单元五 · 反应测试有方法

第17课 设计反应测试仪

任务场景
任务场景:设计反应测试仪

一、学习目标

  • 学会设计小型的控制系统。
  • 能熟练绘制控制系统工作过程示意图。
  • 初步具备统筹规划的意识,逐步提升创新能力。

二、情境导入

锻炼反应力对日常生活、学习、工作和运动都有好处:能改善注意力分配,面对多任务时更快切换到重要的事;也能提高协调性、平衡性和灵活性,提升运动表现、减少运动伤害。

想一想:你也想锻炼自己的反应能力吗?本课我们就来设计一台反应测试仪。

三、核心讲解

本课学习路径:

1明确功能、硬件与工作过程
2明确刺激与检测响应
3补全工作过程示意图

1.明确反应测试仪的功能、硬件支持和工作过程

小组活动建议先完成下面这张分析表(可边讨论边填):

  1. 明确反应测试仪控制系统主要包含哪些功能。
  2. 对照 MixGo Mini,看板上有哪些硬件能支持这些功能(实现不了的也可先写进规划)。
  3. 把整台仪器看作控制系统,用「输入—计算—输出」简述工作过程。
分析表(小智小组示例)
分析项目描述
任务主题设计「反应测试仪」
系统的功能1.提供反应刺激;2.测量反应时间;3.记录反应时间;4.反馈反应时间;5.其他额外功能(如训练奖励)
主要硬件支持1.蜂鸣器、RGB 灯、LED 灯阵等;2.内置时钟;3.CPU 与内存;4.LED 灯阵显示;5.其他硬件
工作过程简要描述发出刺激并开始计时(输入)→ 等待人的反应并计算时间(计算)→ 在显示屏上呈现结果(输出)

想一想:你们小组还想加什么「额外功能」?对应需要哪些硬件?

2.明确要提供的刺激与检测的响应

  • 确定计划给出的刺激(如彩色灯光、声音等)。
  • 确定测试对象要做出的反应类型,且要可测量、易测量。
学习任务表(第四组示例)
项目内容
小组编号第四组
刺激源及其特点视觉刺激:常以闪光、颜色变化、图形或文字出现的方式呈现
反应监测方式看到灯光闪烁或图形出现时,立即按下按钮

想一想:声音刺激和灯光刺激,哪种对你们班级同学更容易测准?为什么?

3.补充系统工作过程与人的反应过程示意图

把控制系统画成「输入 → 计算 → 输出」三框示意,再对照人的反应过程。

(1)反应测试仪系统工作过程

输入

发出新刺激;系统开始记录时间;等待按钮被按下

计算

计算检测到的反应时间;记录反应时间

输出

呈现反应时间(显示/播报等)

(2)人的反应过程

输入

外界刺激(如灯光亮起)

计算

根据测试要求给出反应指令

输出

执行反应指令(如按下按钮)

设计要点清楚后,再到下方实验室:先在控制台保存规则,再完成一轮试测。

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 · 设计并试测

在控制台设计规则,再到桌上测试仪完成一轮试测。

五、课堂总结

  • 设计小型控制系统通常包括需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、调试与测试等步骤;本课重点练系统设计和硬件选型。
  • 系统设计要明确总体结构(输入、处理、输出),并选择合适的控制策略(开环或闭环等)。
  • 选型硬件时,要按测量对象选择传感器,并考虑精度、响应时间和测量范围。

六、拓展提升

人除了对外界突然刺激做出反应,还会时刻监测体温,并通过排汗、毛孔收缩等反应调节体温。试着补全体温控制系统示意:

输入

检测到的当前体温

计算

与正常体温比较,生成调节指令

输出

排汗 / 毛孔收缩等;结果再反馈到检测

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。

  1. 本课学习目标不包括下列哪一项?

  2. 用「输入—计算—输出」描述反应测试仪时,下列哪项最合适?

  3. 设计刺激与监测方式时,下列哪项更合理?

本节小结

回顾:功能与硬件分析表、刺激与监测设计表,以及「输入—计算—输出」示意图。完成下方仿真与测评。