我的有趣小发明---可爱熊猫防咬小卫士
作者：包书剑 合肥市青年路小学斛兵塘校区
1 发现问题
我有一个特别要好的朋友，他学习和各方面表现都很好，但一直有个改不掉的坏习惯——爱咬手指。不管是老师提醒，还是爸爸妈妈经常说他，都没有太大作用。后来我才知道，这是感统失调造成的，他会下意识咬手指来安抚自己。上课的时候，他控制不住地咬手指，有时候还会被别的同学笑话。慢慢的，他变得越来越不自信，话也变少了。
看到好朋友这样，我心里很难受，就开始留意咬手指这件事。我上网查了资料，大约每4个小学生里面，就有1个小朋友存在不同程度的感统失调。会出现爱咬手指、坐不住、上课注意力不集中、做动作不协调这些情况。这不是小朋友调皮不听话，而是大脑和身体配合得不够好。如果用科学的方法训练，再加上辅助工具，是可以慢慢变好的。
为了多了解一些真实情况，我自己做了调查问卷，用视频、语音采访外地的亲戚朋友，还在小区里找小朋友做线下调查。统计后我发现，好多同学都有咬手指的习惯，或者身边的同学爱咬手指。大家都说：如果大人总是直接批评提醒，心里会很不舒服；要是当着很多人的面被说，会觉得特别难为情。
之后我去网上搜防咬手指的东西，发现卖的大多是小宝宝用的防咬指套和手套。就是用东西把手套住，不让咬。可是戴上之后手被紧紧包住，写字、看书都不方便，根本不适合我们小学生。我又去查专利网站，上面的防咬手指产品也都是给婴幼儿设计的，几乎没有专门给中小学生用的智能提醒工具。那时候我就有了一个想法：我想做一个可以温柔提醒、不卡住双手，还能多多鼓励小朋友的智能手环。既能帮助我的好朋友，也能帮助更多爱咬手指的同学改掉坏习惯。
2 设计与制作
一开始我的想法很简单：只要传感器感觉到手靠近嘴巴，就马上发出提醒。可是传感器太灵敏了，喝水、擦嘴巴、摸脸这些正常动作，也会触发提醒，老是误报，用起来很麻烦。我想不出解决办法，就去找科学老师商量。
老师告诉我：咬手指的时候，手会一直放在嘴巴旁边；喝水、擦嘴只是一下子的动作。我们可以多检测几次，再判断是不是在咬手。老师还提醒我：如果只有一种提醒声音，带到学校上课会吵到别的同学，要考虑家里和学校两种不一样的场景。听了老师的建议，我重新修改方案：把10秒当作一次检测时间段，这段时间传感器检测10次。如果检测到手靠近嘴巴3次以上，才算作咬手指。另外我还添加了上课模式和居家模式，用灯光、震动、声音分级提醒，既不会打扰课堂，在家里也能提醒小朋友。
2.1 作品功能设计
我的作品叫“可爱熊猫防咬小卫士”，是一个可以戴在手上的智能手环。整套作品分成两部分：衣领上的红外传感器和手环。传感器夹在衣领上面，可以测出手指离嘴巴有多远，根据检测到的次数，判断小朋友有没有在咬手指。主要功能有：
1）分级提醒
每10秒检测一轮，一共检测10次。如果手指靠近嘴巴达到3次，手环就亮灯加震动提醒；要是达到6次以上，震动会变强，还会有语音提醒。如果连续30秒很少出现咬手的动作，就亮起绿灯，播放鼓励的话，让小朋友更有信心。
2）两种使用模式
有“上课模式”和“居家模式”。上课模式只有灯光和震动，没有声音，不会打扰上课，也不会让同学尴尬。居家模式会打开语音，温柔地说“快把手指拿出来”；改正之后还会说“你真棒”，多多鼓励小朋友。
3）可爱的熊猫外观
手环外壳是我用3D打印做的，配上松紧带，不同粗细的手腕都能戴。外壳贴上萌萌的熊猫贴纸，不像一个冷冰冰的矫正工具，更像一个陪伴我们的小伙伴，小朋友就不会那么抗拒。
2.2 制作过程
构思好完整的设计之后，我先画出手绘草图。在爸爸妈妈的帮助下，买齐需要的零件：ESP32开发板、红外传感器、语音模块、震动模块、红灯绿灯、按键、喇叭、杜邦线等。手环外壳用3D打印机打印出来，装上松紧带做成手环。
接下来我用杜邦线把各个零件接好，搭好电路，一点点编写程序，把整个作品组装完成。红外传感器做成领夹，可以夹在衣领上，用来检测手靠近嘴巴；按键用来切换上课和居家模式；震动模块、小灯、喇叭分别实现震动、灯光、语音提醒。
图1 电路连接
图2 作品正面（红色指示灯亮起）
图3 作品正面（绿色指示灯亮起）
图4 手环侧面
2.3 制作中遇到的困难与解决
做作品和调试的时候，我遇到两个大难题，请教老师之后才慢慢解决。
第一个难题是，传感器太灵敏，擦嘴、摸脸都会被当成咬手指，不停地乱提醒。在科学老师指导下，我改成10秒内检测10次，要累计3次靠近嘴巴才判定是咬手。因为咬手是持续动作，喝水擦嘴只是一瞬间，这样就很少误报了。
第二个难题是，一开始作品只有一种提醒方式——语音。如果带到教室，声音会打扰课堂，还会被同学笑话。于是我增加模式切换：上课模式关掉声音，只用灯光震动；居家模式才打开全部提醒功能。
2.4 测试与优化
东西做好之后，我邀请班里同学和小区小伙伴帮忙测试。让他们模拟擦嘴、摸脸，看看会不会乱提醒；模拟咬手指，看看手环能不能及时提醒；来回切换两种模式，检查灯光、震动、声音能不能正常工作。参加测试的小伙伴都说这个小卫士很有用，可以帮助自己管住咬手指。
3 小结与展望
“可爱熊猫防咬小卫士”是专门给中小学生设计的，特别适合因为感统失调、不自觉咬手指的同学。可以在教室上课、家里写作业、课后托管的时候使用。有两种模式，家里学校都能用，温柔地提醒小朋友，不让孩子觉得尴尬，也不会很抵触。
对比网上小宝宝用的防咬手套、指套，我的作品有四个不一样的地方：第一，戴着手环双手不受束缚，写字玩耍都不受影响；第二是智能检测分级提醒，不是硬把手套住；第三有上课、居家两种模式；第四，会夸奖、鼓励小朋友，帮助小朋友变得更自信。
当然，我的作品还有不足。现在手环有点大，手环和传感器之间还是用线连在一起。以后我想把手环做得更小更轻，实现无线连接。以后还想加上记录数据的功能，记下每天提醒多少次，小朋友可以看见自己一点点进步，更有动力改掉坏习惯。
做完这次小发明，我明白了：生活里到处都有值得发现的小问题。遇到困难不要放弃，多思考、多向老师请教。当我看到好朋友戴上手环之后，咬手指的次数变少了，脸上又露出开心自信的笑容时，我就觉得所有辛苦都特别值得。
最后，我想分享伽利略的一句话：“科学的唯一目的是解决人类生存的苦难，科学家应为大多数人着想。”
责任编辑：李银慧
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