欢迎来到编程小宇宙！/ Welcome to the Programming Universe!

你有没有试过自己做一个会动的动画？或者设计一个只有你能通关的小游戏？甚至让乐高机器人帮你递个小零食？这些好玩的事情，其实都可以通过编程（Programming）来实现哦！

编程听起来好像是很高深的东西，只有戴着眼镜的大人才能学？其实完全不是！编程本质上就是给你身边的电子设备、智能玩具、机器人当“小指挥官”：你发出一条条清晰的指令，它们就会乖乖照做。比如你让智能音箱放儿歌，对扫地机器人说“去客厅打扫”，甚至玩《神庙逃亡》的时候控制角色跳跃、转弯，本质上都是在和“编程”打交道——你发出的指令，就是程序（Program）的一部分哦！

1.1 编程能做什么？/ What Can Programming Do?

小朋友的日常生活里，早就藏着好多编程做出来的有趣东西啦！不信你看：

• 你看的动画片《小猪佩奇》《超级飞侠》，每一帧画面的移动、人物的对话，都是程序员叔叔阿姨用编程做出来的；要是你学会了编程，还能自己做专属的动画小故事，讲给你身边的小伙伴听呢！
• 你玩的《我的世界（Minecraft）》《蛋仔派对》这类游戏，角色怎么跑、怎么跳、遇到障碍物怎么反应，背后都是成千上万条编程指令在运行；等你学会了，还能自己设计关卡，做只有你能通关的专属游戏！
• 还有学校科技节上看到的会走路的乐高机器人、会抓东西的机械臂，也是用编程控制的——你可以让机器人帮你送文具给同学，让它帮你把掉在地上的橡皮捡起来，是不是特别酷？
• 甚至你给好朋友做的电子生日贺卡，点一下就会播放生日快乐歌、跳出卡通动画，也是用编程做出来的哦！

你看，编程不是枯燥的代码和公式，而是把你脑洞大开的想法变成真的“魔法棒”！那问题来了：怎么才能学会编程，用好这根魔法棒呢？这就需要先了解一个非常重要的能力——计算思维（Computational Thinking）。

1.2 什么是计算思维？/ What is Computational Thinking?

你可能会好奇：“我平时整理书包、搭乐高、做手工，也没觉得自己在用什么计算思维呀？” 其实呀，计算思维就像你每天都会用的“隐形超能力”，只是你没注意到它而已！它是像计算机科学家一样思考问题、解决问题的思维方式，核心有5个小能力，我们一个一个来看，你会发现你早就会用啦！

```mermaid graph LR A[计算思维<br>Computational Thinking] --> B[分解问题<br>Decomposition] A --> C[模式识别<br>Pattern Recognition] A --> D[抽象<br>Abstraction] A --> E[算法设计<br>Algorithm Design] B --> F[把大问题拆成小问题，逐个击破] C --> G[发现事物规律，用规律快速解决问题] D --> H[抓住核心，忽略不必要的细节] E --> I[设计一步步执行的固定步骤] ```

1.2.1 分解问题：把大任务拆成小任务 / Decomposition: Break Big Tasks into Small Ones

你有没有搭过特别大的乐高城堡？要是有几百块积木，你肯定不会一次性把所有积木都堆上去，而是先搭底座，再搭城墙，接着搭塔楼，最后装饰小窗户和旗帜，把“搭城堡”这个大任务拆成一个个小任务，做起来就简单多啦！这个把复杂大问题拆成小问题的过程，就是分解问题（Decomposition）。

再比如老师让你做一张“我的家乡”主题手抄报，你也会先拆任务：先找家乡的照片，再画风景，接着写介绍文字，最后涂色装饰，不会一上来就乱画，这就是分解问题的能力呀！

1.2.2 模式识别：找规律解决问题 / Pattern Recognition: Find Patterns to Solve Problems

你玩过“猜数字”的游戏吗？对方心里想一个1-100之间的数字，你每次猜一个，对方会告诉你“大了”“小了”还是“对了”。玩了几次之后，你是不是会总结出规律：如果对方说“大了”，下次就猜更小的数；说“小了”就猜更大的数，这样猜几次就能猜中？这个发现“大小规律”的过程，就是模式识别（Pattern Recognition）。

再比如你背乘法口诀的时候，发现“一一得一，一二得二，一三得三”的规律，所有“1乘几”的结果都是几，背的时候只要记这一个规律，不用一个一个背，也是模式识别哦！

1.2.3 抽象：抓住核心，忽略无关细节 / Abstraction: Focus on What Matters

你有没有画过画？要是画一只猫，你肯定不会把猫的每一根毛、每一处皮肤纹理都画出来，只要画出尖耳朵、长尾巴、翘胡须，别人一眼就能认出这是猫，不用画得和真猫一模一样也能认出来。这个忽略不必要的细节、抓住事物核心特征的过程，就是抽象（Abstraction）。

再比如你去动物园看动物，不用记住每种动物的所有特征，只要记住“猫是喵喵叫的，狗是汪汪叫的，老虎有条纹”，就能分清它们，也是抽象的能力哦！

1.2.4 算法设计：做事情的固定步骤 / Algorithm Design: Fixed Steps to Get Things Done

你有没有注意过自己早上起床的流程？是不是先掀开被子，再穿上衣服，接着刷牙洗脸，最后吃早饭？这个固定的、按顺序执行的步骤，就是你的“起床算法（Algorithm）”——只要按这个步骤走，你就能顺利准备好去上学，不会忘事。

再比如你玩走迷宫的游戏，是不是会先选一条路往前走，遇到死胡同就退回来换另一条路，这个“选路→试错→调整”的固定流程，也是算法哦！

你看，计算思维的这四个小能力，你天天都在用！那计算思维和编程有什么关系呢？其实编程就是练习计算思维的最佳工具：就像你练武术用剑、练游泳用水一样，计算思维是你脑子里的“解决问题超能力”，而编程是帮你把这个能力练得越来越强的“训练器材”。你脑中的想法，

你脑中的想法，只要拆成一个个小步骤，就能变成让电脑、机器人乖乖执行的程序，这就是编程和计算思维的关系啦！

哦对了，你可能会问：“我要学两种编程语言吗？会不会很难呀？” 完全不会！我们这本书特意选了Scratch和Python两种最友好的编程工具搭配着学，就像学做菜先玩食材拼图，再学真的炒菜一样，循序渐进，一点都不难~

1.3 为什么选Scratch和Python？/ Why Scratch and Python?

Scratch是美国麻省理工学院（MIT）媒体实验室专门为8-16岁的小朋友设计的图形化编程工具，你完全不用记复杂的英文代码，只要像搭乐高一样把不同颜色的“积木”拖在一起，就能做出动画、游戏、互动故事，全世界有超过1亿小朋友都在用Scratch创作，它的社区里还有好多其他小朋友分享的有趣作品，你可以参考、修改，甚至和世界各地的朋友一起做项目哦！

而Python是现在全世界最受欢迎的文本编程语言之一，它的语法特别简单，读起来就像英语句子一样好懂，而且功能超级强大：你可以用它做人工智能聊天机器人、爬取你喜欢的动漫图片、做自己的个人网站、分析你收集的奥特曼卡片数据，甚至还能控制无人机、机器人呢！学会了Python，你就能把脑洞中的想法变成真正能用的

你脑中的想法，只要拆成一个个小步骤，就能变成让电脑、机器人乖乖执行的程序，这就是编程和计算思维的关系啦！

哦对了，你可能会问：“我要学两种编程语言吗？会不会很难呀？” 完全不会！我们这本书特意选了Scratch和Python两种最友好的编程工具搭配着学，就像学做菜先玩食材拼图，再学真的炒菜一样，循序渐进，一点都不难~

1.3 为什么选Scratch和Python？/ Why Scratch and Python?

Scratch是美国麻省理工学院（MIT）媒体实验室专门为8-16岁小朋友设计的图形化编程工具，你完全不用记复杂的英文代码，只要像搭乐高一样把不同颜色的“积木”拖在一起，就能做出动画、游戏、互动故事。麻省理工的叔叔阿姨设计Scratch的初衷，从来不是培养“程序员”，而是让每个孩子都能用编程表达自己的想法、发挥创造力——全世界有超过1亿小朋友都在用Scratch创作，它的社区里还有数不清的其他小朋友分享的有趣作品，你可以参考、修改，甚至和世界各地的朋友一起做项目哦！

而Python是现在全世界最受欢迎的文本编程语言之一，它的语法特别简单，读起来就像英语句子一样好懂，而且功能超级强大：你可以用它做人工智能聊天机器人、爬取你喜欢的动漫图片、做自己的个人网站、分析你收集的奥特曼卡片数据，甚至还能控制无人机、机器人呢！学会了Python，你就能把脑洞中的想法变成真正能用的工具，甚至解决生活中的小问题啦！

这两种工具搭配起来学，就像学功夫先练扎马步、再学招式一样：Scratch是你的“编程魔法启蒙玩具”，你用它玩的时候，不知不觉就学会了“什么是事件、什么是循环、什么是条件判断”这些编程最核心的逻辑；等你把这些逻辑都玩熟了，再学Python的时候，就会发现“哦！原来Scratch里的积木，换成英文就是Python代码呀！”完全不会被陌生的英文代码吓到，学起来特别快。

不信你看这个对比：Scratch里“让角色说‘你好’2秒”的紫色积木，对应的Python代码就是`sprite.say("你好呀", 2)`，逻辑完全一样，只是把积木块换成了英文单词而已。你已经在Scratch里把逻辑玩得滚瓜烂熟了，学Python的时候只要“认字”就行，是不是特别简单？

1.4 初识Scratch——你的第一个编程伙伴 / Meet Scratch: Your First Programming Partner

亲爱的小探险家，接下来就让我们一起推开Scratch的大门，认识你的第一个编程伙伴吧！首先你要打开Scratch的官网`scratch.mit.edu`，点击右上角的“创作（Create）”按钮，就能进入编辑界面啦；如果你家里装了Scratch离线版，只要双击桌面上的小猫图标就行。

第一次打开Scratch，你可能会看到好多按钮和区域，别慌！我们一个一个认识，就像认识你的文具盒一样，每个地方都有用哦：

```mermaid graph TD A[Scratch 编辑界面] --> B[顶部工具栏<br>Top Toolbar] A --> C[舞台区<br>Stage（右侧）] A --> D[角色区<br>Sprite List（右下角）] A --> E[积木区<br>Blocks Palette（左侧）] A --> F[代码区<br>Coding Area（中间）] B --> B1[绿旗：运行程序] B --> B2[红圆：停止程序] B --> B3[全屏：放大舞台] C --> C1[展示动画、游戏的“大屏幕”] D --> D1[列出所有角色、背景的列表] E --> E1[所有编程积木的“魔法盒子”] F --> F1[你搭积木的“工作台”] ```

1.4.1 认识Scratch的四大核心区域 / Know the 4 Core Areas of Scratch

① 舞台区（Stage）——你的作品展示大屏幕

舞台区就是Scratch界面最右边的大块白色区域，你做的动画、小游戏、互动故事，都会在这里显示出来。舞台区右上角有三个小按钮：绿旗是“开始运行程序”，红圆是“停止程序”，最右边的箭头是“全屏模式”，点一下就能让舞台占满整个屏幕，看起来更清楚。

② 角色区（Sprite List）——你的角色储物柜

舞台区下方的列表就是角色区，里面列着当前你所有的“角色（Sprite）”——也就是你动画里的人物、道具、背景。默认情况下，Scratch会给你一只橙色的小猫，名字叫“小橘（Scratch Cat）”，它是Scratch的官方吉祥物哦！你可以点击角色区上方的“选择一个角色”按钮，从库里选奥特曼、艾莎公主、小恐龙、甚至食物、家具当角色，也可以自己画一个专属角色！

③ 积木区（Blocks Palette）——你的魔法积木盒

界面最左边的彩色列表就是积木区，里面分了好多“分类（Category）”，每个分类都是同一种颜色的积木，代表不同的功能：

• 黄色是**事件（Events）**积木：相当于“触发器”，告诉Scratch“什么时候开始执行程序”，比如“当绿旗被点击”“当按下空格键”
• 蓝色是**运动（Motion）**积木：控制角色怎么动，比如“移动10步”“向右转15度”“跳到随机位置”
• 紫色是**外观（Looks）**积木：控制角色的样子，比如“说‘你好’2秒”“切换颜色”“变大10%”
• 橙色是**声音（Sound）**积木：控制音效，比如“播放‘喵喵’声”“弹奏音符”
• 还有控制（Control）、侦测（Sensing）、运算（Operators）、变量（Variables）等分类，以后我们会慢慢学到。

④ 代码区（Coding Area）——你的积木工作台

界面中间的大块空白区域就是代码区，你从积木区拖出来的积木，都要放在这里搭在一起。Scratch的积木设计得像乐高一样，只有形状匹配的积木才能吸在一起，比如“当角色被点击”的顶部是凸出来的，就只能接在别的积木的底部凹槽里，这样你就不用担心积木搭错顺序啦！

1.4.2 第一个互动小项目：点击小猫，让它动起来说话 / First Project: Click the Cat to Make It Move and Talk

是不是已经等不及要动手做项目了？接下来我们就用刚刚认识的四个区域，完成第一个超简单的互动小项目：点击小猫，它往前走10步，然后说“你好呀！我是编程小能手小橘！”

我们一步一步来，跟着做哦： 1. 找触发器积木：先点左侧积木区的黄色“事件（Events）”分类，找到“当角色被点击（when this sprite clicked）”积木，把它拖到中间的代码区。你看，这块黄色的积木就是“开关”，只有点了小猫，后面的指令才会执行哦！ 2. 加移动指令：再点左侧积木区的蓝色“运动（Motion）”分类，找到“移动10步（move 10 steps）”积木，拖到“当角色被点击”积木的下面，你会看到它们“咔哒”一声吸在一起了！就像搭乐高一样，对的积木会自动扣紧。 3. 加说话指令：最后点左侧积木区的紫色“外观（Looks）”分类，找到“说‘你好！’2秒（say 'Hello!' for 2 seconds）”积木，拖到“移动10步”积木的下面，也让它吸在一起。

现在你的代码区是不是有三块积木排成一列了？是不是特别简单？接下来就是见证奇迹的时刻啦：点击舞台区里的橙色小猫——你看！小猫往前走了10步，头顶还冒出一个白色的气泡，写着“你好呀！我是编程小能手小橘！”，2秒之后气泡就消失啦！

【💡 小探险家提示（电子版侧边栏/纸书彩色标注）】 如果积木搭错了，Scratch会发出“咔哒”的提示音哦！只要把积木拖回左侧的积木区，就可以重新搭，不用怕出错~ 要是小猫点了没反应，先检查黄色的事件积木有没有搭，积木之间有没有空隙，有空隙的话挨紧就行啦！

1.4.3 小探险家第一次自由创作 / First Free Creation for Little Explorers

你已经完成了第一个编程项目，是不是特别有成就感？现在你可以自由修改你的项目，玩出更多花样哦：

• 把“移动10步”里的10改成20，点击小猫，它会走得更远啦！
• 把“说‘你好！’2秒”里的文字改成你自己的名字，比如“我是XXX”，时间也可以改成5秒，气泡会显示更久哦！
• 点角色区上方的“选择一个角色”按钮，把小橘换成你喜欢的角色，比如奥特曼、艾莎公主、小恐龙，做专属的互动动画！
• 试着加一块“切换颜色效果”的积木（在紫色外观分类里），放在移动积木的后面，每次点击小猫，它的颜色就会变一次，是不是像变色龙一样酷？

【❓ 小探险家疑问箱】 问：能不能让小猫点一下就跳起来呀？ 答：当然可以！你可以在移动积木后面加一块“将y坐标增加10”的积木（蓝色运动分类里），y坐标就是角色的上下位置，增加10就会往上跳，是不是特别简单？

问：我做了好几个项目，怎么保存呀？ 答：点顶部工具栏的“文件（File）”按钮，选择“保存到你的电脑（Save to your computer）”就行，下次打开就能接着玩啦！

1.5 这个项目里藏着的计算思维 / Computational Thinking in This Project

亲爱的小探险家，你知道吗？你刚刚做的这个超简单的点击小猫项目，已经用到了我们之前讲的所有计算思维小能力哦！我们来一起找一找： 1. 分解问题（Decomposition）：你要完成“点击小猫互动”的任务，没有一上来就乱搭积木，而是先拆成三个小任务：①加点击触发的开关；②让小猫移动；③让小猫说话，逐个完成之后再拼在一起，这就是分解问题的能力呀！ 2. 模式识别（Pattern Recognition）：你会发现所有Scratch里的互动项目，第一步都要加黄色的事件积木，这是固定的规律，以后你做点击、按键盘的互动项目，都会先找事件积木，这就是模式识别~ 3. 抽象（Abstraction）：你不用管小猫的图片是怎么画出来的，也不用知道Scratch是怎么让角色动的，只要知道“小猫是一个可以点击、可以移动、可以说活”的角色就行，忽略掉所有没用的技术细节，这就是抽象的能力！ 4. 算法设计（Algorithm Design）：你搭积木的顺序就是一套完整的算法：先触发点击→再移动→再说话，按这个顺序执行，就能得到你想要的效果，要是顺序换一下，比如先说话再移动，也是可以的，只要你设计的步骤是对的就行~ 5. 评估（Evaluation）：做完项目你点击小猫看看效果，要是觉得走得太短，就把步数改成20，要是觉得说话时间太短，就改成5秒，这个检查效果、调整优化的过程，就是评估的能力呀！

你看，你早就已经把计算思维用得炉火纯青了，是不是特别棒？

1.6 Scratch和Python的小秘密 / The Secret Between Scratch and Python

你可能会好奇：“我学Scratch的时候搭积木，学Python的时候写代码，它们有什么关系呀？” 其实呀，Scratch里的每一块积木，都对应Python里的一行代码，逻辑完全一样，只是写法不同而已！就像你说中文和说英文，想表达的意思是一样的，只是换了一种语言：

比如你刚才搭的积木组合： ``` 当角色被点击 移动10步 说 "你好呀！我是小橘！" 2秒 ``` 对应的Python代码（等你学到第8章就会写啦）是这样的： ```python @sprite.on_click def on_click(): sprite.move(10) sprit