can clone them• Structured programming is convenient
– Iteration ( Loop): for, while, repeat…. utile– Sequence– Selection
• If, if..else• Not provide switch case
• Turtle geometry– LOGO
• System Function– Random, math
• User-defined function: Only for event driven function– Onload– Click event (belong to a object)– Multimedia rich environment
• Function communication: shared memory, message passing• Memory management is limit: Variable
– Not offered array, but provide list– String processing is limit– Array of object: not support
• File I/o is limit– The functions of Input, printf are limit
• Game element– Conflict detection
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Function communication
• shared memory, message passing
Object 1
messagebroadcast
Object 2
Object 3
Object n
accept
Globalvariable
Shared memory
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Scratch2Exe
• 將 Scratch 的 .sb 檔轉為 .exe(scratch2exe)
• 方法: http://cc1.shsps.kh.edu.tw/xoops/modules/tadnews/index.php?nsn=27
Scratch.sb .exe
scratch2exe
Web browserJava applet
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Turtle graphics
pendown
logo-1.sb
Main program Run this program
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variable
Size=input(“ 輸入移動步數” );
• Variable?– Where?– What purpose?
• Make a variable
FD size
logo-2.sb
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運算式
logo-3.sb
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猜數值• Random
• 提示輸入數值 ? 大或小• loop 停止條件• 猜的次數
guess-number-1.sb
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改變背景
1
4
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加法練習
ADD-drill1.sb
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減法練習
• 答案不可以為負數
sub-DR~1.sb
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減法練習 2
• 答錯須重新回答– 運用一變數 correct
• 中文變數
sub-DR~2.sb
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打擊魔鬼• 打擊者
– 按鍵控制– 廣播”發射子彈”
打擊魔鬼 1/fight-monster-1.sb
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bullet
• 接到” fire” 之廣播,發射子彈
• 判斷遇到邊緣或魔鬼
• 子彈之初始設定
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• 魔鬼須不斷上下移動
• 被打到時 : 消失、回到原點
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Retrieve element from list
• Why not work?
• List: 列表、串列– 替代 array
• 循序讀取
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List 當題庫
• 結構:題目 + 選項 + 答案• Other method: 運用 6 個 list ,分別存放題目、 4
個選項、答案 (parallel lists) list-process-1-2.sb
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亂數出題: list 放亂數不重複之題號
3 2 1 4 5
list-process-1-3.sb
1 2 3 4 5
3i 1 pick
Swap /exchange
rseq
rseq
不重複! (1..n)
2i 5pick
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亂數由題庫抽題
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Insertion sort
insertion-sort-1.sb
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Rolling ball
Direct=0 Direct=1
Direct=2Direct=3
第一象限第二象限
第三象限 第四象限
x
y
BALL-B~correct-1.sb
角色: ball
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Change ball’s direction
Direct=01
3Y>168
X>228
Direct=1 02
Y<-168X>228
Direct=2 31
Y<-168 X<-228
Direct=32
Y>168 0
X<-228
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Game of 桌球
• 角色: panel
由 ball detect collision
Score varaible
BALL-game-1.sb
角色 :panel
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Maze game-1
destination
Initial position
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Maze game-1( 續 )
• Game is over if time out
What’s wrong?
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Maze game-2 :第二關
換第二關背景Maze←2
maze-2.sb
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Maze game-2( 續 )
先上後下移動
先右後左移動舞台換背景
Direct :•sprite’s data member•Not global variable
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Maze game-2( 續 )
• Maze=1– 第一關
• Else (maze=2)– 第二關
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Maze game-2( 續 )
遇到 crab or ant, then die
二關之起始位置一樣
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打地鼠
• 地鼠被打到: record[i]=1
• End==1 : 6 隻地鼠全被打到
kill-mice/kill-mice-1.sb
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打地鼠 (ccont.)
hole1monster1
Die: object 之 data member, not a global variable
將 monster 放在 hole 上
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music
• note( 音符 ) 60 代表 Do(1) 、 62 Re(2) 、 64 Mi(3) 、 65 Fa(4) 、 67 Sol(5) 、69 La(6) 、 71 Si(7) 、 72 高音 Do(1*)
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Sing a song
• 每個音節有 2 拍,第一個音節就是Do Do 各半拍 (0.5 beats) ,然後 Do Mi 又各半拍 (0.5 beats) 。
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OX 棋• Use list “record” to record
player’ dice– 0: null– 1: user– 2: CAT
• Each dice: has 3 styles• Cat broadcast message “flip
i”, dice i will flip its style for CAT.
• User can click the dice to flip it.
• There are some drawbacks in it.– Please revise them.
ox-game-1.sb
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• Compute who is the winner?– Winner=0 (initial)
– Winner=1 (user)
– Winner=2 (CAT)
1 2 3
4 5 6
7 8 9
If (Record[1]=record[2] and record[2]=record[3]) {If record[1]=1 then winner=1;Else if record[1]=2 then winner=2; }
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• If winner is known, then this game is over!
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Method of dice
• Accept message to flip its style for CAT
• Click event: user clicks the dice to flip its style
1st dice
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BYOB
• Build Your Own Blocks (BYOB) 3.1– a modification of Scratch, made by the
Scratch Team member Jens and user bharvey.
– It includes many new features - from building your own blocks to Mesh. The primary focus for this Scratch modification is first-class data.
• Make a block•
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Programming pedagogy for elementary students
• Conventional method– Based on command– flowchart
• Project-based method– According to the need of project, then impart
command– Focus on analysis, design, coding, debug,
revise, elaborate• 眼高手低• Time is inefficient
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Resnick’s approach
• Mitchel Resnick