图解编程：从编程基础到Scratch项目实践

序
信息技术的发展在历经数字化、网络化阶段以后，正在向着智能化时代迈进，新时代对未来人才提出了新的要求。以信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任为核心要素的信息素养是所有学生都需要具备的基本素养。具备了信息素养的学生能够在真实的综合性的复杂情景中，快速感知和发现问题，能利用计算机学科的思想和方法，抽象出问题的特征，构建出问题模型，设计出有效的算法，运用数字化知识和工具去创造性地解决问题。
新课程立足于学生解决实际问题能力的提升，提倡在教学实践中为学生提供更多真实的情境，让学生有机会面临众多的冲突，经历各种迷茫和挫折，不断努力尝试之后体验到问题解决和挑战自我的乐趣。这本教程通过游戏项目开发，带领学生从理解问题开始，经过体验、分析、思考、探究、调试等，像一名小软件工程师一样，亲身体验项目开发的全过程，从而获得分析和解决问题的能力和意志品质。
本书作者团队很早就开始在教学中实践了项目式编程教学、混合式学习等，举办了多次教学研究课。在2019 年完成了北京市朝阳区“基于初中生计算思维能力培养的项目教学实践研究”十三五课题项目，并把研究成果融入本书中。
本书以大家熟知的“俄罗斯方块游戏”为载体，介绍如何从大到小、从总体到局部地完成项目的分解和设计，介绍了如何给一个模块功能绘制流程图，如何编写程序、调试程序等。在项目完成过程中，学生能够对用到的指令和编程技巧进行重点学习，实现让知识服务于问题解决，服务于学生的能力提升。
随着游戏项目的开发，学生的收获不止于对一些编程指令的掌握，他们将深切地体验到应用计算机解决问题的一般过程，同时领悟到其中的思想和方法。也希望本书能对义务教育阶段的信息技术教学提供一些有益的启发。

本书以大家熟知的“俄罗斯方块游戏”为载体，介绍如何从大到小、从总体到局部地完成项目的分解和设计，介绍了如何给一个模块功能绘制流程图，如何编写程序、调试程序等。在项目完成的过程中，学生能够对用到的指令和编程技巧进行重点学习，实现让知识服务于问题解决，服务于学生的能力提升。本书绪论部分纲领性地介绍了编程的全过程，帮助学生建立起整体概念。第1章简要介绍了图形化编程软件Scratch 的工作界面。从第2章开始，先提出项目（游戏），学生通过描述游戏功能、确定游戏规则等来理解项目；接着通过设计角色、分解角色动作、抽象项目模块等，对游戏进行整体设计，并以此为依据，准备各种素材；然后进入编程实现阶段，从实现一个方块的随机出现、下落、移动、切换造型，到多个方块出现、满行消行、得分统计等，从易到难，循序渐进，逐步完成游戏的设计、编程、调试、完善和优化与迭代。

陶双双，于东北师范大学教育技术学专业硕士毕业，具有深厚的计算机编程知识基础，在多个核心期刊上发表多篇信息技术相关文章，多门课程获得市级、区级奖项。

绪论　认识编程全过程.......................................................... 1 
一　什么是编程？ ........................................................................2 
（一）什么是程序？ ..............................................................2 
（二）编程基本过程 ..............................................................3 
二　如何学习编程？ ....................................................................6 
（一）学习算法设计 ..............................................................6 
（二）学习编程语言 ..............................................................9 
（三）学习数据结构 ............................................................10 
（四）了解内存结构 ............................................................13 
本章小结 ......................................................................................16 
问与答 ..........................................................................................16 
章　初识Scratch 编程................................................. 19 
1.1　Scratch 介绍 ........................................................................20 
1.1.1　Scratch 简介 ...........................................................20 
1.1.2　编程热身 ................................................................20 
1.2　Scratch 基本约定 ................................................................22 
1.2.1　位置约定 ................................................................22 
1.2.2　方向约定 ................................................................23 
1.2.3　读取位置和方向数值的指令 ................................26 
1.3　Scratch 流程控制 ................................................................27 
1.3.1　顺序结构 ................................................................27 
1.3.2　选择结构 ................................................................27 
1.3.3　循环结构 ................................................................30 
本章小结 ......................................................................................32 
问与答 ..........................................................................................32 
第二章　《俄罗斯方块游戏》需求分析..................................33 
2.1　构思游戏功能 .....................................................................34 
2.1.1　广泛借鉴 ................................................................34 
2.1.2　形成想法 ................................................................35 
2.2　确定游戏规则 .....................................................................36 
2.2.1　描述游戏功能 ........................................................36 
2.2.2　确定游戏规则 ........................................................37 
2.3　游戏角色分析 .....................................................................38 
2.3.1　方块角色分析 ........................................................38 
2.3.2　其他角色分析 ........................................................39 
2.3.3　呈现分析结果 ........................................................41 
2.4　认识角色造型 .....................................................................42 
2.4.1　角色造型 ................................................................42 
2.4.2　造型中心点 ............................................................43 
本章小结 ......................................................................................48 
问与答 ..........................................................................................48 
第三章　《俄罗斯方块游戏》总体设计..................................49 
3.1　游戏总体设计 .....................................................................50 
3.1.1　功能模块设计 ........................................................50 
3.1.2　人机交互设计 ........................................................51 
3.2　基本元素设计 .....................................................................54 
3.2.1　界面设计 ................................................................55 
3.2.2　造型设计 ................................................................56 
3.2.3　变量设计 ................................................................56 
3.2.4　变量类型 ................................................................57 
本章小结 ......................................................................................62 
问与答 ..........................................................................................62 
第四章　《俄罗斯方块游戏》素材准备..................................63 
4.1　绘制游戏界面 .....................................................................64 
4.1.1　绘制说明界面 ........................................................64 
4.1.2　绘制网格界面 ........................................................67 
4.1.3　建立结束界面 ........................................................74 
4.2　建立角色造型 .....................................................................75 
4.2.1　绘制L 造型 ...........................................................75 
4.2.2　建立其他方块 ........................................................77 
本章小结 ......................................................................................80 
问与答 ..........................................................................................80 
第五章　编程实现——方块随机出现..................................... 81 
5.1　方块对齐网格 .....................................................................82 
5.1.1　界面切换 ................................................................82 
5.1.2　方块设置 ................................................................84 
5.2　方块随机出现 .....................................................................87 
5.2.1　关联知识 ................................................................87 
5.2.2　编程实现 ................................................................89 
本章小结 ......................................................................................93 
问与答 ..........................................................................................93 
第六章　编程实现——方块逐格下落.....................................95 
6.1　正常速度下落 .....................................................................96 
6.1.1　分析与设计 ............................................................96 
6.1.2　关联知识 ................................................................97 
6.1.3　编程实现 ................................................................99 
6.1.4　运行程序 ..............................................................100 
6.2　改变下落速度 ...................................................................103 
6.2.1　分析与设计 ..........................................................103 
6.2.2　关联知识 ..............................................................103 
6.2.3　编程实现 ..............................................................107 
6.2.4　程序段复用 ..........................................................108 
本章小结 .................................................................................... 110 
问与答 ........................................................................................ 110 
第七章　编程实现——左右移动及造型切换........................... 111 
7.1　方块左右移动 ................................................................... 112 
7.1.1　分析和设计 .......................................................... 112 
7.1.2　编程实现 .............................................................. 113 
7.1.3　测试程序 .............................................................. 115 
7.2　方块造型切换 ................................................

本书以大家熟知的“俄罗斯方块游戏”为载体，介绍如何从大到小、从总体到局部地完成项目的分解和设计，介绍了如何给一个模块功能绘制流程图，如何编写程序、调试程序等。在项目完成的过程中，学生能够对用到的指令和编程技巧进行重点学习，实现让知识服务于问题解决，服务于学生的能力提升。本书绪论部分纲领性地介绍了编程的全过程，帮助学生建立起整体概念。第1章简要介绍了图形化编程软件Scratch 的工作界面。从第2章开始，先提出项目（游戏），学生通过描述游戏功能、确定游戏规则等来理解项目；接着通过设计角色、分解角色动作、抽象项目模块等，对游戏进行整体设计，并以此为依据，准备各种素材；然后进入编程实现阶段，从实现一个方块的随机出现、下落、移动、切换造型，到多个方块出现、满行消行、得分统计等，从易到难，循序渐进，逐步完成游戏的设计、编程、调试、完善和优化与迭代。

陶双双，于东北师范大学教育技术学专业硕士毕业，具有深厚的计算机编程知识基础，在多个核心期刊上发表多篇信息技术相关文章，多门课程获得市级、区级奖项。