資源簡介

趣味潛水艇項目第一講： 視頻偵測
一、 課程目標
1、掌握視頻偵測相關命令： 開啟攝像頭，調整透明度，偵測視頻運動等命令的使用；
2、學習視頻偵測模塊積木功能及使用，實現偵測視頻運動的功能；
3、了解體感游戲的概念、種類及原理。
二、 課堂組織形式
1、開放式問題討論
2、引導式思維發散
3、問答式課堂互動
4、針對問題探究實踐
5、學生動手制作項目
6、課堂內容梳理鞏固
三、課堂準備
編號 名稱 內容 來源 備注
【 1】 PPT 課件 課堂全流程演示文稿 火星科學盒官網
【2】 課程資料 PPT 課件、講義、視頻 火星科學盒官網
【 3】 教師參考程序 項目完整程序 網盤鏈接下載
【4】 學生上課使用資料 筆記本電腦或者臺式電腦 老師自備 電腦系統需求： win 10+，或 macOS 10.13+
編程所需素材 網盤鏈接下載
課堂報告 網盤鏈接下載
【 5】 編程軟件下載 scratch3.0 scratch 官網 課前下載安裝
四、主要腳本程序
編號 詳細內容 功能描述
【 1】 “（開啟）攝像頭” 開啟、關閉或鏡像開啟攝像頭
【2】 “將視頻透明度設為（）” 設置視頻的透明度，范圍為 0~100。數字越 大，透明度越高，視頻越不清晰
【 3】 “當視頻運動>（）” 當視頻相對于角色的運動量大于一個數字時， 執行下方腳本
【4】 “相對于角色的視頻運動” 偵測視頻在角色位置的運動幅度
【 5】 “相對于角色的視頻方向” 偵測視頻在角色位置的運動方向
五、上課流程
本節課包括 5 步具體流程：
（1）第 1 步為知識拓展。老師為學生講解什么是體感游戲，講解體感游戲的類別及實現原理，并體驗用 scratch 編程完成的潛水 艇游戲。時長控制在 15 分鐘內。
（2）第 2 步為積木模塊講解。帶領學生添加視頻偵測模塊，并體驗這個模塊中積木的功能效果，在體驗過程中講解視頻偵測模塊
的積木命令的作用和使用方法。時長控制在 30 分鐘內
（3） 第 3 步為作品編程。 使用視頻偵測模塊中的將體感打棒球的程序補充完整，進一步掌握視頻偵測模塊中命令的使用。時長控 制在 25 分鐘內。
（4） 第 4 步為拓展思考。 思考如何使用數學計算調整視頻運動偵測的靈敏度。時長控制在 10 分鐘內。
（5）第 5 步為課堂總結， 知識圖譜的形式總結課程內容，鞏固重點知識點 。時長控制在 5 分鐘內。
上課步驟 主要內容 備注
【第 1 步】 知識拓展 【對應 PPT】“體感游戲” 【時長】 15min 【引入】 通過播放一個體感游戲的視頻，讓學生分享對體感游戲的了解，引出本節課的主題。 【講解】 1. 講解體感游戲的概念； 2. 講解體感游戲的種類，以及可以使用的不同類別的設備； 3. 講解不同種類的體感游戲的實現原理。 【互動】 老師帶領學生上傳潛水艇游戲的完整版程序，讓學生體驗游戲。
【第 2 步】 積木模塊講 解 【銜接】 剛剛的游戲中， 我們不僅能看到游戲畫面， 也不再是用鼠標和鍵盤控制游戲， 在游戲時，
【對應 PPT】“視頻偵測” 【時長】 30min 電腦的攝像頭能夠捕捉到我們的動作， 這是視頻偵測模塊中的積木的作用， 接下來我們 就來學習視頻偵測模塊中的命令。 【制作】 老師帶領學生添加視頻偵測模塊的積木命令 【講解】 1. 老師邊演示邊講解控制攝像頭開啟和關閉的積木命令 2. 講解控制視頻透明度的積木命令，并帶領學生體驗調整視頻透明度 3. 學生按要求拼接制定腳本，運行后測試并觀察腳本效果（程序樣例見“第六部分 - 程序 1-1”） 4. 老師總結腳本的執行效果，初步講解[相對于角色的視頻運動]這個積木腳本的功能； 5. 學生繼續拼接腳本， 并運行， 通過對比測試， 觀察積木腳本的功能（程序樣例見“第 六部分 - 程序 1-2”） 6. 老師總結 [相對于角色的視頻運動] 這個腳本的功能， 并講解[當視頻運動>10] 這個 腳本。 【講解】 1. 學生修改角色 1 上的積木腳本，體驗偵測視頻運動方向的積木的功能效果（程序樣 例見“第六部分 - 程序 1-3”）
2. 老師講解 [相對于角色的視頻方向] 這個積木的功能
【第 3 步】 作品編程 【對應 PPT】“體感打棒 球” 【時長】 25min 【銜接】 使用剛剛學習的腳本， 就可以制作一個簡單的打棒球的游戲， 先來體驗一下這個游戲的 效果吧。 【互動】 老師上傳打棒球游戲的完整版程序，邀請 2~3 名學生上臺體驗打棒球的游戲 【講解】 老師帶領學生分析游戲中的各個角色，以及每個角色的功能 【制作】 學生上傳打棒球游戲的初始程序 【講解】 1. 老師帶領學生分析“開始按鈕”和“投球手”這兩個角色中， 已經編寫完成的腳本所 實現的功能，以及還缺少的，需要編寫程序的功能 2. 講解如何實現觸碰“開始按鈕”角色后，開始游戲的效果 【提問】 通過選擇題考察學生對 [相對于角色的視頻運動] 這個積木命令是否掌握 【制作】
學生在原始腳本上繼續補充程序， 實現觸碰“開始按鈕”角色后， 游戲開始的效果（程 序樣例見“第六部分 - 程序 2-1”） 【講解】 1. 帶領學生分析棒球角色上的腳本，確定缺失的功能 2. 帶領學生分析棒球被擊中的條件，以及如何使用編程實現這些條件 【制作】 學生編寫程序，添加判斷棒球是否被擊中的條件（程序樣例見“第六部分 - 程序 2- 2”） 【講解】 老師帶領學生分析棒球被擊中的結果，以及如何使用編程實現被擊中的效果 【制作】 學生編寫程序， 實現棒球角色被擊中之后飛走， 以及得分增加的效果（程序樣例見“第 六部分 - 程序 2-3”） 【體驗】 學生體驗自己編寫的打棒球游戲
【第 4 步】 拓展思考 【對應 PPT】“思考與拓 【講解】 1. 老師帶領學生分析，為何使用肢體動作控制角色移動時，移動速度會快； 此部分為課堂挑 戰，根據課堂實
展” 【時長】 10min 2. 講解如何降低角色的移動速度 3. 講解如何提高角色的移動速度 際情況完成
【第 5 步】知識鞏固 【對應 PPT】“總結與鞏 固” 【時長】 5min 老師根據ppt 中的知識圖譜回顧本節課的主要內容，帶領學生完成知識總結
六、主要程序說明
任務一： 測試并學習視頻偵測模塊中的積木命令
程序樣例編號 程序樣例與說明 對應的角色
1-1 【程序 1-1 描述】 點擊綠旗后，開啟攝像頭并將視頻的透明度設 為 0，之后讓角色 1 一直“說”出[相對于角色的視頻運動]這個積 木命令的返回值。 【角色 1】
1-2 【程序 1-2 描述】 點擊綠旗后，開啟攝像頭并將視頻的透明度設 為 0，之后讓角色 1 一直“說”出[相對于角色的視頻運動]這個積 木命令的返回值。當視頻的運動值大于 95 時，角色發出聲音， 以此確定運動量表示運動速度還是運動幅度。 【角色 1】
1-3 【程序 1-3 描述】點擊綠旗后，開啟攝像頭并將視頻的透明度設 為 0，之后讓角色 1 一直“說”出[相對于角色的視頻方向]這個積 木命令的返回值。 【角色 1】
任務二： 補充程序腳本， 實現體感打棒球的游戲
程序樣例編號 程序樣例與說明 對應的角色
2-1 【程序 2-1 描述】點擊綠旗后，設置角色的初始狀態，開啟攝像 頭并設置透明度，之后角色一直等待被“觸碰”，被“觸碰” 后，發送開始游戲的廣播并隱藏。 【開始按鈕】
【程序 2-1 描述】接收到游戲結束的消息后，角色顯示， 等待被 “觸碰”，被“觸碰”后，發送開始游戲的廣播并隱藏。
2-2 【程序 2-2 描述】接收到擊球廣播后，角色通過比較視頻相對于 角色的運動幅度和運動方向，判斷是否被擊中 【 Baseball】
2-3 【程序 2-3 描述】接收到擊球廣播后，角色通過比較視頻相對于 角色的運動幅度和運動方向，判斷是否被擊中，當被擊中時，向 擊中的方向飛行，并將得分增加 1
小挑戰：添加數字塊移動的限制條件，保證只有和空白塊相鄰的數字塊才能移動
程序樣例編號 程序樣例與說明 對應的角色
3-小挑戰 【程序 3-小挑戰描述】當角色被點擊時，如果角色碰到了空白 塊， 并且和空白塊在同一列或同一行，那么就會和空白塊交換位 置 數字塊(共46張PPT)
趣味潛水艇視頻偵測
體感游戲
思考與拓展
視頻偵測模塊
體感打棒球
總結與鞏固
體感游戲
1
什么是體感游戲
突破以往單純以手柄按鍵輸入的操作方式，體感游戲是一種通過肢體動作變化來進行操作的新型電子游戲。
體 感 游 戲
體感游戲的類別
體感踏板
腳部和踏板的觸碰，腳部動作控制游戲
體感手柄
握在手中，感受手部動作操控游戲
VR頭盔
體驗虛擬現實的世界，可以和其他設備結合
動捕攝像頭
捕捉人體的動作，獲取人體影像
體感游戲的原理
慣性
感測
光學感測
·裝置：重力傳感器、陀螺儀、加速度傳感器等
·原理：獲取使用者的加速度等物理參數，對參數計算后得出玩家的動作
·裝置：光學傳感器
·原理：使用光學原理測量，獲取人體影像，捕捉人體動作
體驗體感游戲
視頻偵測模塊
2
視頻偵測模塊
圖像輸出
玩家做出操作
捕捉玩家操作
添加視頻偵測
① 進入拓展添加
② 選擇視頻偵測模塊
開啟攝像頭
控制攝像頭開啟和關閉
畫面左右相反
視頻透明度
為什么畫面不清晰？
透明度
0
100
·透明度從0取到100，數字越大透明度越高，視頻越不清晰
·開啟攝像頭時，默認的透明度是50%
0%
70%
100%
調整透明度
設置視頻的透明度，范圍是0~100
用變量調整透明度
視頻運動偵測
獲取物體的運動參數
相對于角色運動
返回測量值
在角色1上拼接腳本，觀察小貓“說”的內容
相對于角色運動
在角色附近運動時，數字變化
在其它位置運動時，數字不變化
·測量的數據：物體相對于角色的運動量（0~100）
·物體運動時觸碰到角色才能夠測量到
相對于角色運動
偵測到的數字表示速度還是幅度？
哪種方式更容易發出聲音？
小幅度快速揮動
大幅度慢慢揮動
相對于角色運動
·偵測視頻相對于角色的運動量（運動幅度）
·范圍：0~100，運動幅度越大，數字越大
相當于
·偵測視頻相對于角色的運動量，大于一定數值時執行下方腳本
視頻的方向
在角色1上拼接腳本，觀察小貓“說”的內容
視頻的方向
-90
90
視頻的運動方向
·偵測視頻相對于角色的運動方向
·在角色附近移動時才能夠偵測到
0
-180(180)
-90
90
體感打棒球
3
游戲體驗
投球手發球后，用“棒球桿”擊打棒球，擊中后得分加1，每輪10個球，結束后會統計本輪得分。
游戲分析
角色和功能
偵測到視頻運動后，開始游戲
發球，每輪發10個球
向舞臺下邊緣移動，擊中后可以得分
顯示本輪游戲得分
上傳初始程序
上傳初始程序
程序分析
開始攝像頭
設置透明度
一輪游戲結束后再次出現
偵測到視頻運動后，開始游戲
切換造型實現發球效果
發球的時間間隔
通知棒球發射
通知游戲結束
開始發球
每輪10次
開始游戲
偵測到視頻運動
廣播“開始游戲”
隱藏
開始游戲
下列關于克隆的說法，錯誤的是（ ）
A
B
B
C
D
開始游戲
Step1:"觸碰”開始按鈕后，游戲開始
棒球被擊中
出發的位置（投球手處）
開始判斷是否被擊中
棒球開始發射
向下發射
判斷是否被擊中
棒球被擊中
被擊中的條件：棒球桿向上揮動并且擊中棒球
被擊中的結果： ①棒球向被擊打的方向飛
②得分增加
-50 < 方向 < 50
揮動
向上
同時滿足
-50 50
棒球被擊中
被擊中的條件：棒球桿向上揮動并且擊中棒球
數據存儲在變量中，方便程序編寫
編程任務
試一試：新建變量，存儲視頻的運動參數，編寫程序，判斷棒球是否被擊中
判斷是否被擊中
是否被擊中
Step2：通過視頻運動方向和運動幅度，判斷棒球是否被擊中
棒球被擊中
被擊中的條件： 棒球桿向上揮動并且擊中棒球
被擊中的結果： ①棒球向被擊打的方向飛
①停止向下運動
③一直移動
②面向被擊中的方向
②得分增加
游戲體驗
Step3：棒球被擊飛，并增加得分
游戲體驗
思考與拓展
4
降低速度
小貓移動速度太快，如何變慢？
運動幅度
運動幅度對應的數字很容易達到幾十，因此小貓的移動速度快
移動速度
運動幅度
數字變小→移動速度變慢
運動速度
數字范圍不變
使用運算減小數字
可以使0~100內的所有數字變小
太小，，比如8 ：100 – 8 = 92，效果不明顯
太大，，比如60 ：可能大于偵測到的數字
減數不確定
速度增加
如何提高角色的移動速度
填入大于1的數字
總結與鞏固
5
角色數目

展開更多......

收起↑