单元五 · 反应测试有方法
第16课 探秘反应测试仪
一、学习目标
- 进一步学会将功能复杂的控制系统进行分解。
- 能描述主要子系统的功能。
- 通过小组学习和数字资源的利用，提升数字化学习与创新的能力。
二、情境导入
小智和同学们课间常玩「打手背」：要根据玩伴动作快速反应，避免被打到手背。大家都很喜欢这个游戏。
想一想：人为什么能够做出反应？机器人也能像人一样快速反应吗？
三、核心讲解
本课学习路径：
1．了解反应的相关知识
人类能够做出反应，是因为我们拥有复杂的神经系统：包括大脑、脊髓和遍布全身的神经。它能感知外部与内部环境的变化，并快速做出反应。
可用关键字「神经系统的反应原理」查阅资料。下面是几类借鉴「人的反应」思路的智能应用：
| 应用 | 主要技术 | 好处 |
|---|---|---|
| 智能助手 | 语音识别等 | 改善人机交互，提高效率与便利 |
| 自动驾驶汽车 | 多种感知技术 | 提升交通效率与安全性 |
| 神经形态电子系统 | 脉冲神经网络、生物模拟等 | 提升适应性、实时处理与学习能力 |
想一想：人要做出反应需要哪些条件？机器人若想像人一样反应，又需要哪些条件？
2．找出反应过程中的主要子过程
神经系统的反应很像打电话：接到电话（感知刺激）→ 电话线传信息（传递信号）→ 对方听完做决定（大脑处理）→ 告诉别人怎么做（发出指令）→ 别人行动（产生反应）。
整体可看作「输入—计算—输出」的控制系统；每一步作为子过程，也是一个小的「输入—计算—输出」子系统。
| 子系统 | 主要功能 |
|---|---|
| 外部感知系统 | 检测是否有外部刺激；若有，把不同刺激整理成不同信号，交给信号传递系统。 |
| 信号传递系统 | 接收感知系统的信号，按类型传递，最终送到控制处理系统。 |
| 控制处理系统 | 处理、判断需要做什么反应，并输出指令。 |
| 动作反应系统 | 根据指令做出反应动作。 |
请对照 MixGo Mini 的功能，判断它是否具备「模拟人做出反应」的条件：
| 子系统 | 是否具备 | Mini 上的对应能力（简要） |
|---|---|---|
| 外部感知 | √ | 传感器可获取外界信号 |
| 信号传递 | √ | 可获取信号并输出给后续处理 |
| 控制处理 | √ | 板载计算可判断并输出结果 |
| 动作反应 | × | 缺少能与人「互动对打」的动作输出 |
因此：单板难以做成「陪你打手背」的互动机器人，但感知准、计算快，适合做反应测试仪。
想一想：上表里「√ / ×」各说明了什么？若只做反应测试，动作反应不足是否仍够用？
3．探秘反应测试仪
小智想到：Mini 虽然不能一起玩游戏，但感知准、计算快——能不能用它做一台反应测试仪？
| 类型 | 做什么 |
|---|---|
| 简单反应测试仪 | 测对单一刺激的反应速度，如灯亮后按键 |
| 选择性反应测试仪 | 多种刺激，按条件选择反应，评估决策能力 |
| 持续性能测试仪 | 较长时间保持注意，常用于注意力研究 |
| 多模态反应测试仪 | 结合视、听、触刺激，更全面评估反应能力 |
用途举例：心理学研究、神经科学、体育训练、职业健康评估；也可评估注意力，或辅助估算刹车距离（反应时间 → 反应距离 + 刹车距离）。
| 功能 | 硬件举例 |
|---|---|
| 提供刺激 | 蜂鸣器、RGB 灯等（刺激人的感官） |
| 测量时间 | 能精确计时的装置（通常要到毫秒级） |
| 记录反馈 | LED 点阵显示、语音播报等 |
弄清以上要点后，再进入下方实验室，亲手试一次「信号变绿 → 按下按键 → 读出反应时」。
四、动手体验 · 场景仿真
在下方场景中操作设备，观察控制效果（本课无官方板载程序，已按课题生成场景交互）。
实验室 · 反应测试仪
在实验室场景操作测试仪：信号变绿后按下按键，读取反应时。
五、课堂总结
- 人因有神经系统，能感知外界或体内变化并迅速处理，从而产生反应。
- 神经系统是复杂系统，其中有多种「输入—计算—输出」子系统，如外部感知、信号传递等。
- 反应测试仪测量人对刺激的反应速度与准确性；制作时至少要有提供刺激、测量时间、记录反馈的硬件支持。
六、拓展提升
- 若系统能自动获取输入、计算并产生输出，就是自动控制系统。神经系统里有没有「自动控制」的反应？试举几例。
- 若控制过程中存在反馈，就是闭环控制。神经系统里有没有「闭环控制」的反应？试举几例。
测评
对照本课学习目标作答；选出后点「检查」。答错会显示简短说明。
-
人能够做出反应，主要是因为：
-
对照「Mini 模拟反应系统」表，下列哪项正确？
-
做一个简单反应测试仪，至少需要哪些功能？
本节小结
回顾表格中的子系统、Mini 条件对照，以及反应测试仪的类型与硬件需求。完成仿真与测评。