micro:bit 兒童程式硬體入門教學:用 Scratch 連接實體世界的第一堂課
micro:bit 是什麼?
如果你的孩子已經在 Scratch 上做了好幾個遊戲和動畫,你可能會開始思考:下一步該學什麼?答案之一就是——讓程式走出螢幕,和真實世界互動。而 micro:bit 正是為此而生的最佳入門硬體。
micro:bit 是由英國 BBC 在 2015 年推出的一款微型教學電腦,尺寸大約跟一張信用卡差不多。別看它小小一片,上面可是塞了不少東西:
- 5×5 LED 矩陣:可以顯示文字、圖案和簡單動畫
- 兩個可程式按鈕(A 和 B):用來接收使用者輸入
- 加速度感測器:偵測傾斜、搖晃和自由落體
- 電子羅盤:偵測方向
- 溫度感測器:測量環境溫度
- 麥克風(V2 版本):偵測聲音
- 喇叭(V2 版本):播放音效和旋律
- 藍牙 BLE:無線連接電腦和平板
- 觸控 LOGO(V2 版本):正面的金色 Logo 可以當觸控按鈕
最棒的是,它可以用好幾種方式來寫程式:微軟的 MakeCode(圖形化拼塊)、Python,甚至是 Scratch。對已經熟悉 Scratch 的小朋友來說,幾乎零學習成本就能開始用它做專案。
購買指南:該買什麼版本和配件
目前市面上主要是 micro:bit V2(2020 年底推出),相比 V1 多了麥克風、喇叭和觸控 Logo。強烈建議直接買 V2 版本,功能更完整,價格差異不大。
基本採購清單
| 品項 | 是否必要 | 參考價格(台幣) | 說明 |
|---|---|---|---|
| micro:bit V2 主板 | 必要 | 約 NT$700-900 | 核心硬體 |
| Micro USB 傳輸線 | 必要 | 通常附贈 | 連接電腦用,也可供電 |
| AAA 電池盒(2顆裝) | 建議 | 約 NT$50-80 | 脫離電腦獨立運作用 |
| 鱷魚夾線 | 建議 | 約 NT$60-100(5條) | 連接外部元件用 |
| 擴展板 | 選配 | 約 NT$200-500 | 方便連接更多感測器和馬達 |
初學者建議先買主板加電池盒就好,等孩子確定有興趣再添購其他配件。很多電子材料行和網路商店都有賣 micro:bit 的套件包,價格合理又省事。
第一個專案:用 MakeCode 讓 LED 笑
在連接 Scratch 之前,我們先用微軟的 MakeCode 來做第一個小專案,讓孩子快速體驗「寫程式 → 控制硬體」的成就感。
步驟一:開啟 MakeCode 編輯器
打開瀏覽器,前往 makecode.microbit.org,點選「新專案」。你會看到一個類似 Scratch 的積木式程式編輯器,左邊有模擬器,中間有積木分類,右邊是程式區域。
步驟二:顯示笑臉
從「基本」分類中找到「顯示圖示」積木,拖拉到「當啟動時」的區塊裡面,選擇笑臉圖案。模擬器會立刻顯示結果——左邊的虛擬 micro:bit 上會出現一個笑臉!
步驟三:加入互動
從「輸入」分類中拖出「當按鈕 A 被按下」,在裡面放一個「顯示圖示」(選笑臉),再拖出「當按鈕 B 被按下」,放一個「顯示圖示」(選愛心)。這樣按不同的按鈕就會顯示不同的表情。
步驟四:下載到 micro:bit
用 USB 線把 micro:bit 連接到電腦。點選左下角的「下載」按鈕,把程式的 .hex 檔案拖到 micro:bit 的磁碟機裡(它會像隨身碟一樣出現在檔案總管中)。幾秒鐘後,micro:bit 上的 LED 就會亮起笑臉了!
看到孩子第一次看到自己寫的程式在實體硬體上跑起來的表情,那個驚喜和成就感是單純在螢幕上寫程式無法比擬的。
用 Scratch Link 連接 micro:bit
MakeCode 很好用,但如果你的孩子已經很熟悉 Scratch,那麼用 Scratch 來控制 micro:bit 會更加得心應手。Scratch 3.0 原生支援 micro:bit 擴展,只需要安裝一個小工具就能連線。
步驟一:安裝 Scratch Link
到 Scratch 官網下載 Scratch Link(Windows 和 macOS 都有),安裝完成後啟動它。它會在背景運行,負責處理 Scratch 和 micro:bit 之間的藍牙通訊。
步驟二:更新 micro:bit 的韌體
重要!micro:bit 需要刷入 Scratch 專用的 HEX 韌體才能和 Scratch 溝通。在 Scratch 的 micro:bit 擴展頁面會有下載連結,把韌體檔案拖到 micro:bit 磁碟機裡即可。
步驟三:在 Scratch 中新增 micro:bit 擴展
打開 Scratch 線上編輯器(或桌面版),點選左下角的「添加擴展」按鈕,選擇 micro:bit。系統會開始搜尋附近的 micro:bit 裝置,找到後點選連線。
步驟四:開始使用 micro:bit 積木
連線成功後,你會在 Scratch 積木面板中看到 micro:bit 專屬的積木,包括:
- 「當按鈕 A/B 被按下」事件積木
- 「當 被傾斜/面朝上/搖晃/自由落體」事件積木
- 「顯示」積木(控制 LED 矩陣)
- 「傾斜角度」感測值
這些積木可以和 Scratch 原有的所有積木搭配使用,可能性瞬間爆增!如果你的孩子已經會做Scratch 多人對戰遊戲,加上 micro:bit 的體感控制,遊戲體驗會完全不同。
動手做:體感遊戲控制器
接下來我們來做一個實際的專案——用 micro:bit 的加速度感測器當作遊戲控制器,在 Scratch 裡控制一個角色躲避障礙物。
遊戲設計概念
畫面上有一個角色在左邊,障礙物從右邊持續飛過來。玩家傾斜 micro:bit 來控制角色上下移動,按下按鈕 A 可以跳躍。
Scratch 程式架構
- 角色移動:用「micro:bit 向前傾斜角度」來控制角色的 Y 座標。傾斜越多,移動越快。
- 障礙物生成:用克隆(Clone)功能,每隔幾秒在右邊隨機高度生成障礙物,然後向左移動。
- 碰撞偵測:當角色碰到障礙物時,遊戲結束。
- 計分:每成功躲過一個障礙物加一分。
- 按鈕跳躍:「當 micro:bit 按鈕 A 被按下」時,角色快速往上跳一段距離再落下。
這個專案的核心程式碼在 Scratch 裡大概 30-40 個積木左右,但玩起來的體驗感遠超傳統的鍵盤控制。孩子會真的「動起來」玩遊戲,這也是為什麼硬體程式教育這麼受歡迎的原因。
更多專案靈感
一旦掌握了基本的 micro:bit + Scratch 連線操作,可以嘗試的專案非常多:
- 數位骰子:搖晃 micro:bit,LED 上隨機顯示 1-6 的數字
- 溫度計:讀取 micro:bit 的溫度感測器,在 Scratch 中顯示即時溫度和趨勢圖表
- 電子寵物:LED 上顯示小動物的表情,根據玩家的互動(按按鈕、搖晃、傾斜)改變狀態
- 音樂控制器:傾斜 micro:bit 改變音高,按按鈕觸發不同音效,變成一個體感樂器
- 計步器:利用加速度感測器偵測走路的震動,計算步數並在 Scratch 中顯示
- 密碼鎖:用 A/B 按鈕和傾斜手勢輸入密碼組合,正確才能解鎖
如果孩子對資料處理有興趣,還可以結合Scratch API 串接教學,把 micro:bit 讀到的感測器資料和網路上的天氣資料結合,做出更酷的專案。甚至可以參考Scratch × Teachable Machine AI 教學,把 AI 影像辨識和硬體感測結合在一起。
micro:bit 之後的學習路線
micro:bit 是一個很好的起點,但孩子遲早會想要更多的挑戰。以下是幾個可能的進階方向:
硬體進階:Arduino
Arduino 的生態系更龐大,可以連接的感測器和模組遠比 micro:bit 多。適合已經掌握基本電路概念的孩子(大約國中以上)。程式語言從圖形化轉為 C/C++,也是一個很好的文字程式入門。
程式進階:Python
micro:bit 本身就支援 MicroPython,孩子可以從圖形化程式逐步過渡到文字程式。Python 的語法簡潔易讀,非常適合作為第一個文字程式語言。
遊戲開發:Roblox / Unity
如果孩子對遊戲特別有興趣,可以往 Roblox Lua 程式進階教學的方向發展,學習更複雜的遊戲邏輯和 3D 環境開發。
機器人:LEGO Mindstorms / mBot
如果孩子喜歡的是「讓東西動起來」的感覺,機器人套件會是很棒的選擇。LEGO Mindstorms 和 mBot 都有圖形化程式支援,入門門檻不高。
結語:讓程式走出螢幕
學程式最怕的就是覺得無聊。而 micro:bit 最大的魅力就在於,它讓抽象的程式碼變成了看得見、摸得到的互動體驗。LED 亮起來的瞬間、傾斜就能控制遊戲角色的那一刻——這些真實的回饋會在孩子心中種下一顆好奇的種子。
不需要一次買齊所有配件,不需要孩子已經是程式高手。一片 micro:bit、一條 USB 線、一台電腦,就足以開啟一段精彩的程式冒險旅程。帶著孩子一起動手試試看吧,你可能會發現,最興奮的那個人其實是你自己。
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