使用Python拓展Scratch的能力

如果我们有设备和材料的结构,在我们面前就开辟了另一条路径。我们可以指导儿童的活动,使它们沿着一定方向运行,把它们渐渐引导到这条道路逻辑上必然要达到的目标上。 --约翰·杜威《学校与社会》

scratch3-adapter希望不只对Pythonista友好,也对Scratcher友好。

我们在上篇文章:Python与Scratch的双向通信向开发者介绍了一些拓展Scratch的技巧。方便Python和Scratch的互操作,开发者们可以利用它制作功能强大的插件。将AI、物联网或者任何你能想到的东西接入到Scratch。

本文则旨在阐述,如何用最简单的方式拓展Scratch3.0。无需了解scratch3-adapter插件机制,也无需了解Scratch3.0的插件机制,只需要写一个Python函数,即可为scratch加入新功能。考虑到多数Scratcher对Python并不熟悉,让他们理解插件的模版代码,从继承一个类开始,接着理解线程机制,有些不近人情。本文将阐述Scratcher如何使用最少的Python代码来扩展他们自己的项目。

设计上的思考

编程风格层面

Everything is message

尽可能保持Scratch风格,尽量不改变大家的编程习惯/范式。

基于消息的事件驱动风格是scratch编程的典型风格,继承自smalltalk。第一代的scratch采用smalltalk的方言squeak构建,所以scratch从smalltalk中继承了很多设计原则,关于这部分的更多讨论可以参考我之前的文章:Scratch3.0自定义插件注意事项之令牌桶算法

scratch官方社区中,我们可以看到稍有规模的程序都会用到消息积木

上图显示的是scratch社区用户创作的最受欢迎的游戏之一:Bouncy Ninja 2, 程序之间的协同通过广播消息来完成。 利用消息实现了程序的解耦。

我们进一步观察,可以发现这个游戏使用了大量的消息:

Scratcher之所以依赖消息机制,其中的原因,我在可视化编程为何是个糟糕的主意中做过论述:

消息机制是Scratch的核心机制。消息是绝佳的解耦工具,如果你逛一逛Scratch社区,就可以看到人们构建了许多令人惊叹的项目。它们中的许多并不简单,消息是帮助他们克服复杂度的核心工具之一。这个特性继承自smalltalk的设计原则: 计算应该被视为可通过发送消息来统一调用的对象的内在功能。

所以在编程风格层面,希望scratcher在使用Python拓展程序功能时,觉得是顺滑的,不强行要求他们转化范式。

教育层面

下边说说教育层面的思考。

我们来讨论下目前这个领域,大家所关心的:如何从图形界面过渡/进阶到代码。

事实上,我不认为这种过渡是必须的。当然我也并不反对从图形界面过渡到代码。如果这种过渡是必要的,我希望它们是渐进的,而不是割裂的,否则就不叫过渡了。初学者熟悉scratch,也喜欢它,我知道大多数使用scratch的孩子,对它的好感大都胜过文本语言。你不必抛弃scratch,如果你需要一些更强大的功能,使用Python去扩展它,这个过程应该很愉快,你写了很少的Python代码,立马就能应用到你喜欢的Scratch项目上,你看到你逐渐能做更多有趣的事,你感到充满乐趣,所学的新知识,立马应用在你感兴趣的项目里。

我们反对割裂式的教学,学习者从scratch切换到Python,很长时间内只能通过print看到输出,没有生动的反馈,于是许多人便对阶段感到沮丧,踏上一条从入门到放弃的路。

学习的过程,有时的确会遇到一些困难,有些困难是固有的,或者如康德所说的它是先天的。另一些则是人为的,教育者或者基础设施建设者应该努力去清理那些人为的困难。

我不喜欢教育者们有时候提到的学习的过程,痛苦必不可少,所以你应当忍受这种宿命论的观点,有时候它只是我们懒惰和无能的借口。

使用

下边我们来演示如何使用它。

在插件目录创建eim_script.py

ps: 插件目录可以通过菜单>插件>查看目录查看: Mac/Linux用户在~/scratch3_adapter/extensions, windows用户在C:\Users\[你的用户名]\scratch3_adapter\extensions

从一个最简单的例子开始:

def handle(message,logger):
    return message + ' from script'

我们写了一个名叫handle的函数来处理从Scratch EIM插件广播过来的消息。

消息内容在message参数中,logger参数你暂时可以忽略。

这个插件的功能是: 将Scratch广播过来的消息末尾加上from script,返回给Scratch那边。它不具备实际的用途,为了展示原理,它尽可能简单。

完成之后启动scratch3-adapter,勾选extension_eim_script插件(在最新的scratch3-adapter版本中,已经内置了这个插件), 即刻生效,可以看到Python对Scratch的扩展已经生效:

每次修改eim_script.py建议重启scratch3-adapter。

旧版本

extension_eim_script已经内置在0.3.0之后的版本中。如果你使用的scratch3-adapter版本低于0.3.0(通过菜单>关于>version查看版本),你需要先下载extension_eim_script插件。

下载插件

在scratch3-adapter中下载插件很简单,点击菜单>插件>下载,弹出输入框,将插件的url链接复制粘贴其中即可。

extension_eim_script插件的链接是: https://github.com/Scratch3Lab/scratch3_adapter_extensions/blob/master/extension_eim_script.py

下载完成之后重启软件,即可看到插件。

所有插件列表在scratch3_adapter_extensions

用例

留个课后作业。

利用这个插件,配合micro:bit,可以很容易实现树莓派守护者!: 你正在看《多啦A梦》,突然有人闯入了你的房间,你的屏幕自动切换为正在阅读论文。

参考




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