上體育課時，我發(fā)現(xiàn)老師使用秒表訓(xùn)練同學(xué)們的手、眼、大腦之間的協(xié)調(diào)能力，且僅憑觀察判斷訓(xùn)練效果。如果有一款產(chǎn)品能代替老師手中的計時器，直接反饋訓(xùn)練效果，不僅可以提升訓(xùn)練的效率，還能進(jìn)行自我訓(xùn)練。

我在觀察多個班級體育課上的日常訓(xùn)練狀況時發(fā)現(xiàn)，教練大多采取加速折返跑、長跑、高抬腿等方式訓(xùn)練敏捷反應(yīng)程度。由于缺乏趣味性，往往課程過半學(xué)生便失去了積極性，訓(xùn)練結(jié)果自然不盡如人意。

有沒有一種教具既能保證訓(xùn)練質(zhì)量，又能提高學(xué)生上課的積極性？我想設(shè)計一種敏捷反應(yīng)測試器。

一、分析問題

（一）設(shè)計構(gòu)思

我希望自己設(shè)計的敏捷反應(yīng)測試器能與測試者進(jìn)行簡單的互動。比如燈亮?xí)r，測試者立即做出拍擊動作，燈滅并繼續(xù)執(zhí)行下一指令，即根據(jù)既定的順序依次亮燈。該測試器還能記錄從燈亮到將燈拍滅所需的時間，在一輪程序運(yùn)行結(jié)束后，根據(jù)反應(yīng)時間對測試者給出相應(yīng)的評分。

選用Microbit進(jìn)行編程，結(jié)合不同的訓(xùn)練項目確定燈亮的間隔時間，以及不同的評測標(biāo)準(zhǔn)。

（二）運(yùn)用的知識

1.編程知識

（1）主要應(yīng)用循環(huán)部分中重復(fù)運(yùn)行的指令，以控制隨機(jī)亮燈的次數(shù)和間隔時間。

（2）其次是邏輯判斷指令，使用“If”語句判斷是否有人手接觸，當(dāng)有人手接觸時，紅外傳感器讀取數(shù)值。當(dāng)數(shù)值出現(xiàn)在某一區(qū)間時，Microbit控制燈滅，并停止計時。

（3）首先設(shè)置通信組，即將遙控器與4個敏捷反應(yīng)測試器編入同一個通信組，隨后即可發(fā)送數(shù)字燈信息。

2.數(shù)學(xué)運(yùn)算

Microbit自帶的編程軟件只能滿足在一定條件下自動開始計時，不能自主判定何時停止計時。在本項目中，我使用兩個計時模塊——一個在敏捷反應(yīng)器被激活時就開始計時，另一個則在紅外傳感器感應(yīng)到人手時開始計時。隨后，通過計算時間差得出從燈亮到有人手接觸時所用的時間。

在顯示時，為了方便觀察，需將計時模塊默認(rèn)的以毫秒為單位改為分別以分、秒為單位。所以，我在模塊中增加了時間單位轉(zhuǎn)化的程序。

（1）紅外檢測。該模塊可發(fā)射紅外線，也能接收反射回來的紅外線，并反饋前方是否有障礙物。在此處采用的是立式紅外傳感器，滿足對人手感應(yīng)的需求。

（2）拓展板。通過拓展板可外接紅外傳感器、燈帶等其他元器件，同時也可外接5伏電池，滿足裝置持續(xù)使用的要求。

該類相關(guān)知識我已通過自學(xué)掌握。再通過分析不同體育項目訓(xùn)練的相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)出訓(xùn)練項目的評測表以及燈亮的時間間隔，從而達(dá)到訓(xùn)練目的。

二、制作過程

（一）編程

1.主程序

負(fù)責(zé)控制4個敏捷反應(yīng)測試器的亮燈與開始計時的時間間隔。可通過調(diào)整時間間隔、同時亮燈的敏捷反應(yīng)測試器的數(shù)量以及其擺放位置，滿足不同體育項目訓(xùn)練的要求。

2.子程序

接收主程序發(fā)出的亮燈指令后亮燈，并記錄從亮燈至感應(yīng)到人手觸碰敏捷反應(yīng)測試器頂端所需的時間。之后再將時間傳回控制器進(jìn)行運(yùn)算。

（二）硬件制作

1.材料清單

2.制作過程

（1）建模。敏捷反應(yīng)測試器外觀為多面體柱體，頂部設(shè)計成足球的花紋樣式。觸摸手感良好，有一定的耐擊打性。敏捷反應(yīng)測試器整體分為兩層，上層裝燈帶以及紅外感應(yīng)裝置，下層裝電池盒以及主板。

（2）組裝及表面處理。將4個敏捷反應(yīng)測試器連接，加裝按鍵式開關(guān)，并重新設(shè)計遙控板，讓敏捷反應(yīng)測試器使用更便捷。每組敏捷反應(yīng)測試的數(shù)據(jù)和評分將直接顯示在遙控板上。

三、測試

（一）足球

在足球比賽中，守門員要時刻防止對方球員射門，這就需要訓(xùn)練守門員在球場上隨機(jī)應(yīng)變的能力，如面對不同角度的來球，守門員能及時做出不同的撲球動作。這時，敏捷反應(yīng)測試器便可用于輔助訓(xùn)練。

在日常訓(xùn)練中，可將敏捷反應(yīng)測試器置于球筐的兩側(cè)。當(dāng)教練發(fā)出指令后，其中一個敏捷反應(yīng)測試器亮燈并開始計時，球員需以最快的速度先觸碰亮燈的敏捷反應(yīng)測試器，再接住教練或其他球員傳來的球。

敏捷反應(yīng)測試器還可用于足球繞桿訓(xùn)練。這時，需先將所有的敏捷反應(yīng)測試器亮燈，并調(diào)整紅外傳感器的感應(yīng)范圍，隨后將敏捷反應(yīng)感應(yīng)器分別擺放在不同的點位。當(dāng)足球沒有按照既定的規(guī)則運(yùn)動，紅外傳感器未感應(yīng)到球的存在時，便會滅燈。借此可練習(xí)踢足球的相關(guān)技巧。

（二）散打

在散打項目中，可借助敏捷反應(yīng)測試器來訓(xùn)練學(xué)生的出拳速度和精準(zhǔn)度。此時，需將敏捷反應(yīng)測試器嵌入備好的沙袋。當(dāng)教練發(fā)出指令后，沙袋上的敏捷反應(yīng)測試器便會按照一定的順序、一定的時間間隔亮燈，學(xué)生依次將沙袋上的燈拍滅，隨后程序綜合速度和精準(zhǔn)度等數(shù)據(jù)，對測試者給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。

需要注意的是，敏捷反應(yīng)測試器亮燈的順序是參考組合拳的擊打順序而定的。其次，敏捷反應(yīng)測試器雖然具有一定的抗擊打能力，但并不能承受反復(fù)且力度較大的擊打，故只適用于糾正動作和提升出拳速度，而非提升出拳力度。

四、進(jìn)一步完善

改進(jìn)外觀，改善視覺體驗。其次，加裝蜂鳴器，用于提高敏捷反應(yīng)測試器的辨識度。

作者心聲

在本項目中，我體會到了將一個想法實物化是多么困難。從編寫程序到不斷調(diào)試，整個過程中大大小小的問題層出不窮。有時候因為一個很小的問題而停滯較長時間，讓人進(jìn)退兩難。但我堅持完成了項目，并打算在下一個階段，對項目做出進(jìn)一步的改善。

專家點評

敏捷反應(yīng)測試器是一個具有發(fā)展?jié)摿Φ膭?chuàng)新作品。

體育與健康課程是中小學(xué)校育人的載體，是我國現(xiàn)代教育，特別是素質(zhì)教育的重要組成部分。體育與健康課程不僅僅是為了鍛煉身體和心理教育，其自身的教育價值也貫穿學(xué)生的整個人生，好的身體素質(zhì)以及心理素質(zhì)才是一個人成就事業(yè)的基礎(chǔ)所在。通過體育與健康課程的學(xué)習(xí)，能使自身擁有強(qiáng)健的身體，具備一定的心理抗壓能力，從而更好地投入學(xué)習(xí)、工作。

想要獲得好的課程教學(xué)與學(xué)習(xí)效果，首要問題是將同學(xué)們的學(xué)習(xí)自主性激發(fā)出來，馬嘉林同學(xué)的這一選題具有實用性。這項作品的出現(xiàn)，體現(xiàn)了馬嘉林同學(xué)的兩個特點：第一，他創(chuàng)新意識強(qiáng)，思路開闊。能在學(xué)習(xí)過程中找到這個創(chuàng)新點，實屬不易;第二，他的技術(shù)應(yīng)用能力強(qiáng)，特別是在人工智能、信息技術(shù)的應(yīng)用能力方面挺有專長。希望馬嘉林同學(xué)不斷完善作品，創(chuàng)新成長，有所作為。