少儿创客教育丛书:基于Scratch的传感器板编程

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价格:16.20元
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isbn号码:9787553673974
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具体描述

少儿创客教育丛书:基于Arduino的物理世界互动设计 丛书定位: 本丛书旨在面向小学高年级及初中阶段学生,提供一套系统、实践驱动的创客教育读物。它不仅仅是技术的入门手册,更是激发青少年对科学、工程、艺术与数学(STEAM)跨学科兴趣的桥梁。本丛书聚焦于通过动手实践,让学生理解编程思维与现实世界物理现象的连接,培养其解决实际问题的能力和创新精神。 核心理念: 创客教育的核心在于“做中学,学中创”。本丛书强调理论与实践的紧密结合,鼓励学生从观察生活中的问题出发,利用现代电子技术和编程工具,设计并制作出具有实际功能的创意作品。我们相信,真正的学习发生在动手搭建和反复调试的过程中。 --- 第一册:电子电路基础与元件识别 本册是进入创客世界的敲门砖,重点在于建立学生对电子世界的基本认知和安全操作规范。 第一章:创客之旅的起点 什么是创客?创客精神的内涵。 安全第一:实验室与工具箱的安全准则,防止触电和短路的基础知识。 认识你的工具:万用表、烙铁(安全使用指导)、螺丝刀、剥线钳等常用工具的用途和正确操作方法。 第二章:电的语言——基础电路原理 电流、电压与电阻的直观理解:用水流类比法深入浅出地解释欧姆定律(V=IR)。 串联与并联电路的搭建与特性对比实验。 面包板(Protoboard)的使用:这是无需焊接的实验平台,详细讲解如何正确插拔元器件,避免接触不良。 第三章:电子元件的“身份卡” 无源器件详解: 电阻(识别色环)、电容(分类及其在滤波中的作用)、电感。 有源器件入门: 晶体管(作为开关和放大器的基本原理演示)。 光电与声学元件: 各种LED(发光二极管)的驱动电流计算,光敏电阻(LDR)对光线的响应测试,蜂鸣器的驱动。 继电器与开关: 理解机械开关与电控开关的差异,为后续控制高功率设备做准备。 实践项目: 制作一个简单的警示灯电路,仅使用电池、电阻和LED,体会电流的单向性。 --- 第二册:微控制器入门与C/C++编程基础 本册将引入微控制器这一“电子大脑”,并教授与其交互的编程语言基础。 第一章:微控制器的“心跳”——认识单片机 从简单的555定时器到成熟的微控制器架构概述。 Arduino UNO板的结构图解析:输入/输出引脚(I/O)、电源部分、复位按钮、USB接口的功能。 安装Arduino IDE(集成开发环境)并完成第一次“点亮LED”的经典实验。 第二章:Arduino编程的基石 C/C++语言的简要介绍:变量、数据类型(int, float, boolean)。 程序结构:`setup()` 函数与`loop()` 函数的执行流程。 控制流:`if-else` 条件判断语句和`for/while` 循环语句的实际应用。 第三章:数字输入与输出的交互 数字输出(Digital Write): 编程控制LED的亮灭,实现闪烁(Blink)效果,并探索PWM(脉冲宽度调制)技术,实现光的渐变效果。 数字输入(Digital Read): 连接按钮(Push Button),编写程序读取按键的开/关状态,实现按键控制灯光。 去抖动技术: 讲解机械按键带来的信号不稳定问题,并引入软件延时或定时器去抖动的方法。 实践项目: 制作一个“交通信号灯控制器”,精确控制红、黄、绿灯的切换时序,并加入“行人等待”按钮功能。 --- 第三册:模拟信号处理与传感器集成 本册将重点介绍如何让微控制器“感知”真实世界中的各种物理信号,并将其转化为可识别的数字数据。 第一章:捕捉世界的“眼睛”——模拟输入 模拟信号与数字信号的本质区别。 Arduino的ADC(模数转换器):10位分辨率的含义解析。 `analogRead()` 函数的使用,读取电位器(可变电阻)的阻值变化,并映射到屏幕输出。 第二章:环境感知传感器深度应用 光照强度测量: 利用光敏电阻(LDR)作为分压器,测量环境亮度并实时显示。 温度与湿度感应: 介绍DHT系列温湿度传感器的接线和库文件调用,编写程序记录一天内的温差变化。 声音检测: 使用声音传感器模块,通过设置阈值来判断环境中的声音大小。 第三章:执行器的进阶控制 直流电机驱动: 介绍三极管或L298N模块作为电机驱动器,实现电机的正反转控制。 伺服电机(Servo): 精确控制角度的伺服电机,用于制作机械手臂或角度指示器。 LCD/OLED显示屏集成: 学习使用I2C或SPI协议连接小型显示屏,将采集到的传感器数据可视化展示,取代传统的串口监视器。 实践项目: 制作一个“智能光照系统”,当环境光线低于某一设定值时,自动开启LED灯,并在OLED屏幕上显示当前温度和湿度。 --- 第四册:进阶通信、数据记录与物联网初步 本册着眼于提升作品的复杂度和实用性,引入数据存储和设备间通信的概念。 第一章:串行通信与调试技巧 UART(通用异步收发传输)协议简介:TX/RX引脚的含义。 Serial库的高级用法:格式化输出、读取特定数据包。 利用Processing或Python等外部软件,实现与Arduino之间的数据可视化交互。 第二章:数据存储与时间管理 EEPROM(电可擦除可编程只读存储器): 学习如何在微控制器内部存储程序的配置参数,实现断电后数据不丢失。 实时时钟(RTC模块): 使用DS3231等模块,为系统加入精确的时间基准,实现定时任务。 SD卡数据记录仪: 学习SPI通信协议,连接SD卡模块,将传感器采集到的环境数据(如温度、光照强度)以CSV格式记录下来,供后续分析。 第三章:无线连接与物联网概念初探 蓝牙通信: 使用HC-05/HC-06模块,实现Arduino与智能手机之间的无线数据交换。 WiFi模块基础(如ESP8266/ESP32简介): 简要介绍这些集成WiFi功能的芯片,了解如何将设备连接到互联网。 MQTT协议的理念: 引入轻量级消息发布/订阅的概念,为未来接入云平台打下基础。 实践项目: 制作一个“环境数据记录仪”,每隔一分钟将当前时间、温度和光照强度记录到SD卡中,并通过手机蓝牙实时查看最新数据。 --- 丛书特色总结: 1. 完全独立性: 每册内容侧重于特定的技术栈,可根据学生现有基础选择性学习,互为补充但无强制依赖。 2. 项目驱动: 每一章结束后都有明确的实践目标,确保知识点在具体制作中得到巩固。 3. 软硬件结合: 不仅教授硬件连接的规范性,更注重软件逻辑的严密性,培养学生完整的系统思维。 4. 面向未来: 逐步引入数据存储、通信协议和网络概念,为学生未来接触更复杂的嵌入式系统和物联网项目做好准备。

作者简介

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读后感

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用户评价

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这本书的叙事风格简直是太对我的胃口了!它完全没有那种高高在上的技术手册腔调,反而像是一位经验丰富的创客前辈,坐在我身边,用最接地气、最富于激情的语言,引领我探索编程世界的奥秘。作者在讲解每一个核心概念时,总能穿插一些生动有趣的生活实例,让我立刻就能明白这个抽象的指令在现实世界中到底能实现什么“酷炫”的功能。比如,在描述循环结构时,他没有直接抛出代码块的定义,而是拿搭乐高积木或者做手工的重复动作来比喻,瞬间就让“死板”的编程逻辑变得鲜活起来。我尤其欣赏作者在描述遇到的“Bug”或编程陷阱时的态度——他不是轻描淡写地告诉你“这样做不对”,而是详细地分析了“为什么”会出错,以及更重要的,“下次如何避免这样的思维误区”。这种对过程的尊重和对挫折的正面引导,对于培养孩子的坚韧精神和科学探究欲至关重要。阅读的过程中,我感觉自己不是在学习一门技术,而是在进行一场充满惊喜的智力冒险,那种被鼓励和激发的好奇心,是任何说教都无法比拟的。

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我必须得说,这本书对于“动手实践”的重视程度,完全超出了我的预期。它并非一本纯理论的教材,而更像是一本精心设计的项目手册,每完成一个章节的学习,都伴随着一个可以立即看到成果的“小发明”或“小装置”。作者深谙创客教育的精髓,即“做中学,学中做”。他提供的所有项目案例都具有很强的可实现性和趣味性,既不会因为材料过于稀有而让普通家庭望而却步,也不会因为难度过低而让有经验的孩子感到乏味。更值得称赞的是,书中对项目调试和故障排除的部分着墨不少。往往在完成一个项目后,真正考验学习效果的是如何让它完美运行。这本书对此提供了详尽的“自查清单”和“常见问题解答”,帮助读者独立发现并解决问题,这种自我修复能力的培养,远比单纯教会如何敲代码要重要得多。每次看到孩子们通过自己的双手让程序“活”起来,那种由内而外的成就感,是阅读其他技术书籍难以给予的体验。

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这本书的装帧设计和印刷质量着实让人眼前一亮,封面色彩搭配鲜明,图案生动活泼,一看就知道是为小读者精心准备的。纸张的厚度适中,触感光滑,即便是经常翻阅也不会轻易损坏,这对于我们这些需要反复研读学习材料的家长和老师来说非常重要。书的整体排版布局也十分用心,字体大小适中,间距合理,即使是初学编程的孩子阅读起来也不会感到吃力。章节的划分清晰明了,每一步骤都有清晰的图示辅助说明,这一点特别加分,因为编程概念本身就比较抽象,有直观的视觉引导能大大降低学习的门槛。而且,在内容的组织上,我能感受到作者的匠心,每一个知识点的引入都像是在娓娓道来一个有趣的故事,而不是枯燥的理论灌输。这种循序渐进的教学方式,让孩子在不知不觉中就掌握了复杂的逻辑思维。此外,书中的一些小插画不仅起到装饰作用,很多时候还能巧妙地解释一个编程概念,让人会心一笑,感觉学习过程充满了乐趣。总而言之,从物理层面和视觉体验上来说,这是一本高品质的学习用书,看得出出版方在制作过程中投入了极大的关注与诚意。

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这本书在内容更新和贴近当前技术发展趋势方面做得非常出色,显示出编者团队对教育前沿的敏锐洞察力。它没有固步自封于陈旧的编程范式,而是巧妙地将一些现代物联网(IoT)和人机交互的基本理念融入了入门级的实践中。例如,在设计一些交互场景时,作者会引导孩子去思考如何让程序对环境变化做出更“智能”的反应,这种对“输入-处理-输出”闭环的优化探索,实际上就是在培养一种面向未来的产品思维。此外,书中对某些功能的实现,提供了不止一种的解决方案,这种并列展示不同编程思路的做法,极大地拓宽了读者的视野,让他们明白解决问题的方法从来都不是唯一的,这对于培养创造力和灵活性至关重要。它不是简单地教你如何使用工具,而是引导你思考“如何更好地使用工具,甚至创造出新的工具使用方式”。这种高度的开放性和对思维边界的不断拓展,使得这本书的价值远远超越了一本普通的编程入门书,更像是一扇通往未来科技世界的思想启蒙之窗。

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这本书在知识体系的构建上展现出一种极高的专业性和前瞻性,它不仅仅停留在基础的拖拽式编程演示,而是非常巧妙地嵌入了更深层次的计算思维训练。我发现它在引入新的编程结构时,总会先从一个需要解决的实际问题入手,而不是孤立地介绍功能模块。这种“问题导向”的学习路径,极大地锻炼了读者的逆向思维能力——即“为了达到X效果,我需要哪些步骤和工具?”。再者,书中对不同模块之间协同工作的讲解尤其到位,它没有把每一个传感器或模块当成孤立的个体,而是将其视为一个复杂系统的一部分,引导读者思考如何进行高效的数据流整合与处理。这种系统化思维的培养,对于未来孩子接触更高级别的工程项目是非常宝贵的财富。此外,它对代码逻辑的剖析细致入微,即便是对于一些初学者容易混淆的条件判断或变量赋值问题,也给出了非常清晰的流程图和代码执行轨迹分析,让人可以一目了然地追踪程序的“生命线”。这本书无疑是在为孩子未来的进阶学习打下坚实而宽广的基础。

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