為什麼選擇micro:bit

早在2015年，我就聽說過micro:bit，當時只知道BBC推出了一款幫助青少年學習編程的迷你電腦，也沒有特別放在心上。應該是2016年12月吧，青樹基金會的張昱女士給我寄了一塊micro:bit。隨手測試了一下，結果被意外「驚艷」了。

2016年，正好是國內創客教育成為熱詞的時候。全國有很多地區出台創客教育方面的政策，建空間，做培訓。創客教育越熱，我卻越焦慮。因為很多學校花了很大一筆資金建好一個高大上的創客空間後，就沒有下文了。中國教育報批評說是一種「大躍進」現象。這固然和某些領導拍腦袋的工作作風有關，在沒有師資的情況下就大興土木建創客空間的做法顯然是錯誤的。但是，我們有什麼辦法吸引更多的教師加入到創客教育的隊伍來？

我做過很多場教師培訓。我常常說，給老師們培訓再多的創客教育理論，還不如帶著他們做一場工作坊。有了ArduBlock、Mixly之後，Arduino的編程已經變得很簡單。但由於種種原因，Arduino在windows環境下安裝驅動常常會不成功，下載程序也偶爾會失敗，不夠穩定。驅動難裝、下載不穩定，對創客愛好者來說是小事，但對教師來說就是大問題了。記得有次在成都做培訓，老師們的電腦是自帶的，我不得不請了好幾位外援，才解決了幫老師裝Arduino驅動的問題。

青樹基金會是一家關注農村教育的基金會，一直希望能幫助農村學校開展創客教育。因為這個緣故，基金會國內執行人張昱女士和我聯繫較多。但是，在城鎮學校推廣Arduino尚且步履維艱，何況農村學校？他們小規模試了幾次，感覺困難重重。基金會的合作夥伴，香港理工大學Clifford Choy教授推薦了micro:bit。張昱希望我們先測試評價，就給我和吳俊傑分別寄了一套。這才有了前面說的「意外的驚艷」。

Arduino最初並不是為K12的孩子設計的，在難度上還是偏高了點。和Arduino相比，micro:bit則是一款專為K12教育定製的學習工具。在幫助教師、學生快速入門方面，具有很多優勢。如，用虛擬磁碟的方式完成程序燒錄（DAP虛擬磁碟燒錄技術），很完美地解決了驅動安裝難的問題；再如，微軟開發的MakeCode環境，通過瀏覽器就能編程，支持在線模擬調試；還有，板子上集成了常見的感測器讓教學更加方便等。

當然，micro:bit讓我驚艷的理由還有一個，那就是它原生支持Python（MicroPython）。新修訂（2018年發布）的高中信息技術課程標準中，不僅增加了「開源硬體項目設計」模塊，還在必須模塊中提出要「知道信息系統與外部世界的連接方式，了解常見的感測與控制機制。」所以，全新編寫的高中教材中都要加入開源硬體方面的內容。但是，高中的教材基本上採用Python，而Arduino使用的是C++。兩種語言放在同一套教材中，那不是很怪異嗎？micro:bit的出現，至少可以幫我化解這一尷尬。

雖然說micro:bit很好，很適合用於教學，但要普及推廣，還需要解決兩個問題。一是需要大量外圍的電子模塊，讓現有的Arduino電子模塊能夠直接用於micro:bit。這個問題其實容易解決，只要說服DFrobot、Seeed studio就可以了。二是需要離線版的編程工具，中國太大學生太多，在線編程環境總讓人不夠放心。這個問題也很快得到了解決，大神張路提醒我，幾個命令就能搭一個本地MakeCode伺服器。於是我寫了一個教程，西安的向金老師提供伺服器，做了MakeCode伺服器的國內鏡像（http://www.makeredu.net）。後來在Python IDE方面，DFrobot還開發了BXY，盛思開發了mPython，這裡不再具體介紹了。

2017年4月左右，我開始通過貓友匯、好好搭搭等微信群推廣micro:bit。果然不出意外，這塊板子得到很多人的喜愛，案例、教材層出不窮，很多創客企業乘勢推出了基於micro:bit的周邊設備。10月，我代表中國電子學會創客教育專家委員會和BBC的micro:bit教育基金會負責人Zach Shelby達成了戰略合作協議，我、周茂華等任micro:bit中國大使，在各自的學校開設課程並編寫教材。

為什麼要寫這本書

2016年8月，由創客教育專家委員會主辦的第五屆中小學STEAM教育大會在蓬萊召開。我帶著BBC的micro:bit基金會捐助的器材，做了一場micro:bit工作坊。會議休息期間，大家正圍繞這塊板子聊天，《無線電》主編房樺建議我們寫一本名為《愛上micro:bit》的書，與之前《愛上製作》、《愛上Arduino》之類的書籍相互呼應。

考慮到micro:bit方面的書籍資源還很少，我們欣然答應，並很快就確定了本書的定位和大綱。但是因為相應的資源匱乏，部分章節拖了後腿，加上大家對書稿的質量要求高，前前後後差不多用十個月時間才總算定稿。其中MakeCode部分還是沒能趕上，只好先印出來，等下一版本更新。

在本書編寫過程中，micro:bit的書逐步出版，如本書的編者之一餘波老師寫的《micro:bit入門指南》由電子工業出版社出版。和市場同類書籍比較，本書有幾個特點：一是涉及的技術廣，有makecode、python、Scratch，還涉及到Processing和Arduino；二是內容綜合，涵蓋了機器人、互動媒體、科學探究等。毫不誇張地說，這本書把micri:bit的價值挖得最深。在這本書里，micri:bit既是一塊能夠表達創意的微型電腦，又是支持科學探究的數字檢測工具；不僅能夠驅動小車做機器人，也能夠做為智能採集裝置，設計酷炫的互動媒體作品。三是團隊力量強大。如Mixly章節部分是Mixly團隊負責人傅騫教授帶著學生戴建浜親自操刀，邊改軟體邊寫書。

希望通過這本書，讓我們一起愛上micro:bit！

本書的讀者對象

所有對創客教育、STEAM教育感興趣的都可以閱讀本書，不管是小學生、中學生還是在校大學生，或者是對創客活動感興趣的教師、家長。當然，如果你學過Scratch編程，正想開始研究開源硬體，那就更應該看看這本書。本書具體的讀者對象如下：

第一類：小中學生。可以在老師的指導下學習，也可以自學。但是，請別停止腳步，更精彩的開源硬體世界等您探索。

第二類：在校大學生。希望非計算機專業的大學生學習本書，藝術專業的學生，可以把本書當作開源硬體的入門書籍。尤其希望將來從事技術教育的計算機專業、教育技術專業的大學生學習本書，為您未來的崗位做點積極的準備。

第三類：教師。正在從事技術課程教學或者綜合實踐活動課程教學的老師，這本書會給您帶來新的教學思路。

第四類：家長。重視家教，喜歡和孩子做點親子項目的家長，可以對照這本書自學，無論是做一個互動遊戲還是做一個實驗裝置，您的孩子都會對您刮目相看的。

第五類：入門級創客。毫無疑問，micro:bit是一塊最簡單最容易上手的開源硬體，Arduino能完成的項目，micro:bit大都可以完成。

如何閱讀本書

本書共分為上、下兩大部分。上篇以micro:bit的基礎應用為主。介紹用makecode和Mixly等圖形化編程語言給micro:bit編程，也介紹了如何結合Scaratch編寫有趣的互動作品。

下篇則介紹micro:bit的高級應用。如用Arduino IDE來編程，適合「懷舊」的創客；如結合Processing做互動媒體，適合對科技藝術感興趣的朋友；再如用Python來編寫程序，適合高中教師入門，為高中新教材的教學打下基礎等。

因為本書涉及的技術廣，所以大部分章節是點到為止，不敢深入。讀者完全可以跳過某些章節，直接選擇自己感興趣的內容。雖說點到為止，但任何一個章節的內容，也足以開一門9課時左右的校本課程了。

本書整理的附錄部分也非常值得一讀。其一是makecode 圖形編程模塊功能參考；其二是精選的10個跨學科STEAM教學案例；其三是Python語言基礎，介紹了micro:bit的專用庫函數。

勘誤和支持

這是國內關於micro:bit方面最綜合的一本書，很多方面缺少參照資源，要一點一點去研究。因為涉及的方向較多，作者又分別來自全國各地，時間倉促，書中難免出現一些錯誤或者表述不準確的地方，懇請讀者批評指正。書中全部源文件和涉及到的軟體，都可以通過出版社網站和作者的博客下載（博客地址：Http://blog.sian.com.cn/xiezuoru）。歡迎發送郵件到[email protected]，期待得到你們真摯的反饋。

關於虛谷計劃

因為micro:bit的易用性，加上創客教育專家委員會和貓友匯的推廣，所以在普及方面很快就要追上Arduino。有網友問，是不是小學就用micro:bit，初中用Arduino，高中用樹莓派？

不，從micro:bit到Arduino，並非是換一塊板子這麼簡單，編程語言的遷移就是最大的門檻，幾乎是重新開始學習，而從Arduino到樹莓派，又是一個全新的硬體體系。從Micro:bit到Arduino，再到樹莓派的學習線路是有問題的。

正如我一開始糾結於Arduino的技術門檻太高，卻想不出好的解決方案一樣，我們根本就沒有想過要全新開發一塊新的板子，忘了「不滿是創新的源泉」這一至理名言。直到去年11月在台北的朋友提醒下，我才有了一個很好的解決方案：在micro:bit、Arduino和樹莓派的基礎上，全新設計一款為教育定製的開源硬體。這就是創客教育專家委員會「虛谷計劃」的由來，請大家耐心等待並積极參与這一開源項目。

最後的致謝

首先感謝BBC基金會的micro:bit團隊，他們為青少年的教育設計了優秀的工具，讓更多的孩子能夠接觸開源硬體，學習編程並設計有趣的智能作品，為創客教育的普及提供了可能。

感謝周茂華、管雪沨、秦賽玉、李暘、張敬雲、餘波、周源遠、曾祥潘等老師，雖然大家各自工作繁忙，但都能按計劃交稿。

感謝李琦和吳俊傑老師，他們完成了這本書中最精彩的部分——STEAM教學項目。張敬雲同學還專門整理了附錄「10個跨學科STEAM教學案例」。

感謝Mixly團隊的傅騫教授和戴建浜同學，他們為了配合這本書的出版，特意加班加點升級Mixly，使其能夠支持micro:bit。

感謝青樹基金會的張昱女士，是她最早為我們提供了micro:bit，讓我們知道有這麼一款優秀的開源硬體，創客教育的大家族中多了一款利器。

特別感謝DFrobot、盛思等創客企業對micro:bit的支持，他們的工程師為micro:bit的周邊生態做了很多工作，現在micro:bit通過各種擴展板，能夠正常使用絕大多數Arduino電子模塊了。

最後感謝周俊豪、梁一茁、謝集三位小朋友，他（她）們不僅見證了這本書的從無到有的過程，還參與了部分案例的設計。正因為孩子們對micro:bit的喜歡，我們才有動力去寫這本書。

謝作如

2018.6.16

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