用Scratch 學程式！ ：融合遊戲、藝術、科學、數學的視覺化導引

名人推薦：專業推薦(依姓氏筆畫排序)

國立清華大學學習科學與科技研究所教授林秋斌

臺北市日新國小校長、臺北市資訊輔導團主任輔導員林裕勝

臺北市立南港高中資訊教師高慧君

國立臺中教育大學科學教育與應用學系教授許良榮

書評

以程式玩遊戲，能訓練邏輯思考與創造力，輕鬆易學的一本書！

~~國立臺中教育大學科學教育與應用學系教授許良榮

第1章準備開始

你想自己動手創作遊戲、動畫故事、教學工具或科學模擬實驗嗎？那就快來學習Scratch 吧！ Scratch 是圖形化程式設計語言，可以快速實現上述程式。本章將簡單對其進行介紹，內容包括：

-初識 Scratch 的程式設計環境

-學習不同類型的程式積木

-創作第一個 Scratch 遊戲

當完成一個Scratch 程式時，你可以把它儲存到電腦，或者直接上傳到Scratch 官網。（官網上的其他使用者可以給你的程式留言甚至進行再創作。）

有沒有很激動？ OK，讓我們起航吧！

什麼是 Scratch

電腦程式本質上就是一系列指令的集合，它能告訴電腦要做什麼。通常，我們使用程式設計語言寫下這些指令，當然Scratch本質上也是這樣。

大部分程式設計語言都是文字類型的，這就意味著你需要輸入如下神秘的英文。

對初學者來說，學習這些程式設計語言並了解它們的語法規則是非常困難的。但是Scratch 不同，因為它不是文字類型的，而是一種視覺化的程式設計語言。Scratch 誕生於麻省理工學院（MIT）媒體實驗室，設計它的初衷就是為了更加容易地學習程式設計，也讓學習過程更加有趣。

創作Scratch 程式無須輸入任何複雜的命令或者程式碼，你要做的僅僅是連接一些圖形化的程式積木。若不懂的話，我們來看一個簡單的程式，如圖1-1 所示。

圖1-1： 當執行這個Scratch 程式積木後，貓咪會說「Hello!」，文字顯示在文字對話框中

圖1-1 中的貓咪被稱為角色，它能理解並執行你所發出的指令。紫色的程式積木就是一個指令，它命令貓咪在文字對話框中顯示「Hello!」。本書中的大部分程式都包含多個角色，你可以使用各種程式積木讓角色移動、旋轉、說話、演奏音樂甚至做數學題。

創作Scratch 程式需要將各種不同顏色的程式積木嵌合在一起，就像玩拼圖或樂高積木一樣。嵌合在一起的多塊積木被稱為腳本。圖1-2 展示了一段腳本，其功能是連續四次改變角色（Cat）的顏色。

在這段腳本中，角色每次改變顏色時都會等待1 秒。

試一試 1-1

雖然我們從未討論過圖1-2 中積木的含義，但你可以仔細閱讀一下，看看這些積木的組合，嘗試指出腳本中哪些積木讓貓咪改變了顏色。（提示：第一個紫色積木效果清除使貓咪的顏色還原為最初的顏色。）如果我們移除了等待⋯秒這塊積木，你能想像執行後的結果嗎？

這本書講解的Scratch 版本為發行於2013 年5 月的Scratch 2。該版本允許你直接在網路瀏覽器中創作Scratch 專案，因此，你不需要安裝任何軟體，本書也將使用線上版本進行創作。現在你已經明白什麼是Scratch 了嗎？下面開始我們的程式設計之旅吧！

Scratch 程式設計環境

如何開啟Scratch 呢？首先進入Scratch 的官方網站（http://scratch.mit.edu/），然後點擊創造（Create） 連結，進入Scratch專案編輯器，界面如圖1-3 所示。

圖1-3大致包含三個部分：左上方的舞台、左下方的角色列表、右邊與腳本相關的區域（包括積木區和腳本區）。標籤頁中除了程式標籤頁，還包括造型標籤頁和音效標籤頁，我們將在後面討論這些標籤頁。如果你已經登入Scratch 官網，那麼在右下方還能

看到背包功能，它能分享你的專案，並使用現有專案中的角色和腳本。

下面讓我們快速瀏覽一下這三個部分吧！

舞台

舞台是角色進行移動、繪畫、互動的場所。舞台寬為480點長、高為360 點長，如圖1-4 所示。舞台的中心點是x=0 和y=0。

我們發現在舞台的下方顯示了游標 (x, y) 的座標值，當游標在舞台上移動時，數字會不斷地改變。透過這種方式便能得知游標在舞台上的座標。

再來看看舞台上方的功能。展示模式會隱藏所有的腳本和程式設計工具，並將舞台放大到全螢幕。編輯框v 顯示目前專案的名稱。綠旗和停止按鈕可以啟動或停止程式。

試一試 1-2

在舞台上移動游標，仔細觀察游標 (x, y) 的座標值。如果游標超過了舞台的邊緣，數值會發生什麼變化呢？我們再切換到展示模式，舞台又有什麼變化呢？如果要退出展示模式，可以點擊展示模式中左上角的圖示或按Esc鍵。

角色列表

在目前專案中，所有的角色名稱及其縮圖都會顯示在角色列表中。一個新的Scratch 專案包含一個白色的舞台和一隻貓咪造型的角色，如圖1-5 所示。

你可以透過角色列表上方的四個按鈕，對目前專案添加新的角色：Scratch 的範例庫、內建的繪圖編輯器（你可以在這裡手繪一個造型）、連接到電腦的攝影裝置w，或者是使用你電腦中的素材。

試一試 1-3

嘗試使用角色列表上的各種按鈕，添加一些角色到目前專案中。你也可以拖曳角色縮圖改變角色列表的排放順序。

每一個角色都有專屬於自己的腳本、造型、音效。有兩種方法可以查看它們：一是點擊角色列表中的角色縮圖；二是雙擊舞台中的角色。目前已經選取的角色在角色列表中會以藍框顯示。

當選取某個角色後，只需要在標籤頁中切換，就能看到其腳本、造型、音效，這些標籤頁在稍後會詳細講解。若用滑鼠右鍵點擊（Mac 可以使用Ctrl + 點擊）角色1 的縮圖，你將會看到如圖1-6所示的選單。

複製選項將複製目前角色並命名為不同的名稱。刪除選項v 能將該角色從列表中刪除。儲存到電腦選項可以把角色在你電腦儲存為.sprite2 格式（如果要匯入角色到專案中，點擊圖1-5 的「從電腦中挑選角色」按鈕）。隱藏／顯示選項可以顯示或隱藏舞台中的角色。

第1章準備開始

你想自己動手創作遊戲、動畫故事、教學工具或科學模擬實驗嗎？那就快來學習Scratch 吧！ Scratch 是圖形化程式設計語言，可以快速實現上述程式。本章將簡單對其進行介紹，內容包括：

-初識 Scratch 的程式設計環境

-學習不同類型的程式積木

-創作第一個 Scratch 遊戲

當完成一個Scratch 程式時，你可以把它儲存到電腦，或者直接上傳到Scratch 官網。（官網上的其他使用者可以給你的程式留言甚至進行再創作。）

有沒有很激動？ OK，讓我們起航吧！

什麼是 Scratch

電腦程式本質上就是一系列指令的集合，它能告訴電腦...

為了研究Scratch 教學，我蒐集了國內外的Scratch 書籍，很多都流於食譜式教材，就是用一個個案例來呈現Scratch 的功能，但是案例間缺乏觀念的陳述，所以學生往往只能依樣畫葫蘆，不能夠將知識遷移到新案例中。部分Scratch 書籍則流於操作手冊，鉅細靡遺地介紹各種積木，但是缺乏程式設計的內涵。而這本原文書是我覺得寫得比較好的一本，很開心看到它被翻譯成中文版，讓更多學生能夠透過它認識Scratch 的各種可能性。

其實Scratch 本身就設計得很好，厲害的學生自己探索就能夠寫出不錯的作品，但是光靠探索，學生只是個工匠，東拼西湊地解決問題，而本書提供了很好的知識架構，讓學生可以將自己會做的事加以正規化，了解如何以電腦科學的角度來陳述與解決問題。對於那些需要引導的學生，本書也提供了許多範例來豐富學生的經驗，此外，本書設計了許多精美的圖文解釋來輔助學生理解程式碼的功用，相當難得。

Scratch 要學得好，除了有好書的加持很重要外，學生本身的創作慾望也很重要。因為心中有想要創作的目標，配合Scratch提供的積木來表達，透過書籍的引導，逐步掌握與電腦溝通的能力，進而透過電腦來與外在世界互動，這個過程所產生的樂趣，正是支持學生不斷往前學習的動力。

台北市立南港高中高慧君

為了研究Scratch 教學，我蒐集了國內外的Scratch 書籍，很多都流於食譜式教材，就是用一個個案例來呈現Scratch 的功能，但是案例間缺乏觀念的陳述，所以學生往往只能依樣畫葫蘆，不能夠將知識遷移到新案例中。部分Scratch 書籍則流於操作手冊，鉅細靡遺地介紹各種積木，但是缺乏程式設計的內涵。而這本原文書是我覺得寫得比較好的一本，很開心看到它被翻譯成中文版，讓更多學生能夠透過它認識Scratch 的各種可能性。

其實Scratch 本身就設計得很好，厲害的學生自己探索就能夠寫出不錯的作品，但是光靠探索，學生只是個工匠，東拼西湊地解...

為什麼我們要學習程式設計？為什麼歐美發達國家的孩子更具有創造力？為什麼我們的青少年教育總是家長談起的話題？帶著一系列的問題，我便開始尋找答案。微軟創始人比爾．蓋茲曾說過孩子的程式設計要從小開始，從興趣出發，透過電腦程式設計來培養創造力，未來我們的下一代才具有競爭力。為此，歐美發達國家掀起一股青少年學習電腦程式設計的浪潮。

Raspberry Pi（中文名為「樹莓派」，簡寫為RPi）是一款信用卡大小的卡片式電腦，自2012 年問世以來，受眾多電腦發燒友和創客的追捧，曾經一「派」難求。樹莓派基金會創始人Eben Upton 為了改變青少年對電腦程式設計缺乏興趣這一現狀，他創造出了樹莓派，希望透過它能夠激勵更多的青少年將電腦程式設計從小視為愛好，未來可以發展成職業。

樹莓派作為一種教學工具，鼓勵青少年展開各種電腦實驗，透過對樹莓派的使用研究，本人發現其安裝了各種程式設計語言的直譯器和編譯器，對青少年可以使用樹莓派系統中安裝好的Scratch 這款圖形化程式設計軟體進行程式設計。

Scratch 是由麻省理工學院（MIT）媒體實驗室所開發的一款針對青少年的圖形化簡易程式設計軟體。使用者只需將色彩豐富的程式積木進行組合，便可創作出多媒體程式、互動遊戲、動畫故事等作品。近幾年本人一直從事Arduino 程式設計課的研究工作，研究中發現中小學生使用C 語言程式設計難度較大，許多學生受困於語法的規則和演算法，無法理解程式之間的邏輯關係，一般的程式語言均採用英文編寫，又增加了學習難度。而對於使用Scratch 的學生來說，他們覺得程式設計就像是在設計一款遊戲或者編寫動畫故事。他們不需要撰寫複雜的文字語法，只需要透過指令流程安排和一連串程式積木的組合，就可以在短時間內完成有趣的遊戲和動畫設計。目前Scratch 已翻譯成四十多種語言在全球使用，最新推出的Scratch 2.0 版本更可直接在網路瀏覽器上執行。

關於本書

縱覽中國現有關於Scratch 的圖書，本人發現講解Scratch 2.0的並不多，能夠以專案為導向並解釋程式設計概念，有問有答的圖書就更少。本人有幸先於廣大讀者讀到本書英文版Learn to Program with Scratch，透過閱讀發現，本書內容編排難度適中，非常適合中學生閱讀，可作為中學教育教材或學生自學手冊，同時也可以作為大學選修課輔助教材，實用性較強。

因本書涉及圖片與文字混編較多，書中難免會出現疏漏與錯誤，值此出版之際，本人特別希望透過本書來喚醒更多的青少年從小喜歡程式設計，熱愛創造，未來成為一個能夠改變世界的科學家。

奧松機器人創始人、資深創客

于欣龍

為什麼我們要學習程式設計？為什麼歐美發達國家的孩子更具有創造力？為什麼我們的青少年教育總是家長談起的話題？帶著一系列的問題，我便開始尋找答案。微軟創始人比爾．蓋茲曾說過孩子的程式設計要從小開始，從興趣出發，透過電腦程式設計來培養創造力，未來我們的下一代才具有競爭力。為此，歐美發達國家掀起一股青少年學習電腦程式設計的浪潮。

Raspberry Pi（中文名為「樹莓派」，簡寫為RPi）是一款信用卡大小的卡片式電腦，自2012 年問世以來，受眾多電腦發燒友和創客的追捧，曾經一「派」難求。樹莓派基金會創始人Eben Upton 為了改...

第1 章：準備開始
第2 章：動作和繪圖
第3 章：外觀和音效
第4 章：程序
第5 章：變數
第6 章：用邏輯做決定
第7 章：重複:深入迴圈
第8 章：字串處理
第9 章：清單

第1 章：準備開始
第2 章：動作和繪圖
第3 章：外觀和音效
第4 章：程序
第5 章：變數
第6 章：用邏輯做決定
第7 章：重複:深入迴圈
第8 章：字串處理
第9 章：清單