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Maker教育的程式工具:Scratch與外部感應器

Scratch是一個豐富的多媒體學習環境,可以整合聲音、音樂與圖片,利用物件導向程式設計的概念,設計動畫與遊戲等,在主題的發展上更為寬廣。Scratch與外部感應器對資訊教育注入一種可能性,透過硬體與軟體的連結,讓學生能夠實作互動控制,不僅增加軟硬體的知能,更能夠提升學生在生活上的創意
 
 
 
Scratch簡介

Scratch是一種程式語言,也是一個程式設計的環境,它是Mitchel Resnick率領的麻省理工學院團隊所開發,Scratch採用物件導向程式設計的概念,操作介面分成四個區塊:角色區、指令區、腳本區與舞台區(圖1)。Scratch是一個豐富的多媒體學習環境,可以整合聲音、音樂與圖片,利用物件導向程式設計的概念,設計動畫與遊戲等,在主題的發展上更為寬廣。
 
Scratch與外部感應器

隨著Scratch這幾年來的發展,它的擴充性逐漸增加,提供多種與硬體結合的可能性,除了Scratch官方支援的PicoBoard與LEGO WeDo外,在Scratch論壇中還介紹Arduino與Kinect等外接式硬體,這些硬體內建不同的感應器,能夠對於外在環境的變化進行偵測,或是不同的輸出裝置,增加Scratch在實體運算的可能性。這些外部裝置與Scratch專案結合併不困難,通常需要安裝硬體的驅動程序、中介程序或是寫入韌體。Scratch官方支援的PicoBoard與LEGO WeDo套件較為容易,以在Scratch 2.0版為例,在安裝驅動程式後,只要在指令區選擇「更多積木」,點選「加入擴充功能」之後,即可以選擇要連接的硬體(圖2)。

對於具有廣大使用者的Arduino,Scratch並未提供官方支援,但是可以第三方的中介程式,很容易地寫入韌體並且使用Scratch的程式區塊,目前常用的中介程式有宇宙機器人的Transformer(圖3)以及Chrome應用程式─ WFduino(圖4)均為台灣社群成員所開發的中介程式,免費提供Arduino使用者利用Scratch進行程式設計。
以下茲就可搭配Scratch程式設計的外部感應器進行簡單的介紹:   

一、PicoBoard

PicoBoard屬於開放硬體,共有五種不同的感應器:按鈕、滑桿、聲音偵測器、光線偵測器與四個電阻偵測器(圖5)。

二、LEGO WeDo
LEGO WeDo屬於樂高系列產品,有兩種感應器:傾斜與距離,與一個輸出裝置:馬達。使用者可以利用積木製作造型,再利用這三種感應器製作出有趣的互動專案(圖6)。

三、Arduino
Arduino屬於開放硬體,有不同型號的開發板,可以利用擴充板(圖7)或是麵包板,以拼裝的方式與輸出、輸入模組(圖8)連接。

四、Kinect
Kinect可將身體動作精準地反映到遊戲中,Stephen Howell撰寫Kinect與Scratch的中介程式,能夠很方便地在Scratch程式中利用Kinect所回傳的身體各部位座標資訊進行程式設計(圖9)。

Scratch與外部感應器對資訊教育注入一種可能性,透過硬體與軟體的連結,讓學生能夠實作互動控制,不僅增加軟硬體的知能,更能夠提升學生在生活上的創意。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

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