第一課 接蘋果一、教學目標： 1.知識與技能認識開源硬件。下載、安裝編程貓硬件助手，測試搖桿。用搖桿控制舞臺角色。2、 過程與方法演示中講解，激發學生學習興趣并樂于思考探究，實踐操作，鞏固所學。3、 情感態度價值觀引導學生養成良好的編程游戲習慣，樂于思考探究，學習新技術！二、教學重點：下載、安裝編程貓硬件助手，測試搖桿。用搖桿控制舞臺角色。三、教學難點：用搖桿控制舞臺角色。四、教學過程（一）導入：動畫演示用鍵盤玩“接蘋果”游戲和用搖桿玩“接蘋果”游戲！（二）講解新知識一 開源硬件 開源硬件是指全部資料都對外公開的硬件，允許任何人無償使用，包括硬件的電路圖、 軟件資料等。由于不受知識產權的限制，開源硬件的價格非常便宜，用戶非常多，特別適合青少年進行編程學習和創新實踐。Arduino是一款非常著名的開源硬件電子平臺。圖1-2就是一塊標準的Arduino UNO電路板。 用USB線將Arduino板和電腦連接起來，然后再將傳感器連接到Arduino板上，通過編程， 傳感器就可以控制舞臺角色玩出很多花樣來。 什么是傳感器？傳感器是一種用于感知外部信息的硬件設備。例如，搖桿是一種能夠感知我們搖動方向的傳感器。我們將搖桿連接到Arduino板上，通過編程，就可以用搖桿控制舞臺角色。 圖1-3是一個普通的搖桿。 圖1-3 搖桿控制器 搖桿的用途很廣，可以用來控制游戲畫面中的飛機，也可以用來控制真正的飛機。 那么，怎樣將搖桿連接到Arduino板上呢？ Arduino板上有很多可以插線的“輸入/輸出”針腳，稱為Arduino的I/O口（I/O即Input/ Output），各種傳感器都需要通過這些針腳與Arduino板相連。當然，這種連接太麻煩了。于是有人使用如圖1-4所示的面包板來連線。 圖1-4 利用面包板將LED燈連到Arduino主板 使用面包板連線也很麻煩，有人做了個將針腳轉換成RJ25（或RJ11）接口的轉接板，于是接線就變得簡單了。如圖1-5所示。 圖1-5 Arduino轉接板 還有人將Arduino板進行優化，直接將針腳接口改成了RJ25（或RJ11）。如圖所示： 圖1-6 個性化的Arduino板 總之，使用RJ25（RJ11）接口，大大地簡化了Arduino板的接線操作。小博士 Arduino是一款容易上手的開源電子平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板，俗稱主控板；軟件部分則是Arduino IDE，是對Arduino板進行程序開發的工具軟件。你只要在Arduino IDE中編寫程序代碼，將程序上傳到Arduino電路板后，程序便會告訴Arduino電路板要做些什么了。 二 軟件平臺 對Arduino板編程，可以使用Arduino IDE，但是使用Arduino IDE編程對學習者的要求比較高。近年，國內外出現了許多基于Arduino平臺的圖形化編程軟件，如DFRobot、Makeblock、Mixly、編程貓等，于是，針對開源硬件的編程變得簡單了。 本書使用編程貓的軟件平臺“源碼編輯器”進行編程。 使用“源碼編輯器”控制硬件，必須先安裝編程貓硬件助手。安裝方法如下： 第一步 下載編程貓硬件助手。 打開源碼編輯器，選擇“下載編程貓硬件助手”，如圖1-7所示。 圖1-7 下載編程貓硬件助手 第二步 安裝編程貓硬件助手。 在連接硬件之前，需要運行編程貓硬件助手。好了，現在讓我們來測試一下搖桿。 【例題1-1】測試搖桿值。 【操作步驟】 第一步 通過RJ連線，將搖桿接入主控板接口，然后用USB線將Arduino主控板與電腦連接（如圖1-8所示）。 圖1-8 連接硬件 第二步 打開源碼編輯器，點擊“添加硬件”，如圖1-9所示。 圖1-9 添加硬件 然后根據自己手上的硬件情況選擇積木塊，如圖1-10所示。 圖1-10 選擇設備積木塊 圖中的硬件分為兩類： 一類是Arduino，只要是基于Arduino的硬件都可以選擇Arduino。連接成功后在源碼編輯器的積木區會出現Arduino積木盒子，如圖1-11所示。另一類是具體品牌的硬件，如果手上的硬件品牌正好在上面出現了，應該選擇該品牌。連接成功后，在源碼編輯器的積木區會出現相應的積木盒子，如圖1-12所示。 圖1-12 第三步 新建變量“x值”和“y值”，將變量的值分別設置為搖桿上獲取到的數值，如圖1-13所示。 圖1-13 測試搖桿值 運行程序，分別向上、下、左、右搖動搖桿，可以看到變量“x值”和“y值”發生變化。 三 用搖桿控制舞臺角色 在上一冊，我們編寫了用鍵盤控制小車接蘋果的程序。現在，讓我們打開該程序，加上用搖桿控制小車接蘋果的積木，然后用搖桿來玩接蘋果的游戲！ 【例題1-2】修改接蘋果程序，用搖桿控制小車接蘋果。 【操作步驟】 第一步 打開源碼編輯器。 第二步 打開上冊“接蘋果”的程序。 第三步 添加硬件。 用USB線將Arduino主控板與電腦連接。 選擇適合自己硬件的積木盒子。選擇不同的硬件會出現不同的硬件編程積木盒子。如圖1-14所示。 圖1-14 選擇不同的硬件，對應不同的積木盒 第四步 編寫小車腳本。 檢查搖桿連在Arduino主板的哪個接口上，然后將積木塊上的接口調到與之對應。如圖1-15所示。 圖1-15 “小車”腳本8 當向左撥搖桿時，搖桿x軸上的值為048；當向右撥搖桿時，搖桿x軸上的值為 4896。因此，我們可以根據搖桿值的大小判斷搖桿的方向，控制角色運動。 運行程序，現在用搖桿就可以控制小車移動啦！ 小 技巧 如果所使用的硬件有專用的積木盒子，積木塊中的接口和主板上標注的 接口是一致的。 如果使用Arduino轉接板連線，由于Arduino的接口并沒有統一的使用規范，因此使用Arduino積木塊編程時，積木塊中的接口可能與Arduino轉接板上標注的接口不一致。這時就需要反復地改變積木塊中的接口，直到正確為止。 試一試 1參考例題1-2，完成用搖桿控制小車“接蘋果”程序。 2修改五年級上冊“飛翔吧，小鳥”程序，使用搖桿控制小鳥躲避障礙。五、板書設計：第一課 接蘋果 接 認識開源硬件。蘋 下載、安裝編程貓硬件助手，測試搖桿。果 用搖桿控制舞臺角色