少兒人工智能趣味入門動畫與遊戲程式設計一本通
快學習教育 編著
01 準備開始
想自己動手設計遊戲、創造動畫場景或模拟實驗嗎？那就快來學習Scratch吧！Scratch是一款由麻省理工學院（MIT）設計開發的少兒程式設計工具。它的特點是采用圖形化的程式設計方式，我們不需要編寫具體的代碼，隻需要通過滑鼠将積木塊進行組合、嵌套，便能夠實作程式化的操作，是不是很有趣呢？完成一個Scratch程式後，我們既可以将作品儲存在計算機上，也可以上傳到Scratch社群，分享給世界各地的小夥伴。下面讓我們起航吧！
1.1使用Scratch離線版
Scratch分為線上版和離線版兩種模式，線上版需要有穩定的網絡支援，離線版則可以不依賴網絡運作。這裡先介紹如何安裝Scratch 3.0離線版。
步驟 01
打開浏覽器，在浏覽器的位址欄中輸入網址“scratch.mit.edu”，按下Enter鍵，進入Scratch的官網首頁，如下圖所示。
小提示
Scratch有3個版本，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強大。本書建議使用Scratch 3.0。
步驟 02
如果發現打開的網頁是全英文的，根本看不懂，怎麼辦？不用着急，可以修改網頁的顯示語言為中文。在首頁底部找到一個下三角按鈕，單擊該按鈕後，在彈出的清單裡拖動滾動條，再單擊“簡體中文”選項，如下圖所示。
步驟 03
此時網頁語言已經變為簡體中文了，傳回至網頁頂端檢視網頁内容，如下圖所示。
改變語言類型後，在網頁上看到的英文是Scratch官網釋出的新聞或國外使用者分享的作品。
步驟 04
再次将網頁拉到底部，找到“支援”欄目下方的“離線編輯器”，單擊該連結，如下圖所示。
步驟 05
打開“離線編輯器”網頁，根據自己的計算機作業系統選擇好系統類型（本書以Windows 10為例進行操作），然後單擊“下載下傳”按鈕，如下圖所示，将下載下傳的.exe檔案儲存在自己的計算機中。
Scratch 3.0隻支援Windows 10或macOS 10.13及更高版本的作業系統，而Scratch 1.4和Scratch 2.0則支援Windows 7之後的Windows作業系統及mac OS，大家可以根據實際情況來選擇對應的安裝檔案。
步驟 06
在計算機中找到并輕按兩下下載下傳好的安裝封包件，依照安裝提示，安裝Scratch 3.0，如右圖所示。
Scratch 3.0預設安裝在C槽。
步驟 07
安裝完成後，可以在計算機桌面上找到Scratch Desktop（即Scratch 3.0）的快捷方式圖示，輕按兩下圖示，如右圖所示，即可啟動程式。啟動後的初始界面如下圖所示。
如果使用Scratch離線版，請注意儲存你的作品。
1.2使用Scratch線上版
如果使用的網絡比較穩定、可靠，隻需輸入網址，就能随時随地使用Scratch。
打開Scratch官網首頁，單擊“建立”菜單或“開始創作”按鈕，如下圖所示，即可進入Scratch 3.0線上版的界面。
進入Scratch 3.0線上版後，會發現線上版的界面和離線版的界面略有差别。線上版界面中增加了“加入Scratch”與“登入”的快捷按鈕，如下圖所示，用于将作品上傳至Scratch社群，與世界各地的朋友分享，下一節将詳細介紹如何進行分享。
1.3加入社群分享作品
如果想與世界各地的小夥伴分享自己的作品，也想見識見識其他小夥伴的作品，可以加入Scratch社群，盡情地和世界各地的小夥伴交流。
1.3.1加入社群并登入
加入社群需要注冊個人賬号，賬号的注冊根據要求依次填寫相關資訊即可。
打開Scratch官網首頁，單擊頁面右上角的“加入Scratch社群”連結，如下圖所示。
在彈出的“加入Scratch”對話框中注冊Scratch賬号。根據對話框中的說明文字依次填寫資訊并單擊“下一步”按鈕，如右圖所示，最終完成賬号的注冊。
單擊頁面右上角的“登入”連結，使用注冊時填寫的使用者名和密碼登入賬号後，單擊“建立”菜單，如下圖所示，就可以開始程式設計，并分享到Scratch社群中了。
1.3.2分享作品
使用Scratch線上版編輯好作品之後，可以分享到Scratch社群，讓世界各地的小夥伴都能看到你的作品，并且能改編你的作品。
在Scratch線上版中編輯好作品後，在頁面頂端單擊“分享”按鈕，如下圖所示。
此時會跳轉到新的頁面，如下圖所示，螢幕上出現“分享為快樂之本！……”這句話後，表示已經分享成功了。在該頁面中還可以填寫所分享作品的相關資訊，包括“操作說明”“備注與謝志”等，幫助其他使用者了解你的作品。在作品下方還有“”“”等資訊，可以看出有多少使用者“喜歡”或“收藏”了你的作品。
在Scratch離線版中制作好作品後，如果要分享到社群，需先使用“檔案>
儲存到電腦”菜單指令将作品儲存為*.sb3檔案，再在浏覽器中打開并登入Scratch線上版，使用“檔案>從電腦中上傳”菜單指令将剛才儲存的檔案上傳到Scratch線上版中，然後就可以使用上面講解的方法進行分享了。
1.4初識Scratch 3.0使用者界面
Scratch 3.0的使用者界面如下圖所示，主要包含2個闆塊和6個區域。2個闆塊分别是菜單欄（語言設定和檔案操作等）和标簽欄（不同頁籤的切換）。6個區域從左往右依次是：積木分類區（選擇積木塊的類别的區域）、積木選擇區（選擇單個積木塊的區域）、腳本區（組合積木塊的區域）、舞台（展示程式運作結果的區域）、角色清單（設定角色的區域）、舞台清單（設定舞台背景的區域）。下面分别介紹各闆塊和區域的功能。
1.4.1菜單欄
菜單欄包含菜單、“檔案”菜單、“編輯”菜單、“教程”菜單，如下圖所示，分别用于修改界面語言、執行檔案的基本操作、設定編輯模式、觀看官方教學視訊。下面逐一介紹這些菜單的功能。
菜單
單擊菜單，在彈出的清單中可以根據需要選擇Scratch的界面語言，如右圖所示，本書預設選擇“簡體中文”選項。
“檔案”菜單
單擊“檔案”菜單，在彈出的菜單中可以選擇執行檔案的基本操作，如右圖所示。可以建立新的作品，也可以将編寫的作品儲存在計算機中，或者上傳計算機中儲存的作品。
“編輯”菜單
單擊“編輯”菜單，可以恢複誤删的角色及打開加速模式，加快程式的運作速度，如右圖所示。
“教程”菜單
單擊“教程”菜單，會進入“選擇一個教程”界面，如下圖所示。這個界面中有多種類型的教學視訊，我們可以通過觀看這些視訊來學習Scratch的程式設計方法。
1.4.2标簽欄
标簽欄中顯示了三個頁籤标簽，單擊某個标簽即可切換到對應的頁籤下執行操作。要注意的是，标簽欄的内容并不是固定不變的。當選中的是某個角色時，标簽欄的頁籤标簽分别是“代碼”“造型”“聲音”，如下左圖所示；當選中的是舞台背景時，标簽欄的頁籤标簽分别是“代碼”“背景”“聲音”，如下右圖所示。下面分别介紹各個頁籤的功能。
“代碼”頁籤
“代碼”頁籤是角色和舞台背景共有的。我們先選中角色清單中的某個角色或舞台清單中的某個舞台背景，然後單擊“代碼”标簽，預設便會出現積木分類區、積木選擇區和腳本區，如下圖所示。這三個區非常重要，在後面會詳細介紹。
角色和舞台背景的積木選擇區的差別在于，角色的積木選擇區會顯示“運動”子產品的積木塊，舞台背景的積木選擇區則不顯示“運動”子產品的積木塊。
“造型”頁籤
“造型”頁籤是角色特有的頁籤，隻有選中角色後才會出現。單擊“造型”标簽，展開的頁籤界面如下圖所示。下面簡單介紹其中主要區域的功能。
工具 1:造型清單。造型清單用于羅列目前角色所有造型的縮略圖，即角色能夠呈現的效果。造型越多，角色在舞台上能夠呈現的效果也就越多。
工具 2: 繪圖工具欄。使用繪圖工具欄中的工具，可以在繪圖區繪制造型或改變造型的外觀。Scratch中的圖像模式有矢量圖和位圖兩種，兩種模式下顯示的繪圖工具欄不同。以矢量圖模式為例，繪圖工具欄中各工具的功能如下圖所示。
工具 3: 圖像模式設定按鈕。用于切換角色造型的圖像模式，有矢量圖和位圖兩種模式。我們在制作項目時，大部分情況下都是使用矢量圖模式。
矢量圖與分辨率無關，可以将它縮放到任意大小，圖像的清晰度都不會受到影響，如下圖所示。
位圖是由一個個像素點組成的。當放大圖像時，像素點也被放大，但每個像素點表示的顔色是單一的，是以在圖像邊緣會出現鋸齒，圖像會顯得模糊，如下圖所示。
“聲音”頁籤
“聲音”頁籤也是角色和舞台背景共有的，如下圖所示。選中角色或舞台背景後，可以在“聲音”頁籤中為角色或舞台背景添加音效，得到更具特色的程式運作效果。
自帶聲音庫和外部音效是現成的聲音素材，可以直接添加和使用。如果在自帶聲音庫和外部音效中都找不到合适的音效，還可以自己錄制。首先在計算機上連接配接麥克風，再将滑鼠指針移動到“選擇一個聲音”按鈕上，在彈出的清單中單擊“錄制”按鈕，如下左圖所示。在彈出的“錄制聲音”界面中單擊“錄制”按鈕，如下右圖所示，即可開始錄制聲音。
“背景”頁籤
這是舞台背景特有的頁籤。選中一個舞台背景，然後單擊“背景”标簽，展開“背景”頁籤，其界面整體與“造型”頁籤的界面相似，差別在于左下角的按鈕不是“選擇一個造型”，而是“選擇一個背景”，如下圖所示。
1.4.3積木分類區和積木選擇區
在積木分類區中可以看到，Scratch中的積木塊按照功能分為9大子產品，每個子產品都有一種專屬的顔色，如下左圖所示。在積木分類區中單擊任意一個子產品，右側的積木選擇區中會自動跳轉顯示該子產品下的積木塊，如下右圖所示，這些積木塊便是Scratch腳本的組成元素。
Scratch的積木塊除了按照功能分類，還可以按照編輯類型分為3類，下面分别進行介紹。
類型 1: 純文字積木塊。不能編輯，隻能直接使用，如右圖所示。
類型 2： 可以編輯的積木塊。包含可以直接輸入數字的帶框積木塊（見右圖）和帶有下三角按鈕的積木塊（見下左圖），以及兩者皆有的積木塊（見下右圖）。
類型 3： 嵌套型的積木塊。不能單獨使用，需要配合其他積木塊一起使用，如右圖所示。
在積木分類區的底部還可以看到一個“添加擴充”按鈕，它用于添加擴充子產品，下一小節将介紹幾個較常用的擴充子產品。
1.4.4擴充子產品
Scratch 3.0和Scratch 2.0之間除了使用者界面的差別以外，還有一個更大的差別在于，Scratch 3.0中的“畫筆”和“音樂”功能位于積木分類區下方的“添加擴充”中，如下圖所示，而Scratch 2.0是直接放在了積木分類區。
單擊“添加擴充”按鈕，在彈出的界面中可以檢視并選擇擴充子產品，如下圖所示。下面簡單介紹幾個常用的擴充子產品。
畫筆
和繪圖區的“畫筆”有所不同，“畫筆”擴充子產品是一系列用于在舞台上繪畫的積木塊，如右圖和下圖所示。需要将這些積木塊在腳本區進行組合嵌套，運作後才能實作畫筆繪制的效果。
試一試
為小貓角色添加如下左圖所示的積木組，運作程式，就能将小貓當做畫筆，在舞台上畫出一個五角星，繪制效果如下右圖所示。
音樂
“音樂”擴充子產品和積木選擇區的“聲音”子產品在功能上完全不同，它的積木塊是用于自由演奏音樂的。有各種擊打節拍的樂器、所有的标準音符，有各種演奏曲目的樂器，還可以自由定義音樂的演奏速度，如下圖所示。
文字朗讀
“文字朗讀”擴充子產品中的積木塊可以讓Scratch把我們指定的文字内容用語音朗讀出來，并且可以切換嗓音的類型及朗讀的語言類型，如下圖所示。
翻譯
“翻譯”擴充子產品中的積木塊可以把指定的内容翻譯成其他語言。可以根據需要，在程式中穿插一個翻譯積木塊，将某些内容翻譯成其他語言，如下圖所示。
在前一個框中輸入想要翻譯的内容，單擊後一個框的下三角按鈕，在彈出的清單中可以切換翻譯的語言類型
1.4.5腳本區
腳本區就是編寫程式的地方。在Scratch中程式設計，其實就是在這個區域中将積木塊組合起來，形成一個個積木組。下面來了解一下如何在腳本區中操作積木塊吧。
積木塊的添加
選中要編寫腳本的角色或舞台背景，然後單擊積木分類區中的某個子產品，在右側的積木選擇區中，使用滑鼠單擊并拖動一個積木塊到腳本區，然後釋放滑鼠，如下圖所示。
積木塊的删除
如果不小心把不需要的積木塊添加到了腳本區，應該怎麼辦呢？不要着急，下面就來介紹删除積木塊的方法。
方法 1：單擊“删除”指令
右擊需要删除的積木塊，在彈出的快捷菜單中單擊“删除”指令，如下左圖所示，該積木塊就從腳本區消失了，如下右圖所示。
方法 2：将要删除的積木塊拖動到積木選擇區任意處，然後釋放滑鼠，即可将該積木塊從腳本區中删除，如下圖所示。
積木塊的組合
Scratch之是以能夠編寫出很多好玩的遊戲，靠的就是積木塊之間的各種組合，讓它們能夠互相協作，發揮作用。積木塊的組合方式有3種—層疊式、嵌套式、鑲嵌式。
方式 1
層疊式。層疊式組合就是将積木塊一層一層地疊放起來，如右圖所示。
方式 2
嵌套式。嵌套式組合分為兩種：一種是單層嵌套，指的是嵌套的積木塊隻有一個，如下左圖所示；另一種是多層嵌套，指的是嵌套的積木塊有兩個或兩個以上，如下右圖所示。
方式 3
鑲嵌式。鑲嵌式組合是指将一些積木塊鑲嵌在其他積木塊的輸入框或專門用于鑲嵌的六邊形條件框中，如下圖所示。
積木組和積木塊的複制
在Scratch中程式設計時，通常會用到較多的積木組。當需要添加多個同樣的積木組時，若每次都逐個添加積木塊并進行組合，會非常耗費時間，最簡便的方式就是直接複制積木組。
選中積木組的第一個積木塊，右擊滑鼠，在彈出的快捷菜單中單擊“複制”指令，如右圖所示，這時在腳本區會出現一個完全相同的積木組，如下圖所示。用類似的方法還可以複制單個積木塊。
腳本區的輔助設定
如右圖所示，在腳本區的右上方有一個半透明顯示的角色縮略圖，這個縮略圖表示目前選中的角色，即目前是在為此角色編寫腳本。當舞台上的該角色發生造型變化時，這個縮略圖也會随之變化。在腳本區的右下方，還有三個圓形的按鈕，用于修改腳本區積木塊的顯示大小，分别是放大、縮小和還原。
1.4.6舞台
舞台是展示程式運作效果的場所。建立新作品時，會有一個預設的舞台背景（純白色背景）和一個預設的“角色1”（小貓）。整個舞台處在一個長480步、寬360步（每1個機關就是1步）的坐标系下，中心點坐标為（0，0），如下圖所示。
利用舞台右上角的界面布局選項按鈕可以調整舞台大小。如下圖一所示為初始的舞台大小，單擊舞台右上角的
按鈕，界面布局會變為如下圖二所示的效果。可以看到舞台及其下方的角色清單、舞台清單變小，腳本區則相應擴大，為程式設計提供了更大的操作空間。單擊舞台右上角的
按鈕，可以将舞台大小恢複為初始狀态。
1.4.7角色清單
角色清單位于舞台正下方，所有角色的縮略圖都會顯示在這個區域中，還可以在這個區域中添加或删除角色，修改角色的名稱、坐标（位置）、大小、面朝方向，以及設定角色是否顯示在舞台上。
添加角色
添加角色的方式有兩種：一種是在角色庫中選擇角色，另一種是從本地計算機檔案夾中選擇素材上傳。
方法 1
添加角色庫中的角色。将滑鼠指針移動到角色清單右下方的“選擇一個角色”按鈕上，在彈出的清單中單擊“選擇一個角色”按鈕，如右圖所示。
會打開如下圖所示的素材庫，單擊需要的角色素材便可以添加角色。
方法 2
上傳角色。将滑鼠指針移動到角色清單右下方的“選擇一個角色”按鈕上，在彈出的清單中單擊“上傳角色”按鈕，如下圖所示。
在彈出的“打開”對話框中選擇自定義的角色素材，再單擊“打開”按鈕，如下圖所示。該素材随後會出現在角色清單中。
删除角色
删除角色的方法很簡單，隻需要在角色清單中單擊角色縮略圖右上角的按鈕就可以了，如下圖所示。
修改角色名稱
在“角色”右側的輸入框中重新輸入文字，再按下Enter鍵，就可以修改角色名稱，如下圖所示。
在輸入框内重新輸入名稱，按下Enter鍵
修改角色位置
建立新作品時，會有一個初始的“角色1”，這個角色預設位于舞台的正中心，即坐标（0，0）。可以通過修改坐标值，調整角色的位置，如下圖所示。
修改角色大小
角色的大小是由百分比來控制的。角色清單的“大小”框中的數字預設為100，即表示初始大小為100%；若修改這個數字，就表示把角色大小變成初始大小的百分之多少，如下圖所示。
修改角色面朝方向
在Scratch中，方向是以圓盤為标準來判斷的，機關是度（°），正上方為0°。以初始角色為例，在建立新作品時，初始角色預設面朝90°的方向，即面朝右方。修改“方向”框中的數字，即可改變角色面朝的方向，如下圖所示。
角色的顯示與隐藏
在編寫Scratch程式時，有時會需要讓角色在某個程序中顯示在舞台上，或者隐藏起來。可以通過兩個眼睛圖示來控制角色的顯示和隐藏，如下圖所示。
1.4.8舞台清單
舞台清單位于角色清單右側，包含目前舞台背景的縮略圖和背景選擇按鈕，如右圖所示。添加背景的方式和添加角色的方式是一樣的，這裡不再詳細介紹。