零起步玩转掌控板与Mind+

2017年9月、10月笔者参加了在英国举办的湖北省信息技术骨干教师教学应用能
力培训班，在参观的学校中，看到三年级的学生在课堂上学习Scratch图形化编程，
六年级的学生向我们展示用免费发放的micro:bit板设计的作品。这样的情景让笔者感
到很震惊，编程加上开源硬件的组合使英国的小学生从小就能得到创新能力的培养，
而我们在培养学生创新能力方面做得太少了。

回国后，笔者通过各种方式学习和了解国内部分中小学校开展的创客教育情况，
决心进行实践探索，在学校推广和实施普惠性创客教育，希望有所收获。虽然笔者所
在的湖北省荆门市海慧中学地处祖国中部，非经济发达地区，在教材和硬件设施、师
资、教学模式等方面都存在一定的困难。但我们没有“等、靠、要”，而是克服困
难，转换思路，持续在学校实施低成本的普惠性创客教育。

在湖北省教育信息化发展中心（湖北省电教馆）的支持下，学校用不到2万元的
资金，采购了一批开源硬件，组合成65套创客教育套装，将创客教育纳入常规课堂教
学，开始在计算机教室对七、八年级学生开展普惠性创客教育。

经过几年的探索、实践，普惠性创客教育使我校学生信息素养和创新能力得到了
明显提升，部分学生参加了国家、省、市相关部门举办的创客竞赛活动，表现突出。
近几年，我校都有学生在全国学生信息素养提升实践活动创意智造项目中获奖
项，特别是2019年，1人获全国一等奖，1 人获全国三等奖，即使这两年由于疫情影
响，没有举办现场活动，但在线上活动中，学校每年也有学生获国家、省级奖。

通过实践，学校培养出了4名能进行创客教育课堂教学的创客导师，出版了3本适
用的校本教程。2021年10月，笔者申报的《低成本普惠性创客教育的研究与实践》
被湖北省教科院立项为专项资助的重点课题，同月，《低成本普惠性创客教育实践》

 
前言

III

的案例一部分来源于课堂教学实践，一部分来源于学生创作的创意作品，都与日常生
活相关，可激发学生动手、动脑的欲望。课程不仅限于讲解软、硬件相关的知识点，
而且会在不知不觉中训练计算思维，更多的是对学生创新能力的培养。课程中的每个
案例都是按一个课时设计，内容安排上从易到难，循序渐进，符合中小学生的认知水
平。笔者相信，课程中项目化的任务驱动、探究拓展等教学模式一定会大幅提升学生
的创新素养。

希望读到此书的中小学创客教师，树立“培养核心素养，践行立德树人”的信
念，在《义务教育信息科技课程标准》的指导下，不断地学习，提高教学水平，利用
好“双减”政策下创客教育课时可能增加（如社团活动、课后延时服务）的机会，将
普惠性创客教育落实好，让全体学生都受益。一份付出，一定会有一份收获！

希望读到此书的中小学生和创客爱好者，能借助Mind 编程去实现自己的创意想
法，在课外用掌控板做出好看、好玩、好用的作品，并与同伴、老师、家人分享。同
时，在制作的过程中，能够收获快乐，收获进步，收获自豪，假以时日，创新就可能
帮你解决日常生活中的一些问题，也许下一个创客大咖就是你！

参与本书编写和教学实践的有龚志超、姚国云、刘惊涛、黎伟、代朝阳、杨传龙
等老师。

后，要感谢清华大学出版社的大力支持。希望本书的出版发行，对中小学开展
普惠性创客教育有所促进。这，也是我的梦想。

 占正奎

 2022年4月

《零起步玩转掌控板与Mind 》是专门为中小学生编写的零基础学习Mind 图形化编程、应用掌控板等开源硬件设计、制作 创意作品的教程。《零起步玩转掌控板与Mind 》由28节课组成，共有53个学习案例，均来源于课堂教学实践和学生的创意作 品，涉及软硬件交互设计、物联网、人工智能等内容。课程由浅入深、循序渐进地讲解如何用Mind 对掌控板进行编程，使学生不仅能学会Mind 的基本编程方法和程序设计的思路，也能学会应用各种 传感器来感知环境，通过控制灯光、电动机和其他硬件来反馈、影响环境，从而应用掌控板搭建出创 意作品。通过项目化的学习过程，可逐步提升学生的信息素养、计算思维和创新能力。 《零起步玩转掌控板与Mind 》可作为中小学生学习创客知识的入门与提高课程，也可为创客爱好者的创作、创新工作提供 一定的参考。

《零起步玩转掌控板与Mind 》是专门为中小学生编写的零基础学习Mind 图形化编程、应用掌控板等开源硬件设计、制作 创意作品的教程。《零起步玩转掌控板与Mind 》由28节课组成，共有53个学习案例，均来源于课堂教学实践和学生的创意作 品，涉及软硬件交互设计、物联网、人工智能等内容。课程由浅入深、循序渐进地讲解如何用Mind 对掌控板进行编程，使学生不仅能学会Mind 的基本编程方法和程序设计的思路，也能学会应用各种 传感器来感知环境，通过控制灯光、电动机和其他硬件来反馈、影响环境，从而应用掌控板搭建出创 意作品。通过项目化的学习过程，可逐步提升学生的信息素养、计算思维和创新能力。 《零起步玩转掌控板与Mind 》可作为中小学生学习创客知识的入门与提高课程，也可为创客爱好者的创作、创新工作提供 一定的参考。

1.1 预备知识——Mind 软件 1

1.2 引导实践——Mind 精灵动起来 2

1.3 深度探究——设计“小狗自由行”动画 8

1.4 课后练习 11

2.1 预备知识——Mind 舞台的大小和坐标规则 12

2.2 引导实践——用键盘控制小狗的运动 13

2.3 深度探究——设计小狗走迷宫游戏 14

2.4 课后练习 17

3.1 预备知识——用Mind 的绘图功能绘制角色 18

3.2 引导实践——设计打地鼠游戏 20

3.3 深度探究——给打地鼠游戏添加限时和加分功能 23

3.4 课后练习 25

4.1 预备知识——认识掌控板 26

4.2 引导实践 27

4.3 深度探究——滚动显示“我的中国梦” 30

4.4 课后练习 32

第1课

Mind 精灵动起来

第2课

小狗走迷宫

第3课

打地鼠

第4课

掌控板显示文字

 
目录

VII

10.1 预备知识——认识加速度传感器 62

10.2 引导实践——读取加速度传感器感知的加速度值 63

10.3 深度探究——随身计步器 65

10.4 课后练习 67

11.1 预备知识——在掌控板上显示图片/绘制图形 68

11.2 引导实践——交通信号灯及楼道声控灯 70

11.3 课后练习 74

12.1 预备知识——掌控板扩展板 75

12.2 引导实践——用按钮开关控制PCB LED灯 78

12.3 深度探究——按钮灵活控制PCB LED灯 80

12.4 课后练习 81

13.1 预备知识——模拟输入/输电位器 82

13.2 引导实践——制作能无级调节亮度的LED灯 83

13.3 深度探究——设计制作能用电位器调整Mind 舞台上

 房间亮度的软硬件交互系统 86

13.4 课后练习 89

14.1 预备知识——用130型电动机制作风扇 90

14.2 引导实践——应用两个按钮开关控制风扇的转动 91

14.3 深度探究——应用3个按钮开关做调挡风扇 93

14.4 课后练习 95

第10课

随身计步器

第11课

综合创意设计一
声光控灯

第12课

外接LED灯的控制

第13课

实虚交互的调光灯

第14课

调挡风扇

 
20.1 预备知识——超声波测距传感器在生活中的应用 126

20.2 引导实践——用超声波测距传感器做避障小车 127

20.3 深度探究——用舵机和超声波测距传感器做扫描避障 
小车 129

20.4 课后练习 130

21.1 预备知识——认识灰度传感器 131

21.2 引导实践——检测Mini巡线传感器 132

21.3 深度探究——用Mini巡线传感器做巡线小车 133

21.4 课后练习 135

22.1 预备知识——在物联网平台注册账号 136

22.2 引导实践——手机远程控制掌控板上的LED灯 138

22.3 深度探究——用手机远程监控室内温度并控制

 风扇 142

22.4 课后练习 144

23.1 预备知识——了解人脸识别 145

23.2 引导实践——通过人脸识别确认是不是小梅 146

23.3 深度探究——通过人脸识别确认是不是外人 151

23.4 课后练习 152

24.1 预备知识——认识二哈识图AI 视觉传感器 153

24.2 引导实践——人脸的学习与识别 154

24.3 深度探究——模拟人脸识别门禁系统 158

24.4 课后练习 162

第20课

避障小车

第21课

巡线小车

第22课

物联网入门

第23课

人脸识别 

第24课

离线人脸识别

《零起步玩转掌控板与Mind 》是专门为中小学生编写的零基础学习Mind 图形化编程、应用掌控板等开源硬件设计、制作 创意作品的教程。《零起步玩转掌控板与Mind 》由28节课组成，共有53个学习案例，均来源于课堂教学实践和学生的创意作 品，涉及软硬件交互设计、物联网、人工智能等内容。课程由浅入深、循序渐进地讲解如何用Mind 对掌控板进行编程，使学生不仅能学会Mind 的基本编程方法和程序设计的思路，也能学会应用各种 传感器来感知环境，通过控制灯光、电动机和其他硬件来反馈、影响环境，从而应用掌控板搭建出创 意作品。通过项目化的学习过程，可逐步提升学生的信息素养、计算思维和创新能力。 《零起步玩转掌控板与Mind 》可作为中小学生学习创客知识的入门与提高课程，也可为创客爱好者的创作、创新工作提供 一定的参考。

28节课，53个创客小程序，资深创客教师手把手教你如何利用Mind 图形化编程软件与掌控板开发板搭建创客作品，涉及软硬件交互设计、物联网、人工智能等实用案例。随书附赠案例源代码，扫描图书封底下载