前言
原书序



教育计算机化的历史很长并且具有传奇性,从最初在数学课堂上使用机械计算机做辅助, 发展到20世纪80年代出现了像BBC Computer Literacy Project(BBC计算机素养项目)这样的微运算项目。随着计算机成本的降低和功能的增加,全世界的学校从最开始教室里只能配备一台共享电脑迅速发展到所有教室全部配备电脑,从语言和历史课程到工程和艺术课程全部融入计算机教学。

现在许多家庭都拥有至少一台电脑,有的甚至拥有不止一台。尽管人们使用电脑的机会增加了,但是在操作电脑的时候,却有一种并不理解计算机内在工作机制的感觉。BBC Micro是20世纪80年代由Acorn计算机公司(ARM公司的前身)设计的微型计算机,它作为BBC计算机素养项目的核心,直接加载了一种以文本为基础的编程语言,这是一种初学者通用的指令码(即BASIC语言),并且包含了大量实例。如今大多数计算机加载的是图形用户界面(GUI),相比创建自己的程序,图形用户界面更加注重如何使用预先编好的程序。

BBC micro:bit的设计初衷正是想创建一个低成本、易理解的平台,让人们能够重新回到学习自己写代码的时代。由BBC计算机素养项目最初发起,作为全球计算机普及项目的核心, BBC micro:bit是一个价格实惠的微控制器,通过它你可以运行自己创建的程序来完成任何事情,比如拼出你的名字,通过游戏来控制灯的开关,或者通过无线电来进行通信。

全球许多国家的学校已经开始在课程中应用BBC micro:bit,但这并不意味着BBC micro:bit 仅仅是为了结构化教学而设计的。BBC micro:bit非常容易使用,因此可以用它向所有年龄的孩子教授编程和计算概念;BBC micro:bit十分稳定而且尺寸小巧,也非常容易携带,因此可以把它应用到一些可穿戴的项目中去;BBC micro:bit功能强大而且十分灵活,因此如果你在一个更加复杂的项目关键部分使用它时,也不会受制于它的功能。

本书的读者

本书适用于所有想要使用BBC micro:bit的人。使用者不需要有任何计算机、电子和编程经验,就可以轻易开始使用BBC micro:bit。

想要透彻地理解本书,你最需要的就是阅读能力和学习意愿。如果你之前用过电脑,在了解一般概念的基础上,你可以快速地浏览前几章。如果你之前用过其他以微控制器为基础的开发板,你甚至可以略读更多内容。如果你之前自己写过电脑程序,那么你会发现使用BBC micro:bit进行编程与用电脑编程是非常相似的。如果你了解电路,那么后几章的内容也不会让你有太多难解之处。

不论你已经是BBC micro:bit的使用者还是一个完完全全的新手,本书旨在让你以最小的困扰以及最大的愉悦开启使用BBC micro:bit之旅。

本书的内容

技术是在不断发展的,BBC micro:bit也不例外。本书是基于BBC micro:bit硬件的最新版本,即1.3b修订版编写的,但是本书也完全适用于BBC micro:bit之前的所有版本,包括赠送给学校做测试的第一版原型。同样地,本书的内容也适用于BBC micro:bit未来的所有版本,这归功于Micro:bit教育基金会的出色工作,Micro:bit教育基金会在本书的编写过程中发挥了重要作用。

BBC micro:bit的软件也与它的硬件一样,在经历不断的发展。本书中对软件的引用在编写的当时是非常精确的,所有的截图和相关素材都是基于最新的软件版本。随着时间的推移,软件的样子可能会有微小的改变,但是软件的工作方式将会保持一致。

这一点对于本书中包含的程序而言是非常重要的。尽管适用于BBC micro:bit的编程语言会随着时间而增加,并且会包含其他特征,但是已经存在的特征将仍然可以使用。今天本书中讲到的某个程序多年后将仍然可以在BBC micro:bit上使用。

本书的结构

第1部分“BBC micro:bit简介”,介绍了BBC micro:bit的硬件以及如何使用它。这部分内容会教你一步步地打开你的第一台BBC micro:bit并探索它的演示程序,教你将BBC micro:bit 连接到电脑,从而下载你自己的程序。这一部分同样包含了许多使用BBC micro:bit的建议,包括如何正确使用才能避免可能的损害。即使你已经使用过BBC micro:bit,仍然建议你阅读此部分的内容。

第2部分“使用BBC micro:bit进行编码”,让你开始自己编写程序。通过这一部分,你将学习到适用于BBC micro:bit的编程语言以及它们的不同之处,并开始学习自己编写程序。你可以学到从简单地编写一条信息,让它在BBC micro:bit的显示屏上滚动显示,到读取多种内置传感器,再到编写简单的小游戏。

在这一部分中,会有专门的章节分别介绍三种主要的BBC micro:bit编程语言:JavaScriptBlocks、JavaScript和Python。这三章的编排尽可能地保持完全一致,从而能够让你快速地了解使用三种不同的编程语言编写同一个程序有何不同之处。你可以通过这部分一开始的对比表格选择自己偏好的编程语言,并只阅读相关章节,也可以轮流阅读全部三章的内容,从而真正地体会每种编程语言是如何运行的。

第3部分“高级BBC micro:bit项目”将更进一步,通过实例介绍无线电模块,使得单个BBC micro:bit能够与BBC micro:bit群体进行通信而不需要连接导线。在这一部分中还有一章专门讲述BBC micro:bit与流行的教育型片上电脑Raspberry Pi(树莓派)的连接使用,从而使两个设备的功能都得到拓展。

另外在这一部分中,你将学习到如何在BBC micro:bit上连接外部元件,比如开关、LED。你将学习利用最基本的元件创建电路,从而扩展BBC micro:bit的功能。电路连接过程中不涉及焊接,所有本书中介绍的电路都是安全的,哪怕是年纪最小的读者也可以使用,只需要用到少量价格便宜的电子元件。

至此你将会对BBC micro:bit的功能有比较充分的了解,明白如何用它进行编程以及如何将它与其他设备连接使用。但是你还没掌握BBC micro:bit的全部功能,所以最后一章提供了附加学习资源,包括能够提高BBC micro:bit灵活性的附加硬件、提供更多项目思路的网站以及可以应用到结构化教育中的正式教案。

最后的附录部分用三种编程语言分别列出了本书中提及的所有程序的完整代码列表,你可以不受章节中关于每个程序作用的评论和解释的干扰,轻松地输入代码。如果你想更省事的话, 也可以从本书的网站www.wiley.com/go/bbcmicrobituserguide上下载到同样的程序文件。附录中还有一个BBC micro:bit引脚列表,列出了BBC micro:bit各个引脚的全部功能。

使用本书需要的工具

从技术层面来说,即使你没有BBC micro:bit也可以使用本书,模拟设备同样可以让你编写适用于BBC micro:bit的程序,并且不需要下载到BBC micro:bit实体上就可以看到这些程序是如何运行的,不过此处还需要做一些额外说明。

运行本书列出的主要示例程序,你需要:

■ 一片BBC micro:bit。

■ 一条完好的微型USB连接线。

■ 一台可以运行Microsoft Windows、Apple macOS或者Linux系统,并带有USB接口的电脑。

■ 最新的网络浏览器以及可用的网络连接。

对于第8章“BBC micro:bit的无线连接功能”中讲到的无线电程序,你需要:

■ 共计三片BBC micro:bit。

运行第9章“BBC micro:bit和RaspberryPi”中列出的程序,你需要:

■Raspberry Pi Model B+、Raspberry Pi Model 2、Raspberry Pi Model 3或者Raspberry Pi Zero W中任意一套。

为了创建第10章“创建电路”中详述的电路,你需要:

■ 带鳄鱼夹的电线或者4mm香蕉插头连接器。

■ 一个按钮或者开关。

■ 一个LED。

■ 一个限流电阻器(见第10章中的说明)。

■ 一个电位器。

这些部件可以很容易在网上或者电子元件商店买到,通常BBC micro:bit的代理商也会销售这些部件。

惯例

为了能够让你透彻地理解本书,并且掌握最新的发展趋势,我们在整本书中使用了很多的惯例。

技术名词首次出现会用加粗进行标注,缩略词和首字母缩略词首次出现会显示全称,随后以缩略形式出现。

本书中采用国际单位制单位,需采用英制计量单位的地方会用括号进行标注。

如果一行代码超出了页面的限制,结尾处会印制一个符号。当你看到这个符号时,请继续输入后面的代码而无须按Enter键或者Return键。如果你不确定到底如何输入一行代码, 你可以访问www.wiley.com/go/bbcmicrobituserguide下载每个程序的纯文本文档,你可以用这些文档作为参考,甚至可以直接复制文档中的代码并粘贴到编辑器中去。

希望你能喜欢本书并开启你的BBC micro:bit快乐之旅!



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