micro:bit趣味创意编程

本教材积极响应了国家“实施全民智能教育，中小学开设人工智能课程”的号召，将编程教育与人工智能的完美结合，属于国内首本教材。
    教材基于“项目学习”的理念，能遵循广大学生的认知规律，将项目与知识点精心设计与编排，版面清新，图文结合。同时教材也将主题与内容进行趣味化与游戏化的设计，可以满足多种教与学模式的需求。 

本书依托Micro:bit软件为平台载体，以学生喜爱的任务活动为形式，旨在培养学生的创新意识与实践能力，让学生在活动中动手、在活动中创新，充分地享受课堂教学的魅力与快乐。

肖新国，男，41岁，湖北省仙桃市教育科学研究院信息技术教研员，仙桃市学科带头人，省优秀教研员，省中小学信息技术教材核心编委会成员，先后出版了三套全省中小学《信息技术》教材、教参，《湖北省高中信息技术课程教学指南》、全国《信息技术应用能力提升工程》教师用书、《玩转微课程》等教材、教辅及教师用书。另外，作为省教育厅特聘“中小学校长、教师素质提升工程主讲教师”、“2013年全省特级教师巡讲团成员”。至2015年底，共培训了全省中小学校长、教师近万人次。

第1课走近人工智能——认识micro:bit与编程环境1
第2课打招呼——体验micro:bit编程10
第3课倒计时——LED屏幕显示17
第4课答题器——按钮的应用23
第5课呼吸灯——LED显示控制31
第6课掷骰子——随机数的应用38
第7课感光灯——光线传感器的应用46
第8课温度计——温度传感器的应用52
第9课指南针——磁力计的应用60
第10课计步器——重力计的应用71
第11课无线电通信——认识莫尔斯电码82
第12课海边漫步——micro:bit与Scratch互动控制92
附录Amicro:bit端口及功能说明101
附录Bmicro:bit模块指令功能与格式102

2017年7月，国务院颁发的《新一代人工智能发展规划》文件中指出，“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”，为我国的人工智能教育进学校、进课程、进课堂提出了明确要求。同年11月，我们团队申报的省级课题——《创客教育区域课程建设与研究》顺利通过评估并成功结题。
为了响应国家号召，也为了扩大课题的研究成果，使更多中小学校受惠，工作室在第一本教材《Scratch趣味创意编程》出版后，又花费了一年多的时间，再次面向广大中小学校的师生与爱好者，推出第二本“人工智能”教材。
在编写本书时，我们渗透了“项目式学习”的教学理念，尽量让教学任务更具生命力，让教学活动更加开放。在体例风格上，我们采取了以“活动主题”为明线，“趣味编程”为暗线的编写手法，让学生认识到“学中玩、玩中学”的价值，进而落实计算思维和逻辑算法的双重目标。
在活动主题的设计上，我们遵循儿童认知的心理特征，将教学主题与内容进行了趣味化与游戏化的设计，引导教师进行教学理念与教学方式的转变。每节课按照“我们的目标”“我们的活动”“我们的探索”和“资源导航”四个部分进行编写，让教与学更加高效。其中，“我们的目标”对本课的教学内容与方向进行了说明；“我们的活动”在呈现与本课相关的设备或产品的基础上，进一步锻炼学生的计算思维与逻辑算法能力，再让他们利用micro:bit完成本课的程序设计；“我们的探索”是在学生掌握了本课的教学内容后，对本课已学的知识内容进行再次升华，以满足分层教学的需要；“资源导航”可以让学生了解与本课相关的技术和产品，Ⅱ趣味创意编程从而更完整地体会人工智能的意义与价值。
在编写本书的过程中，由于可参考的相关中文资料较少，加之自身学术水平与研究深度不够，因此本书可能仍存在不少问题与错误，对此，希望广大读者能够对本书提出宝贵意见与建议，敬请关注个人公众号“肖新国”加以留言，在此代表编写团队向大家表示感谢！

湖北省仙桃市教育科学研究院
信息部主任肖新国
2019年1月

第3课
倒计时
——LED屏幕显示 “……5、4、3、2、1、点火”,每一次神舟飞船发射的倒计时场景（图31）是不是特别令人难以忘怀？利用micro:bit我们也可以设计一个具有倒计时功能的计时器。
图31神舟飞船发射倒计时
一、我们的目标
（1） 了解倒计时的应用领域与价值，知道LED矩阵的作用。
（2） 利用显示指令，学习LED显示文字与图形的方法。
（3） 能够通过“基本”模块中的、和指令，编程实现倒计时功能。
二、我们的活动1. 计时器在生活中的应用计时器在日常生活中的应用非常广泛，诸如定时自动报警器、按时自动打铃器、定时开关烘箱等，都是以计时器为基础的。在一些大型活动现场，有时也会有显示正、倒计时的计时屏。计时器分为数字式与机械式两种。数字式具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
趣味创意编程第3课倒计时——LED屏幕显示 2. micro:bit的LED矩阵
我们可以利用micro:bit的LED矩阵显示倒计时器的秒数。在micro:bit的正面有5×5红色的LED矩阵，可作为显示器。其中，每个LED灯都可以被单独控制，按不同的值点亮或熄灭。我们可以利用这一特性显示数字、字幕、符号等信息。同时，由于LED矩阵中内嵌有光线传感器，所以它还可以感知周围环境光线的强弱。
3. 逻辑算法
在设计程序前，需要先了解它的逻辑算法流程，如图32所示。
图32逻辑算法流程
4. 程序设计
1） 认识指令
在编程环境中，利用“基本”模块中的“显示字符串”与“显示图标”指令来显示文字、图形，利用“暂停”指令控制信息显示时间的长短，如图33所示。
图33micro:bit 显示指令
小提示
仔细观察指令的顶端形状，如果指令的顶端是平滑的，表示该指令可以作为程序的开始运行，如“当开机时”“无限循环”指令。
2） 拖选指令
根据任务与逻辑设计流程的需要，将相关模块指令拖到脚本区的“当开机时”指令中，在模拟演示区就能看到显示的内容。同时，我们还可以对“显示数字”指令中的参数进行修改，如图34所示。
图34拖选指令至“当开机时”指令中
依此操作方式，我们也可以在“显示”指令后为程序添加“等待”指令，再修改等待时间的长短。不要忘记1秒（s）＝1000毫秒（ms）。小提示
如果程序中有相同的指令，我们可以右击原指令，并在弹出的菜单中选择“重复”选项，复制该指令。
根据倒计时的逻辑设计要求，为了实现不断地重复显示倒计时程序，还需要为程序添加“无限循环”指令。
3） 调试与检验
（1） 模拟调试。程序编写的过程中，在micro:bit的模拟演示区，可以看到程序的模拟运行效果，如图35所示。
图35模拟调试
（2） 下载调试。除了直接观察模拟调试外，还可以将程序下载到micro:bit板中进行实际调试，以检验程序的运行效果，如图36所示。
图36下载调试
三、我们的探索
（1） 通过“基本”模块中的“显示字符串”指令来显示字符串“54321”，也可以实现倒计时的功能，赶快尝试一下吧！
（2） 利用“显示箭头”指令，将起跑命令由显示字符串“GO”改为显示箭头，如图37所示。
图37程序优化
（3） 利用指令，尝试显示多种系统自带的图案。
四、资源导航
LED的特性与显示屏发光二极管简称LED，由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。在电路及仪器中可以作为指示灯，或组成文字及数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。发光二极管与白炽灯泡和氖灯相比，其特点是： 工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调试电流的强弱可以方便地调试发光的强弱。由于具有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。
LED显示屏（LED Display）是一种平板显示器，由一个个小的LED模块面板组成，用来显示文字、图像、视频、录像信号等各种信息，广泛应用在体育场馆、银行、证券、邮政、码头、商场、车站、电讯、机关、监控、学校、餐厅、酒店、娱乐