Swift Playgrounds少兒趣編程（簡體書）

Swift Playgrounds 中文版是Apple 公司開發的一款適用于iPad 的創新App，讓學習者能以互動有趣的方式來學習編程。學習者只需在iPad 上輕點、拖曳或輸入文字和數字，就可以用真實的Swift代碼指揮遊戲主角在3D 世界中行動，像玩闖關遊戲那樣來學習編程，寓教於樂，非常適合青少年編程入門。Swift Playgrounds 中內置了多個學習課程，本書將引導和幫助讀者更好地進行“學習編程1”課程學習。本書以遊戲關卡模式展開，每個關卡中包含五大塊內容：任務描述、任務分析、解決方案、任務小結、任務拓展。除了針對已有任務提供解決思路和解決方案，本書還專門設計了獨具特色的拓展任務，來幫助學習者鞏固本關的知識和技能。本書是一本新形態圖書，提供了豐富的電子資源，如關卡運行視頻、闖關思路講解微課等，只要掃描書上的二維碼就能觀看，隨時隨地都能學。本書適合作為中小學生的編程啟蒙教材，也適合作為對青少年編程教育感興趣的相關人員（包括中小學信息技術教師、社會青少年編程培訓機構教師、中小學生家長等）的參考書。

吳明暉，男，畢業于浙江大學計算機科學與技術專業，獲工學博士學位。現為教授、碩士生導師。目前擔任浙江大學城市學院計算機科學與工程學系主任、浙江大學計算機學院院長助理（掛職）、杭州市“電子服務與智慧工廠”重中之重實驗室主任、浙江大學城市學院“人工智能研究所”所長、浙江省計算機學會理事、杭州市工業與信息化專家、Google校企合作專業綜合改革項目專家委員會委員、Google獎教金獲得者。浙江省高校優秀教師、浙江省教壇新秀，浙江省“151”人才工程第三層次培養對象，浙江省高校中青年學科帶頭人，杭州市“131”中青年人才培養計劃第一層次。浙江省特色專業“計算機科學與技術”負責人。

編者的話

青少年編程風潮已經席捲全球！“Hour of Code”（編程一小時）活動的發源地，美國政府號召全體青少年學習編程。在歐洲，英國、法國、芬蘭等國家也把編程作為一門非常重要的義務教育學科，規定所有學生都必須學習計算機編程。在中國，國務院於2017年7月印發的《新一代人工智能發展規劃》中提出：“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程”。編程已經成為中國青少年的必修內容！
學習編程最大的好處就是，可以對人的思維方式進行訓練，培養一種新的適合現代信息技術發展的問題解決之道。學習編程的目的並不是要每個人都成為程序員，而是每個人都應該具備計算思維。這也是讓青少年跟上人工智能時代發展節奏的關鍵要素。
青少年學習編程的意義毋庸置疑，那麼剩下的問題就是如何選擇合適的學習方式了。入門的編程軟件至關重要。採用圖形化和模塊化的編程模式將大大降低學習門檻，目前普及較廣的是由MIT（美國麻省理工學院）推出的Scratch 和Google 公司推出的App Inventor。這類編程軟件沒有複雜的語法問題，軟件內部預置了很多方便和直接調用的圖形化功能模塊，初學者很快就能做出可以運行的小遊戲或小應用，趣味性和成就感都很強。隨著學生的成長，如果想進一步開發較為複雜的功能和創意，那麼往往受限於既有的平臺，要麼完全不支持，要麼需要換一種更專業的編程語言（如Java）去開發拓展功能，這導致學習連貫性不夠好。如果直接選擇C/C++、Java 或者Python 作為編程入門語言，對一般初學者來說入門不易，常常因語法問題產生嚴重的挫敗感，進而磨滅了剛剛萌發的興趣，甚至有了編程恐懼。好在，現在有了一種新的選擇！
Apple公司在2017年3月發佈了Swift Playgrounds中文版：一款iPad上的創新App，能讓初學者以互動有趣的方式來學習Swift編程，這給編程初學者提供了一個新的學習平臺。很多專業開發者都是使用Swift編程語言開發出了許多熱門App。
借助Swift Playgrounds，iPad不僅僅是個玩遊戲、看網頁的電子玩具，而是一台便攜炫酷的編程計算機。Swift Playgrounds在編程學習交互設計上充分體現了蘋果軟件用戶體驗好的特性，只需在iPad 上輕點、拖曳或輸入文字和數字，就能編寫出Swift 代碼來指揮遊戲主角，如先做什麼，後做什麼，遇到怎樣的問題應該如何相應處理。計算思維就這樣在寓教於樂中逐步形成了！
Swift Playgrounds易學易用易入門，同時無縫對接專業性的應用開發。在基礎階段，Swift Playgrounds採用遊戲闖關的模式來指導初學者學習編程。初學者用真實的Swift代碼指揮遊戲主角在3D世界中游走，通過切換開關、開啟傳送門等手段完成預設場景中的收集寶石等任務，在完成任務的過程中學習到編程語言的各種知識點，使諸如“調試”“函數”“循環”“條件”這樣的基礎概念在遊戲中逐步清晰，令人易懂，學習循序漸進。這種基於項目式的遊戲化學習容易讓初學者沉浸其中，對編程產生興趣。累積一定經驗後，同樣使用Swift語言，可以轉到專業級的開發平臺Xcode上，實現真正的程序開發。創意實現升級就是這麼自然！
Swift Playgrounds中內置了多個學習課程，其中“編程一小時”可以讓學習者在短短幾十分鐘內領略到編程的魅力，給從未接觸過編程的初學者以最佳體驗。“學習編程1、2、3”則是給學習者的系列基礎入門課程，完成這3門課程就算小有成就了。除了內置課程庫，Swift Playgrounds還包括一系列與日俱增的額外挑戰課程，從初級的《石頭剪刀布》到中級的《迷宮逃脫》，甚至熱門的《增強現實》，讓學習者在興致盎然的創作過程中逐步提升技能。此外，本書提供多種編程模板（如《繪圖》《 生成聲音》等）供自由開發。像樂高機器人、Sphero球形機器人、Dash機器人和MeeBot跳舞機器人、Parrot無人機等也可以通過Swift Playgrounds進行編程來控制。可以說，Swift Playgrounds不僅是一個簡單的編程App，還打造了一個完整的編程生態！
此時的您是否已滿懷期待、躍躍欲試？趕快打開這本書吧，本書將引導和幫助您更好地進行“學習編程1”課程的學習。本書分為8 章，每章開始都會有內容介紹，通過生活中的例子幫助學習者理解編程思想。各章有若干遊戲關卡，每個關卡中包含五大塊內容：任務描述、任務分析、解決方案、任務小結、任務拓展。其中，任務分析部分通過詳細的圖解、表格等手段幫助學習者闖關。解決方案部分提供1 ～ 2 種解決方案，方案往往不是唯一的，目的是讓學生開拓思路，找到較優解。任務拓展部分可以通過專門設計的練習幫助學習者進一步鞏固，練習的形式有改錯和完成同類新關卡。
本書提供了豐富的電子資源，如關卡運行視頻、闖關思路講解微課等，只要掃描書上的二維碼就能馬上觀看，讓學習者在沒有iPad 的情況下也能“玩”起來。翻開本書，學習者將開啟一段充滿發現、神奇而有趣的編程之旅！
本書作者一直關注青少年編程教育和計算思維培養，並持續進行探索和實踐。本項目得到了Apple公司的大力支持，是教育部-Apple公司產學合作協同育人項目“Swift Playgrounds少兒趣編程”的成果凝練。
本書由浙江大學城市學院的吳明暉教授、杭州市采荷實驗學校的李瑤老師擔任主編，由杭州市建蘭中學的金敏老師、杭州青少年活動中心的謝奕女老師擔任副主編，共同完成本書的編寫工作。
由於作者水平有限，時間倉促，書中難免有欠妥之處，敬請廣大讀者批評指正。大家也可以關注微信公眾號“AppMOOC”保持溝通交流，共同推進中國青少年計算思維培養方面的學習和分享。
華信教育資源網http://www.hxedu.com.cn上提供本書的所有資料和教學資源。有需要者，請註冊之後免費下載。

作者

目　錄

第1章　Swift Playgrounds 簡介

第2章　像計算機一樣思考――命令
第一關　發出命令 .........................................................8
第二關　添加新命令....................................................13
第三關　切換開關 .......................................................19
第四關　傳送門練習....................................................24
第五關　發現並修復程序錯誤 .....................................30
第六關　消滅程序錯誤練習 .........................................37
第七關　最短路線 .......................................................44

第3章　更有效率的思考――函數
第一關　組合新行為....................................................50
第二關　創建新函數....................................................54
第三關　收集、切換、重複 .........................................59
第四關　盡收囊中 .......................................................64
第五關　嵌套模式 .......................................................69
第六關　嵌套式階梯....................................................75
第七關　尋寶 ..............................................................81

第4章　更簡捷省力的執行――for 循環
第一關　使用循環 .......................................................88
第二關　循環每一側....................................................92
第三關　行至邊緣再返回 ............................................96
第四關　循環跳躍者..................................................100
第五關　拓展技能 .....................................................105
第六關　寶石農場 .....................................................109
第七關　席捲四處 .....................................................113

第5章　更具靈活性思維――條件語句
第一關　檢查開關 .....................................................120
第二關　使用else if ..................................................127
第三關　循環條件代碼 ..............................................130
第四關　滿足條件時向上爬 .......................................134
第五關　定義更巧妙的函數 .......................................139
第六關　圍困其中 .....................................................143
第七關　決策樹 .........................................................148

第6章　更具邏輯性思維――邏輯運算符
第一關　使用“非”運算符 .......................................156
第二關　非之螺旋 .....................................................161
第三關　同時滿足的條件 ..........................................165
第四關　並列的條件..................................................171
第五關　邏輯迷宮 .....................................................176
第7 章　重複性的思考――while 循環
第一關　當……時運行代碼 .......................................182
第二關　創建更巧妙的while 循環 .............................185
第三關　正確選取工具 ..............................................190
第四關　四乘以四 .....................................................195
第五關　轉身 ............................................................199
第六關　富饒之地 .....................................................206
第七關　嵌套循環 .....................................................213
第八關　隨機矩形 .....................................................217
第九關　始終右轉 .....................................................222
第7 章　以不變思維應對變化――算法
第一關　右手定則 .....................................................228
第二關　調整算法 .....................................................233
第三關　征服迷宮 .....................................................238
第四關　左轉還是右轉 ..............................................242
第五關　向左走，向右走 ..........................................246