謝作如

互動(dòng)媒體技術(shù)也稱多媒體互動(dòng)技術(shù)，其關(guān)注計(jì)算機(jī)和外界環(huán)境的信息互動(dòng)?？萍拣^展廳中常見(jiàn)的電子魚缸、互動(dòng)投影、虛擬翻書和4D影院等科普項(xiàng)目，正是典型的互動(dòng)媒體作品，體現(xiàn)了科技和藝術(shù)結(jié)合的神奇魅力。S4A是Scratch的修改版本，它提供了對(duì)Arduino和Andriod的支持。使用S4A，只要拖拽圖標(biāo)，就能編寫出交互功能強(qiáng)大的媒體作品來(lái)。

本書適合對(duì)互動(dòng)媒體技術(shù)或者互動(dòng)裝置藝術(shù)感興趣的初學(xué)者，也適合對(duì)科技制作、硬件編程感興趣的中小學(xué)生。通過(guò)本書，不僅可以學(xué)習(xí)到門檻極低的人機(jī)互動(dòng)技術(shù)，還可以理解并體驗(yàn)智能家居和物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)。來(lái)，跟隨互動(dòng)技術(shù)，駕馭你的新奇創(chuàng)意，將其變身為現(xiàn)實(shí)吧。

● 為什么要寫這本書

“學(xué)生喜歡電腦，但不喜歡信息技術(shù)課。”——2006年，上海師范大學(xué)黎加厚教授在博客中寫下這句話。

學(xué)生為什么不喜歡信息技術(shù)課？黎教授認(rèn)為現(xiàn)行的信息技術(shù)課程內(nèi)容和教學(xué)方法存在問(wèn)題：教材上講的是學(xué)生們已經(jīng)會(huì)的，學(xué)生不會(huì)的和社會(huì)生活中需要的知識(shí)技能，教材上沒(méi)有。信息技術(shù)飛速發(fā)展，層出不窮的新技術(shù)、新軟件、新服務(wù)向人們涌來(lái)，造成“新課程不新”的永恒的滯后現(xiàn)象。

我曾經(jīng)把信息技術(shù)課程方面的問(wèn)題分為三類：為什么教，教什么和怎么教?！敖淌裁础钡膯?wèn)題，其實(shí)直接影響了學(xué)生對(duì)課程的興趣程度。拿什么課程內(nèi)容來(lái)吸引學(xué)生，然后讓他們愛(ài)上技術(shù)？這幾年來(lái)我一直在思考這一問(wèn)題，并開發(fā)了一門名為《互動(dòng)媒體技術(shù)》的課程，試圖在課程建設(shè)方面有所突破。本書就是《互動(dòng)媒體技術(shù)》課程的最重要成果之一。

互動(dòng)媒體是一個(gè)全新的領(lǐng)域，一般稱為互動(dòng)式多媒體、交互式多媒體或者互動(dòng)多媒體。2010年的上海世博會(huì)，標(biāo)志著我國(guó)新媒體藝術(shù)方面進(jìn)入了成熟期。但人們對(duì)互動(dòng)媒體的關(guān)注，主要是其媒體內(nèi)容和藝術(shù)表現(xiàn)力，很少關(guān)注其背后的支撐技術(shù)。在高校尚且很少看到類似的課程，更不要說(shuō)基礎(chǔ)教育了。在中國(guó)當(dāng)前的課程體系中，像互動(dòng)媒體技術(shù)一樣同時(shí)涉及軟硬件的綜合技術(shù)是空白的。技術(shù)的淺薄，是基礎(chǔ)教育課程的通病，從高中課程內(nèi)容中可以管窺：通用技術(shù)課上學(xué)做凳子，信息技術(shù)課上學(xué)信息搜索。于是，在世博會(huì)和一些科技館中，學(xué)生面對(duì)互動(dòng)媒體作品只會(huì)一臉驚喜，卻不知道這些作品是如何運(yùn)行的。《互動(dòng)媒體技術(shù)》課程的開發(fā)，就是基于這樣的背景。

《互動(dòng)媒體技術(shù)》課程的開發(fā)并不是一帆風(fēng)順的，在找硬件和軟件平臺(tái)方面，耗去了我很多精力。直到后來(lái)發(fā)現(xiàn)了Arduino和Scratch。其實(shí)Arduino的誕生和互動(dòng)媒體有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，Massimo Banzi和David Cuartielles本來(lái)就是為了讓從事互動(dòng)設(shè)計(jì)的學(xué)生容易掌握單片機(jī)技術(shù)而開發(fā)的。Scratch的設(shè)計(jì)更是天才，讓編程和游戲一樣有趣。就這樣，Arduino提供了廉價(jià)且功能強(qiáng)大的硬件，Scratch則將編程的門檻降到最低。來(lái)自西班牙加泰羅尼亞的Citilab團(tuán)隊(duì)將二者完美地結(jié)合在一起，推出了S4A。S4A為我們的學(xué)生開啟了互動(dòng)媒體技術(shù)的大門！

縱觀國(guó)內(nèi)Scratch教學(xué)現(xiàn)狀，更多的教師僅僅把Scratch作為學(xué)生編寫小游戲的工具。在一些場(chǎng)合，Scratch愛(ài)好者會(huì)很謹(jǐn)慎地表示，Scratch非常適合小學(xué)生。初高中為什么不能用？2011年，我在全國(guó)高中優(yōu)質(zhì)課展評(píng)活動(dòng)中，用Scratch上了一節(jié)《用計(jì)算機(jī)程序解決問(wèn)題》的信息技術(shù)課。有聽(tīng)課的專家就表示在高中階段使用圖形化編程過(guò)于簡(jiǎn)單。也許他不知道，越來(lái)越多的圖形化編程語(yǔ)言（G語(yǔ)言）在涌現(xiàn)，除了Scratch外，LabView，App Inventor、blockly、Sikuli都受到很多人的歡迎。在某些高校的工科課程中，常?？梢钥吹綀D形化編程語(yǔ)言的身影。

我一直認(rèn)為，編程不應(yīng)該僅僅屬于專業(yè)程序員的專利，一些藝術(shù)、科學(xué)領(lǐng)域的人士，也應(yīng)該能夠拿起某個(gè)簡(jiǎn)單的編程工具，寫個(gè)小程序，表達(dá)自己的創(chuàng)意或者解決某個(gè)問(wèn)題。所幸的是，這幾年面向“非專業(yè)”人士的編程工具也越來(lái)越多了，如Processing，一款專為設(shè)計(jì)師和藝術(shù)家設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。再如App Inventor和AppArchitect，能夠用圖形化的方式給Android和IOS編寫App。其實(shí)，在我們的學(xué)生中，將來(lái)真正從事程序編寫工作的也不過(guò)是其中極少的一部分。技術(shù)教育是普及教育，而不是僅僅為了培養(yǎng)少數(shù)精英。

2011年，一個(gè)新的教育名詞——STEM（Science，Technology，Engineering and Mathematics，即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）引起我的關(guān)注。STEM教育是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)把學(xué)生學(xué)習(xí)到的零碎知識(shí)與機(jī)械過(guò)程轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過(guò)程。STEM課堂的特點(diǎn)就是在“雜亂無(wú)章”的學(xué)習(xí)情境中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、批判性思維和問(wèn)題解決能力。這種復(fù)雜的學(xué)習(xí)情境包含了多種學(xué)科，強(qiáng)調(diào)綜合技術(shù)的應(yīng)用?！痘?dòng)媒體技術(shù)》課程以培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)為目標(biāo)，以研究互動(dòng)媒體作品的支撐技術(shù)為教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)一系列的互動(dòng)媒體實(shí)驗(yàn)，把新奇創(chuàng)意變身為現(xiàn)實(shí)。相對(duì)于大家熟悉的智能機(jī)器人課程來(lái)說(shuō)，互動(dòng)媒體技術(shù)側(cè)重于通訊和媒體展示，即人機(jī)互動(dòng)。從技術(shù)門檻上看，互動(dòng)媒體技術(shù)關(guān)注外設(shè)和電腦的交互，技術(shù)門檻較低，趣味性更強(qiáng)，不僅適合具有科技特長(zhǎng)的學(xué)生，也適合在藝術(shù)上有特長(zhǎng)的學(xué)生學(xué)習(xí)。

2012年，正是創(chuàng)客（makers）、3D打印機(jī)、新工業(yè)革命等名詞在悄悄醞釀并發(fā)酵的年份，各種關(guān)于Scratch、Arduino的書籍紛紛出版。我受到吳俊杰老師的慫恿，第一次有了為S4A寫本書的沖動(dòng)。在他的引薦下，有幸認(rèn)識(shí)了北京鄭劍春老師（清華大學(xué)出版社《中學(xué)生科技創(chuàng)新系列叢書》編委會(huì)負(fù)責(zé)人），很快就確定了本書的定位和大綱。

本書從構(gòu)思到成稿，差不多十個(gè)月時(shí)間。在此期間，我也經(jīng)歷了“十月懷胎”的惶恐、陣痛和喜悅。本書偏重互動(dòng)媒體技術(shù)，在藝術(shù)方面并沒(méi)有任何可圈可點(diǎn)之處，又擔(dān)心在技術(shù)上存在紕漏或者錯(cuò)誤，不免誠(chéng)惶誠(chéng)恐。此外，工作上的繁忙，只能在深夜堅(jiān)持寫稿，不可不謂之“痛”。而眾多同行的期待和鼓勵(lì)，也讓我從內(nèi)心感到滿足而喜悅。endprint

● 讀者對(duì)象

藝術(shù)為科技提供想象和創(chuàng)造的空間，科技為藝術(shù)提供了實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的方法，互動(dòng)媒體是科技和藝術(shù)相結(jié)合的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，具有神奇的魅力。所有對(duì)互動(dòng)媒體感興趣的都可以閱讀本書，不管是小學(xué)生、中學(xué)生還是在校大學(xué)生，或者是對(duì)科技動(dòng)手感興趣的教師、家長(zhǎng)。當(dāng)然，如果你學(xué)過(guò)Scratch編程，或者折騰過(guò)Arduino硬件，更應(yīng)該看看這本書，從中可以獲得一定的啟發(fā)和靈感。本書具體的讀者對(duì)象如下：

第一類：中小學(xué)生?？梢栽诶蠋煹闹笇?dǎo)下學(xué)習(xí)，也可以自學(xué)。但是，請(qǐng)別停止腳步，更精彩的互動(dòng)媒體世界等您探索。

第二類：在校大學(xué)生。希望非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生學(xué)習(xí)本書，藝術(shù)專業(yè)的學(xué)生，可以把本書當(dāng)作“互動(dòng)裝置藝術(shù)”的入門書籍。尤其希望將來(lái)從事技術(shù)教育的計(jì)算機(jī)專業(yè)、教育技術(shù)專業(yè)的大學(xué)生學(xué)習(xí)本書，為您未來(lái)的崗位做點(diǎn)積極的準(zhǔn)備。

第三類：教師。正在從事技術(shù)課程教學(xué)或者綜合實(shí)踐活動(dòng)課程教學(xué)的老師，這本書會(huì)給您帶來(lái)新的教學(xué)思路。

第四類：家長(zhǎng)。重視家教，喜歡和孩子做點(diǎn)親子項(xiàng)目的家長(zhǎng)，可以對(duì)照這本書自學(xué)，您的孩子會(huì)對(duì)您刮目相看的。

第五類：入門級(jí)創(chuàng)客。創(chuàng)客不是誰(shuí)的專利，也不是技術(shù)很厲害的人才能叫做創(chuàng)客。努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人，就是創(chuàng)客。

● 如何閱讀本書

本書共分為七章，分別介紹如下：

第一章概述了互動(dòng)媒體和互動(dòng)媒體技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合經(jīng)典的互動(dòng)媒體作品分析“互動(dòng)”原理和工作流程，并羅列了常見(jiàn)的軟硬件創(chuàng)作平臺(tái)。

第二章介紹S4A的基本語(yǔ)法，用一個(gè)“大魚吃小魚”的范例，貫穿整章的學(xué)習(xí)，如舞臺(tái)、角色、造型、事件、廣播和變量等基礎(chǔ)知識(shí)。如果你已經(jīng)具備了Scratch的基礎(chǔ)，可以直接跳過(guò)。

第三章介紹Arduino UNO和一些周邊的擴(kuò)展板、傳感器、執(zhí)行器等電子積木，包括這些電子積木如何和Arduino連接，以及Arduino和電腦的連接。

第四章通過(guò)多個(gè)范例介紹使用S4A制作互動(dòng)項(xiàng)目，從輸入、輸出到互動(dòng)，由淺入深。最后通過(guò)對(duì)S4A固件的研究，分析S4A和Arduino的互動(dòng)協(xié)議。

第五章圍繞“智能家居”的話題，介紹如何使用S4A控制220V的家用電器，具體介紹了繼電器安全插座的制作過(guò)程，并講解利用超再生遙控套件，把普通的家用電器改造為可遙控電器的過(guò)程。經(jīng)過(guò)本章的學(xué)習(xí)后，你就可以設(shè)計(jì)大型的互動(dòng)作品了，開始像個(gè)創(chuàng)客了！

第六章介紹物聯(lián)網(wǎng)。主要分析了S4A的遠(yuǎn)程傳感器功能，并結(jié)合范例，實(shí)現(xiàn)了S4A和瀏覽器、智能手機(jī)之間的互動(dòng)。讓你能近距離接觸物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并能做出一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)模型。

第七章介紹Processing。不僅介紹了Processing和Arduino的互動(dòng)作品，還結(jié)合一個(gè)攝像頭識(shí)別程序，讓S4A支持簡(jiǎn)單的手勢(shì)識(shí)別，并編寫了一個(gè)小游戲。

本書的附件一以Sensors2s4a為范例，介紹了用MIT App Inventor開發(fā)手機(jī)APP的一般過(guò)程。Sensors2s4a的功能是將手機(jī)的傳感器信息發(fā)送給S4A。如果你對(duì)手機(jī)App開發(fā)感興趣，很有必要閱讀。附件二則羅列了本書所涉及的所有硬件設(shè)備，供讀者參考。endprint