Scratch 函式與遞迴 (自訂新積木)

使用繪圖方式介紹「函式」與「遞迴」，可以視覺化的方式觀察特徵，感受規律性。此處則以「落地反彈」的現象介紹函式與遞迴，嘗試理解函式積木的特色與優點，並且呈現遞迴的「重複效果」(Tail Recursion、尾遞迴)。函式為 Scratch 的進階功能，常見於多數的程式語言。函式的使用讓我們以更直覺的方式描述問題，解決問題，我們解決問題不再是逐一列舉，而是以規則和規律性來處理問題，而遞迴的使用則提供另一種更為簡潔的規則來處理問題。

1. 函式積木
2. 為何使用函式積木
3. 函式積木的優點
4. 函式積木與參數
5. 參數
6. 新增函式積木
7. 程式片段
8. 問題應用
9. 問題描述
10. 方法1：循序
11. 方法2：重複
12. 方法3：函式與遞迴
13. 方法比較

電子書，Scratch 函式與遞迴：

http://odata.tn.edu.tw/ebooktagapi/Intro/Index2?id=b83ccee183d642b7852ec1cad60ae82c

Scratch 範例，三種方式彈跳 (循序、重複、遞迴)：

https://scratch.mit.edu/projects/225806763/

參考文件：

• Tail recursion and iteration

Code.org 初學者常見問題分析

Scratch 遊戲設計─高效版刮刮樂 (Scratch Card)

按住滑鼠左鍵刮開！

• 運用分身當作遮罩(Mask)，透過隨機亂數產生不同造型的遮罩
• 使用「幻影」調整透明度，模擬刮開的效果
• 運用隱藏及廣播驅動等技巧，增進執行效能

JavaScript 版本 (適合手機與行動裝置)

https://phosphorus.github.io/app.html?id=167670723&turbo=false&full-screen=true

https://scratch.mit.edu/projects/167670723/

Scratch 遊戲設計─顏色辨識大考驗

這是一個顏色辨識的遊戲，原始構想來自以下社群媒體網站。
http://tw.vonvon.me/quiz/1298?utm_viral=88

這只是一個簡單的遊戲雛形，遊戲玩法為選出與其他顏色不同的物件。

可調整以下參數，改變難易程度。

1. 顏色的變異範圍
2. 顏色的亮度變異範圍
3. 與其他多數物件不同顏色的差異程度

遊戲設計使用以下技巧與功能：

1. 建立大量色塊
   運用「分身」建立大量相同物件，透過計算排列成二維矩陣。
2. 運用外觀「顏色」與「亮度」，產生顏色差異，調整遊戲難易度。
3. 運用「物件區域變數」，記錄物件編號，判斷答案是否正確。

https://scratch.mit.edu/projects/167168175/

Scratch 視覺短期記憶遊戲設計─小猴吃香蕉

這是一個視覺短期記憶的遊戲，原始構想來自以下網站。
http://www.abcya.com/baby_chick_maze.htm

電子書

http://odata.tn.edu.tw/ebooktagapi/Intro/Index2?id=de309644afce45d38bca047b96c08fed

這只是一個簡單的遊戲雛形，遊戲玩法如下：

1. 遊戲開始，障礙物會閃示然後隱藏。
2. 點選香蕉，避開隱藏的障礙物，直到小猴拿到香蕉。

遊戲設計使用以下技巧與功能：

1. 閃示障礙物
   運用外觀中的「亮度」效果，讓障礙物逐漸的消失，但不是真的隱藏起來。
2. 放置障礙物
   障礙物的放置，運用「分身」產生大量障礙物；運用「隨機」分散放置障礙物。
3. 使用全域變數控制程式狀態，協調物件運作。

https://scratch.mit.edu/projects/167143127/

Scratch 中邏輯判斷 (AND、OR、NOT) 的替代寫法

條件判斷中需要正確的陳述條件，將所需的範圍表示出來，或排除在外。

在未俱備邏輯運算的概念前，可以透過條件式本身的結構和順序來達成同樣的效果。

下列三個範例，分別提供對應的替代語法。左式為進階的邏輯運算，右式為簡單的條件判斷。在教學上可以相輔相成，便於說明概念。

有時，也可以解釋 Short-circuit evaluation (短路求值)。

• 和 (AND)
  
• 或 (OR)
  
• 不成立 (NOT)
  

Scratch 終極密碼猜數字完整教案

整裡出本學期當中的一個主題式遊戲教學，幾乎涵蓋了大部份的基礎概念。

教學過程中學生的問題與想法，也忠實的紀錄下來，藉以提供教學者省思，做為概念澄清的參考。

https://class.tn.edu.tw/uploads/tad_web/1384/news/file/guess_number.pdf

一個系統 (Scratch 遊戲) 的設計與發展過程中，起初不見得會知道整個程式最後的全貌。而課本範例雖然是很好的學習材料，但一開始即完整定義系統功能，以及描述細節設計，此種策略 (Top-Down) 有時非出於自然，而是需要有經驗的設計者。

有些遊戲的初步概念，可能只是簡單的互動功能，而後才加入「計分」、「計時」與「難易度調整」等額外功能。對於初學者，或許可以先從局部功能實作出來 (Bottom-Up)，再逐步加入其他功能，經過反覆的步驟而發展出一個完整的遊戲。

以下附件，嘗試以「新積木」方式，來包覆細節設計，讓系統可以著重在主要功能面，方便解釋與說明。

mBot 光源跟隨 (Light Following)

今天突發奇想 mBot 是否可以在黑暗中找到光源，邁向光明。分享此一實作結果，驗證想法。

改裝 mBot 光線感應器，侷限於接受特定方位的光源，使其成為指向性。偵測左右兩側光線差異，判定方向，逐步找尋光源。

1. 改裝光線感應器
   
2. 原理與演算法
   
3. 實際影片

   mBot 光源跟隨 (Light Following)
4. 完整程式
   

臺南市中西區進學國小全民學區數位學習
mBot機器車親子協作課程進度紀錄
2017.05.06(六) ~ 2017.05.27(六)

補充：0~9數字分三群練習

進學國小參加2017全國紫錐花盃反毒機器人競賽

2017.05.20南榮科技大學
邁向巔峰國小組，編號A3

進學國小參加2017全國紫錐花盃反毒機器人競賽

學生自行改裝 mBot 機器車，四輪 mBot 進行任務挑戰。

改裝 mBot 爬陡坡

測試 mBot 循線與超音波感應方式推移障礙物

測試 mBot 循線與超音波感應方式推移障礙物

改裝四輪 mBot 循線測試

mBot 使用內部計時器輔助定位

Scratch 分身應用與隨機粒子模擬

眾矢之的 (Magic Particles)

設定個別粒子(分身)的運動模式(微觀)，觀察整體的運動模式(鉅觀)。

https://youtu.be/5iA-WJZYxrY

https://scratch.mit.edu/projects/160378209/

Scratch 中使用堆疊實作函數回傳值模擬遞迴 (費氏數列)

Fibonacci Number 範例，使用堆疊 (Stack) 實作函數回傳值。

To Iterate is Human, To Recurse, Divine

請使用 Turbo Mode。按 Shift 加綠色旗子。

https://scratch.mit.edu/projects/159864657/

Scratch 基礎概念，如果..否則..我的判斷正確嗎？

Scratch 中使用「如果..就」可以做簡單的條件判斷，遇到更複雜的條件判斷時請使用「如果..否則」。

電子書

http://odata.tn.edu.tw/ebooktagapi/Intro/Index2?id=cd06efa12fd843b3b1912f554218dbe7

以下左右兩側的條件判斷程式，有什麼差別？左側的程式有問題嗎？

Scratch 中重複執行的流程結構─迴圈(Loop)有以下三種類型：

1. 無限迴圈 (Repeated Execuction)─重複執行
   這是 Scratch 中最常見，也是課程中最基礎的重複方式。當我們「未設想」何時要結束程式，多會使用「無限迴圈」，多數個體(如電腦、機器)在處理外界訊息，也是一直不斷的重複接收輸入和反應，而這個無限的大迴圈也就是 Message Loop。如 mBot (Arduino) 中的 loop()。
   
   上面的程式會重複執行「拍手」，因為沒有任何限制，所以只要有足夠的資源(時間和空間，電力)，就可以無限制的重複執行程式。無限迴圈因為不會結束執行，只能重複其內的指令「拍手」，所以 Scratch 的設計是後面無法銜接任何的積木方塊。比較下面的左右兩段程式，左邊的程式無法銜接「歡呼」指令。
   
   無限迴圈在此有些不便，如未能充份瞭解也容易寫出有 bug 的程式，而不易發覺。以下範例，原先是要拍手10次，但僅拍手1次，為什麼呢？猜猜看。
   
2. 有限迴圈 (Bounded Repeated Execution)
   有限次數的重複執行是多數程式語言 (text-based programming language) 的基礎結構，在 Scratch 中反而容易被忽略。Scratch 中省去了使用變數來紀錄次數、遞增變數與條件判斷等複雜控制，我們可以簡單使用「重複幾次」來執行特定次數的指令，如下面程式會執行恰好10次的「拍手」，不多也不少。有確定次數與精確計算的需求，那麼使用「重複幾次」的所造成的結果是可以預期與設想的。
   
   和前例有 bug 的程式相比，以下全部使用「重複幾次」，對於「拍手」與「歡呼」指令的總次數都是可以預先算出來的，程式的流程規劃相對是比較簡單明確。
   
3. 條件迴圈 (Conditional Repeated Execution)
   這是 Scratch 中相對比較進階的概念，當中包含了「重複執行」(Repeated Execution) 與「條件判斷」(Conditional Execution)，甚至是變數 (Variables) 的概念。以下，我們以口語方式來瞭解這個結構的意圖。
   如下圖：

• 現在變數「放暑假」的內容設定為「假」，也就是暑假還沒到來
• 重複執行「上學」，直到「『放暑假』的內容等於『真』」；(直到世界末日發生，我們都要不停地重複努力生活)
  因為「放暑假」的內容不為「真」，所以還是繼續重複執行「上學」
• 如果，一等到「放暑假」的內容為「真」，就會滿足「綠色的條件判斷」，那麼這個迴圈就會結束而離開，不再重複執行。而「單車環島」的指令就會執行，環島去吧！
  

以下，利用「條件迴圈」來達成「無限迴圈」​，但更具有彈性。​​​​​​只要隨時改變變數 stop 的內容，就可以結束離開「重複執行」，有機會「歡呼」。

閱讀完這麼多的內容，為自己執行一個「歡呼」指令吧！

Code.org - 課程 4: 終極挑戰：綜合應用 #5

https://studio.code.org/s/course4/stage/22/puzzle/5

12~13 行解，出奇的簡單喔！

Code.org - 課程 4: 終極挑戰：綜合應用 #3

https://studio.code.org/s/course4/stage/22/puzzle/3

17~18行程式解