[发明专利]一种基于blockly和树莓派的在线图形化编程系统及其使用方法

说明书

本发明属于中小学编程教学领域，涉及人工智能和创客教学，具体涉及到一种基于blockly和树莓派的在线图形化编程系统及其使用方法。本发明公开了一种基于blockly和树莓派的在线图形化编程系统和方法。本系统包括：树莓派开发板、外接电子设备、显示设备、电源模块、云端服务器、基于blockly的在线图形化编程平台、安装在树莓派上的客户端程序。本发明可以将传统意义上的编程简化成图形块拼接的过程，并且不需要额外的PC电脑，只需要一个树莓派开发板、必要的输入输出设备以及外接的电子设备单元，大大降低了编程门槛和成本。

技术领域

本发明属于中小学编程教学领域，涉及人工智能和创客教学，具体涉及到一种基于blockly和树莓派的在线图形化编程系统及其使用方法。

背景技术

目前越来越多的中小学生接触到了编程、创客和人工智能。随着学生学习的深入，现有的图形化编程系统已不能满足需求，他们希望阶梯的编程案例和创作出能应用于实际、应用于学习/生活的作品。学习编程不仅能开辟新的视野，还培训了学生的计算思维能力，最重要的是在创意物化的过程中通过编程可以把创意、各科知识、计算机、传感器、3D打印和各种物理器材有机的粘合在一起,体验到知识的力量。因此编程、创客和人工智能学习具体非常重要的价值。

而现有技术中，由MIT多媒体实验室开发的Scratch是目前图形化编程系统的代表，其面向8到16岁的用户，以制作游戏、动画等作品为应用背景。Scratch将编程语句封装成有沟槽的图形块，儿童可通过理解文字含义来判别编程块的功能。但其主要以游戏、动画等虚拟的表现形式，因此不如物理硬件的呈现方式那样更直观和容易理解程序逻辑。虽然最新的Scratch3.0通过插件的形式支持部分硬件的控制，但是Scratch还是需要在PC运行，不利于物理作品的创作。

现有技术中，还有一种图形化编程结合硬件用于编程和创客教学的方案，软件大多由blockly衍生开发，硬件基本基于Arduino/microbit等单片机开发而成。虽然这是一个较为简单的图形化编程和硬件结合教学方式，但是由于受到单片机的限制，只能完成简单的自动化控制的功能，能实现的创意有限，并且多数采用的是编译型语言(如C语言)，要将代码先编译链接成可执行文件，再发送到单片机上执行，没有解释性语言的便捷。另外一方面，由于单片机类别繁多，且离开图形化编程平台后需要涉及底层知识，所以无法为学生提供阶梯的编程学习路径。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种软硬件结合的编程学习系统及方法，以解决传统方案中虚拟呈现使得编程系统理解不够直观、创意表达不够丰富的问题，同时克服了离开图形化编程平台无法阶梯学习编程的问题。

首先，本发明提供了一种软硬件结合的图形化编程学习系统。

一种基于blockly和树莓派的在线图形化编程系统，包括：

基于blockly的在线图形化编程平台(下面简称编程平台)，用户通过该编程平台可以创建图形化代码程序，并将程序发送给树莓派开发板去执行；

安装有客户端程序的树莓派开发板；客户端程序接收编程平台发送来的程序并执行；

用来跟树莓派开发板进行通信，保存用户的信息和需要保存的图形化代码程序的云端服务器；

与树莓派开发板连接的外接电子设备、显示设备、电源模块。

其中，

所述的编程平台通过浏览器登录。编程平台由命令区、编辑区、调试命令输出区和工具栏组成；