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少儿人工智能趣味入门动画与游戏编程一本通

快学习教育　编著

01 准备开始

想自己动手设计游戏、创造动画场景或模拟实验吗？那就快来学习Scratch吧！Scratch是一款由麻省理工学院（MIT）设计开发的少儿编程工具。它的特点是采用图形化的编程方式，我们不需要编写具体的代码，只需要通过鼠标将积木块进行组合、嵌套，便能够实现程序化的操作，是不是很有趣呢？完成一个Scratch程序后，我们既可以将作品保存在计算机上，也可以上传到Scratch社区，分享给世界各地的小伙伴。下面让我们起航吧！

1.1使用Scratch离线版

Scratch分为在线版和离线版两种模式，在线版需要有稳定的网络支持，离线版则可以不依赖网络运行。这里先介绍如何安装Scratch 3.0离线版。
步骤 01
打开浏览器，在浏览器的地址栏中输入网址“scratch.mit.edu”，按下Enter键，进入Scratch的官网主页，如下图所示。

小提示
Scratch有3个版本，分别是1.4、2.0和3.0，3.0是目前最新的版本，相比前面版本功能更加强大。本书建议使用Scratch 3.0。
步骤 02
如果发现打开的网页是全英文的，根本看不懂，怎么办？不用着急，可以修改网页的显示语言为中文。在主页底部找到一个下三角按钮，单击该按钮后，在弹出的列表里拖动滚动条，再单击“简体中文”选项，如下图所示。

步骤 03
此时网页语言已经变为简体中文了，返回至网页顶端查看网页内容，如下图所示。

小提示
改变语言类型后，在网页上看到的英文是Scratch官网发布的新闻或国外用户分享的作品。
步骤 04
再次将网页拉到底部，找到“支持”栏目下方的“离线编辑器”，单击该链接，如下图所示。

步骤 05
打开“离线编辑器”网页，根据自己的计算机操作系统选择好系统类型（本书以Windows 10为例进行操作），然后单击“下载”按钮，如下图所示，将下载的.exe文件保存在自己的计算机中。

小提示
Scratch 3.0只支持Windows 10或macOS 10.13及更高版本的操作系统，而Scratch 1.4和Scratch 2.0则支持Windows 7之后的Windows操作系统及mac OS，大家可以根据实际情况来选择对应的安装文件。
步骤 06
在计算机中找到并双击下载好的安装包文件，依照安装提示，安装Scratch 3.0，如右图所示。

小提示
Scratch 3.0默认安装在C盘。
步骤 07
安装完成后，可以在计算机桌面上找到Scratch Desktop（即Scratch 3.0）的快捷方式图标，双击图标，如右图所示，即可启动程序。启动后的初始界面如下图所示。

小提示
如果使用Scratch离线版，请注意保存你的作品。

1.2使用Scratch在线版

如果使用的网络比较稳定、可靠，只需输入网址，就能随时随地使用Scratch。
步骤 01
打开Scratch官网主页，单击“创建”菜单或“开始创作”按钮，如下图所示，即可进入Scratch 3.0在线版的界面。

步骤 02
进入Scratch 3.0在线版后，会发现在线版的界面和离线版的界面略有差别。在线版界面中增加了“加入Scratch”与“登录”的快捷按钮，如下图所示，用于将作品上传至Scratch社区，与世界各地的朋友分享，下一节将详细介绍如何进行分享。

1.3加入社区分享作品

如果想与世界各地的小伙伴分享自己的作品，也想见识见识其他小伙伴的作品，可以加入Scratch社区，尽情地和世界各地的小伙伴交流。

1.3.1加入社区并登录

加入社区需要注册个人账号，账号的注册根据要求依次填写相关信息即可。
步骤 01
打开Scratch官网主页，单击页面右上角的“加入Scratch社区”链接，如下图所示。

步骤 02
在弹出的“加入Scratch”对话框中注册Scratch账号。根据对话框中的说明文字依次填写信息并单击“下一步”按钮，如右图所示，最终完成账号的注册。

步骤 03
单击页面右上角的“登录”链接，使用注册时填写的用户名和密码登录账号后，单击“创建”菜单，如下图所示，就可以开始编程，并分享到Scratch社区中了。

1.3.2分享作品

使用Scratch在线版编辑好作品之后，可以分享到Scratch社区，让世界各地的小伙伴都能看到你的作品，并且能改编你的作品。
步骤 01
在Scratch在线版中编辑好作品后，在页面顶端单击“分享”按钮，如下图所示。

步骤 02
此时会跳转到新的页面，如下图所示，屏幕上出现“分享为快乐之本！……”这句话后，表示已经分享成功了。在该页面中还可以填写所分享作品的相关信息，包括“操作说明”“备注与谢志”等，帮助其他用户了解你的作品。在作品下方还有“”“”等信息，可以看出有多少用户“喜欢”或“收藏”了你的作品。

小提示
在Scratch离线版中制作好作品后，如果要分享到社区，需先使用“文件>
保存到电脑”菜单命令将作品保存为*.sb3文件，再在浏览器中打开并登录Scratch在线版，使用“文件>从电脑中上传”菜单命令将刚才保存的文件上传到Scratch在线版中，然后就可以使用上面讲解的方法进行分享了。

1.4初识Scratch 3.0用户界面

Scratch 3.0的用户界面如下图所示，主要包含2个板块和6个区域。2个板块分别是菜单栏（语言设置和文件操作等）和标签栏（不同选项卡的切换）。6个区域从左往右依次是：积木分类区（选择积木块的类别的区域）、积木选择区（选择单个积木块的区域）、脚本区（组合积木块的区域）、舞台（展示程序运行结果的区域）、角色列表（设置角色的区域）、舞台列表（设置舞台背景的区域）。下面分别介绍各板块和区域的功能。

1.4.1菜单栏

菜单栏包含菜单、“文件”菜单、“编辑”菜单、“教程”菜单，如下图所示，分别用于修改界面语言、执行文件的基本操作、设置编辑模式、观看官方教学视频。下面逐一介绍这些菜单的功能。

菜单
单击菜单，在弹出的列表中可以根据需要选择Scratch的界面语言，如右图所示，本书默认选择“简体中文”选项。

“文件”菜单
单击“文件”菜单，在弹出的菜单中可以选择执行文件的基本操作，如右图所示。可以创建新的作品，也可以将编写的作品保存在计算机中，或者上传计算机中保存的作品。

“编辑”菜单
单击“编辑”菜单，可以恢复误删的角色及打开加速模式，加快程序的运行速度，如右图所示。

“教程”菜单
单击“教程”菜单，会进入“选择一个教程”界面，如下图所示。这个界面中有多种类型的教学视频，我们可以通过观看这些视频来学习Scratch的编程方法。

1.4.2标签栏

标签栏中显示了三个选项卡标签，单击某个标签即可切换到对应的选项卡下执行操作。要注意的是，标签栏的内容并不是固定不变的。当选中的是某个角色时，标签栏的选项卡标签分别是“代码”“造型”“声音”，如下左图所示；当选中的是舞台背景时，标签栏的选项卡标签分别是“代码”“背景”“声音”，如下右图所示。下面分别介绍各个选项卡的功能。

“代码”选项卡
“代码”选项卡是角色和舞台背景共有的。我们先选中角色列表中的某个角色或舞台列表中的某个舞台背景，然后单击“代码”标签，默认便会出现积木分类区、积木选择区和脚本区，如下图所示。这三个区非常重要，在后面会详细介绍。

小提示
角色和舞台背景的积木选择区的区别在于，角色的积木选择区会显示“运动”模块的积木块，舞台背景的积木选择区则不显示“运动”模块的积木块。
“造型”选项卡
“造型”选项卡是角色特有的选项卡，只有选中角色后才会出现。单击“造型”标签，展开的选项卡界面如下图所示。下面简单介绍其中主要区域的功能。

工具 1:造型列表。造型列表用于罗列当前角色所有造型的缩略图，即角色能够呈现的效果。造型越多，角色在舞台上能够呈现的效果也就越多。

工具 2: 绘图工具栏。使用绘图工具栏中的工具，可以在绘图区绘制造型或改变造型的外观。Scratch中的图像模式有矢量图和位图两种，两种模式下显示的绘图工具栏不同。以矢量图模式为例，绘图工具栏中各工具的功能如下图所示。

工具 3: 图像模式设置按钮。用于切换角色造型的图像模式，有矢量图和位图两种模式。我们在制作项目时，大部分情况下都是使用矢量图模式。
矢量图与分辨率无关，可以将它缩放到任意大小，图像的清晰度都不会受到影响，如下图所示。

位图是由一个个像素点组成的。当放大图像时，像素点也被放大，但每个像素点表示的颜色是单一的，所以在图像边缘会出现锯齿，图像会显得模糊，如下图所示。

“声音”选项卡
“声音”选项卡也是角色和舞台背景共有的，如下图所示。选中角色或舞台背景后，可以在“声音”选项卡中为角色或舞台背景添加音效，得到更具特色的程序运行效果。

自带声音库和外部音效是现成的声音素材，可以直接添加和使用。如果在自带声音库和外部音效中都找不到合适的音效，还可以自己录制。首先在计算机上连接麦克风，再将鼠标指针移动到“选择一个声音”按钮上，在弹出的列表中单击“录制”按钮，如下左图所示。在弹出的“录制声音”界面中单击“录制”按钮，如下右图所示，即可开始录制声音。

“背景”选项卡
这是舞台背景特有的选项卡。选中一个舞台背景，然后单击“背景”标签，展开“背景”选项卡，其界面整体与“造型”选项卡的界面相似，区别在于左下角的按钮不是“选择一个造型”，而是“选择一个背景”，如下图所示。

1.4.3积木分类区和积木选择区

在积木分类区中可以看到，Scratch中的积木块按照功能分为9大模块，每个模块都有一种专属的颜色，如下左图所示。在积木分类区中单击任意一个模块，右侧的积木选择区中会自动跳转显示该模块下的积木块，如下右图所示，这些积木块便是Scratch脚本的组成元素。

Scratch的积木块除了按照功能分类，还可以按照编辑类型分为3类，下面分别进行介绍。
类型 1: 纯文本积木块。不能编辑，只能直接使用，如右图所示。

类型 2： 可以编辑的积木块。包含可以直接输入数字的带框积木块（见右图）和带有下三角按钮的积木块（见下左图），以及两者皆有的积木块（见下右图）。

类型 3： 嵌套型的积木块。不能单独使用，需要配合其他积木块一起使用，如右图所示。

在积木分类区的底部还可以看到一个“添加扩展”按钮，它用于添加扩展模块，下一小节将介绍几个较常用的扩展模块。

1.4.4扩展模块

Scratch 3.0和Scratch 2.0之间除了用户界面的区别以外，还有一个更大的区别在于，Scratch 3.0中的“画笔”和“音乐”功能位于积木分类区下方的“添加扩展”中，如下图所示，而Scratch 2.0是直接放在了积木分类区。

单击“添加扩展”按钮，在弹出的界面中可以查看并选择扩展模块，如下图所示。下面简单介绍几个常用的扩展模块。

画笔
和绘图区的“画笔”有所不同，“画笔”扩展模块是一系列用于在舞台上绘画的积木块，如右图和下图所示。需要将这些积木块在脚本区进行组合嵌套，运行后才能实现画笔绘制的效果。

试一试
为小猫角色添加如下左图所示的积木组，运行程序，就能将小猫当做画笔，在舞台上画出一个五角星，绘制效果如下右图所示。

音乐
“音乐”扩展模块和积木选择区的“声音”模块在功能上完全不同，它的积木块是用于自由演奏音乐的。有各种击打节拍的乐器、所有的标准音符，有各种演奏曲目的乐器，还可以自由定义音乐的演奏速度，如下图所示。

文字朗读
“文字朗读”扩展模块中的积木块可以让Scratch把我们指定的文字内容用语音朗读出来，并且可以切换嗓音的类型及朗读的语言类型，如下图所示。

翻译
“翻译”扩展模块中的积木块可以把指定的内容翻译成其他语言。可以根据需要，在程序中穿插一个翻译积木块，将某些内容翻译成其他语言，如下图所示。
在前一个框中输入想要翻译的内容，单击后一个框的下三角按钮，在弹出的列表中可以切换翻译的语言类型

1.4.5脚本区

脚本区就是编写程序的地方。在Scratch中编程，其实就是在这个区域中将积木块组合起来，形成一个个积木组。下面来了解一下如何在脚本区中操作积木块吧。
积木块的添加
选中要编写脚本的角色或舞台背景，然后单击积木分类区中的某个模块，在右侧的积木选择区中，使用鼠标单击并拖动一个积木块到脚本区，然后释放鼠标，如下图所示。

积木块的删除
如果不小心把不需要的积木块添加到了脚本区，应该怎么办呢？不要着急，下面就来介绍删除积木块的方法。
方法 1：单击“删除”命令
右击需要删除的积木块，在弹出的快捷菜单中单击“删除”命令，如下左图所示，该积木块就从脚本区消失了，如下右图所示。

方法 2：将要删除的积木块拖动到积木选择区任意处，然后释放鼠标，即可将该积木块从脚本区中删除，如下图所示。

积木块的组合
Scratch之所以能够编写出很多好玩的游戏，靠的就是积木块之间的各种组合，让它们能够相互协作，发挥作用。积木块的组合方式有3种—层叠式、嵌套式、镶嵌式。
方式 1
层叠式。层叠式组合就是将积木块一层一层地叠放起来，如右图所示。

方式 2
嵌套式。嵌套式组合分为两种：一种是单层嵌套，指的是嵌套的积木块只有一个，如下左图所示；另一种是多层嵌套，指的是嵌套的积木块有两个或两个以上，如下右图所示。

方式 3
镶嵌式。镶嵌式组合是指将一些积木块镶嵌在其他积木块的输入框或专门用于镶嵌的六边形条件框中，如下图所示。

积木组和积木块的复制
在Scratch中编程时，通常会用到较多的积木组。当需要添加多个同样的积木组时，若每次都逐个添加积木块并进行组合，会非常耗费时间，最简便的方式就是直接复制积木组。
选中积木组的第一个积木块，右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击“复制”命令，如右图所示，这时在脚本区会出现一个完全相同的积木组，如下图所示。用类似的方法还可以复制单个积木块。

脚本区的辅助设置
如右图所示，在脚本区的右上方有一个半透明显示的角色缩略图，这个缩略图表示当前选中的角色，即当前是在为此角色编写脚本。当舞台上的该角色发生造型变化时，这个缩略图也会随之变化。在脚本区的右下方，还有三个圆形的按钮，用于修改脚本区积木块的显示大小，分别是放大、缩小和还原。

1.4.6舞台

舞台是展示程序运行效果的场所。创建新作品时，会有一个默认的舞台背景（纯白色背景）和一个默认的“角色1”（小猫）。整个舞台处在一个长480步、宽360步（每1个单位就是1步）的坐标系下，中心点坐标为（0，0），如下图所示。

利用舞台右上角的界面布局选项按钮可以调整舞台大小。如下图一所示为初始的舞台大小，单击舞台右上角的按钮，界面布局会变为如下图二所示的效果。可以看到舞台及其下方的角色列表、舞台列表变小，脚本区则相应扩大，为编程提供了更大的操作空间。单击舞台右上角的按钮，可以将舞台大小恢复为初始状态。

1.4.7角色列表

角色列表位于舞台正下方，所有角色的缩略图都会显示在这个区域中，还可以在这个区域中添加或删除角色，修改角色的名称、坐标（位置）、大小、面朝方向，以及设置角色是否显示在舞台上。
添加角色
添加角色的方式有两种：一种是在角色库中选择角色，另一种是从本地计算机文件夹中选择素材上传。
方法 1
添加角色库中的角色。将鼠标指针移动到角色列表右下方的“选择一个角色”按钮上，在弹出的列表中单击“选择一个角色”按钮，如右图所示。