CN103578302B - 被动式张力感受记忆器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了被动式张力感受记忆器。技术领域：一种促进运动技能形成的计算机程序及外设装置。主要技术特征：采用被动式设计，以使人获得记忆为目的编写的主程序向控制器输出有顺序、有规律的信号，进而控制张力装置有顺序、有规律地做动作，一个以上的张力装置有顺序、有规律地对人体不同部位施加或停止施加压力，使人体不同部位有顺序、有规律地感受到来自张力装置的张力，从而使人有目的地获得相应顺序和规律的记忆。本发明的主要用途是适合于各种乐器初学者，也适合于有一定水平的音乐家练习快速弹奏，本发明还可以应用于发报及打字练习，以及游戏、体育运动等其它以顺序记忆为特征的动作作业。

Description

被动式张力感受记忆器

技术领域

本发明涉及一种促进运动技能形成的计算机程序及外设装置。

背景技术

运动技能的形成在现实生活中随处可见，比如学游泳、学骑自行车、学习驾驶汽车以及各种体育运动特别是球类运动等等，都属于运动技能的学习和形成范畴。由此可见获得运动技能的重要性。但是，如何才能更快更准确的获得运动技能，直到现阶段占据指导地位的仍然是以巴浦罗夫神经反射学说为基础的四个阶段学说；该学说认为：运动技能形成理论认为，运动技能形成的四个时相(泛化相、分化相、巩固相、自动化相)是一个连续的过程，各时相之间并无明显界限，每一个时相也无固定长短。练习者经过一定的练习之后，初步掌握了一系列局部动作，并开始把个别动作联系起来。这时，练习者的神经过程逐渐形成了分化性抑制。在运动技能形成的过程中伴随着脑内神经突触联系的建立。在运动技能形成的泛化阶段，动作是在有意识的指导下完成的，此时脑内的神经联系尚未建立，练习者经过无数次的练习，脑内神经过程的联系逐步建立起来，动作是在低意识的状态下完成的。

我们通过研究发现[参考黄颖峰“内隐性学习与运动技能的获得”《南京体育学院学报》2003.2，第l7卷第1期：22-28；黄颖峰程涛“肌肉自身紧张度对运动技能形成的影响”《首都体育学院学报》2008.9，20卷5期：74-77。]，在保持肌肉自身紧张度(即张力)的情况下做动作，提高学习动作技能时所有相关肌肉群的张力，可以加速运动技能的形成，保持张力的肌肉不单单是运动肌肉的张力，而且包括不运动肌肉的张力。

发明内容

本发明的目的：一直以来，几乎所有的技能学习都是主动式的，即学习者通过教练或师傅的言传身教，在大脑中转化为自己的理解，自己在反复做动作的过程中不断纠正，最后获得运动技能。从外在表现来看，运动技能形成是一个连续的过程。由于在运动技能形成的开始阶段，练习者主要通过视听接受教练的指导，或在自身意识的指导下完成动作。尽管动作不协调、不连贯，动作还是能进行下去，这时神经过程的内在联系也逐步建立起来，然后逐渐过度到不需要意识指导的自动化阶段。这样就存在许多问题，例如误解教练或师傅的准确意图，或者是技能形成过程缓慢。本发明就是为解决这些问题而设计的，制造被动式运动技能形成装置，即被动式张力感受记忆器，让练习者身体直接接触这些动力装置，使练习者的本体感受器直接获得相关信息，跳过教练或师傅的言传身教这一阶段，获得熟练的运动技能，并且让运动更准确、更精确。

例如，萨克斯在吹奏时，是靠不同手指的组合在乐器上的不同按键上按住或放开得到不同的音高，一个熟练的吹奏手令人眩目的表演是经历千百万次练习得来的，是一种与相应乐曲对应的一套成熟的运动技能。被动式张力感受记忆器的张力装置安装于萨克斯按键下，目的是不用找老师也会吹萨克斯曲。按编写好的某首曲目的程序无师自通，目标人群是大量初学者，或者是高级萨克斯专业乐师用于练习技巧；电脑程序通过添加拉长时间线、缩短时间线及重复某一片段等功能，以方便练习指法。

为实施上述设计理念，本发明采用的技术方案是：被动式张力感受记忆器，其特征在于：由以使人获得记忆为目的编写的主程序、控制器、张力装置及低压电源组成，主程序向控制器输出有顺序、有规律的信号，控制器与张力装置通讯，进而控制张力装置有顺序、有规律地做动作，一个以上的张力装置有顺序、有规律地对人体不同部位施加或停止施加压力，使人体不同部位有顺序、有规律地感受到来自张力装置的张力，从而使人有目的地获得相应顺序和规律的记忆；所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于：还包含有参照文件储存器和主程序储存器，主程序输出的信号来源于参照文件储存器或主程序储存器，或来源于人工输入，人工输入的内容能够储存在主程序储存器中，以便下次再次使用时调出，调出的内容能够被修改和保存。所述的被动式张力感受记忆器，其主程序运行的环境包括但不限于个人电脑、大型计算机。所述控制器包括但不限于单片机、PLC。所述的张力装置，其动力特征在于，包括但不限于电磁力、压电动力、气动力。所述的动力特征为电磁力的张力装置，由电磁铁、绕在电磁铁上的绕组线圈、固定连接在电磁铁上的弹簧、固定连接在弹簧上的永久磁铁以及压力传感器构成；由绕组线圈通电使电磁铁产生磁极，与永久磁铁发生相排斥或相吸引，产生动作。所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于：有一个检验学习效果的子程序，包括校验块、报告块；该子程序启动后，主程序不再向控制器发出开关指令，练习者按压张力装置的顺序及节奏信号由压力传感器传回控制器，再传给子程序，由校验块将传回信号与参照文件储存器或主程序储存器中储存的正确顺序及节奏进行对比、评分，在电脑屏幕上图文件显示结果并语音报告。所述的被动式张力感受记忆器，张力装置安装于练习手套，组成被动式张力感受记忆手套，其特征在于：手套套体由硬质材料的板体和绷带构成，十个张力装置安装于板体相应十个手指远节指骨位置。所述的被动式张力感受记忆器，张力装置安装于乐器，组成被动式张力乐器练习器，其特征在于：一个以上的张力装置安装于键盘乐器按键下方；或者一个以上的张力装置安装于铜管乐器按键下方；或者一个以上的张力装置安装于打击乐器的打击槌手握位置；或者一个以上的张力装置安装于管弦乐器演奏时手指常规按压位置。所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于：主程序、控制器、张力装置之间的通讯方式，包括无线和有线方式。

有益效果

直到现在，运动技能的获得都是靠学习者通过教练或师傅的言传身教，在大脑中转化为自己的理解，自己在反复做动作的过程中不断纠正，最后获得运动技能。这样获得运动技能，一是动作不准确、不规范，例如会误解教练或师傅的准确意图，练习困难，形成错误的动作后难以纠正；二是时间长久，例如要成为一个熟练的音乐大师、熟练的篮球高手、熟练的驾驶员，漫长的时间，短则几年，长则几十年。本发明就是为解决这些问题而设计的，制造运动技能形成装置，让练习者身体直接接触这些动力装置，使练习者的本体感受器直接获得相关信息，跳过教练或师傅的言传身教这一阶段，并根据运动技能获得的科学规律，使练习者更快速、更准确、更精确、更牢固地获得运动技能。由于采用被动式设计，即练习者在练习过程中由于肢体接触而产生反作用力，反作用力的方向才是需要形成技能的方向，而主动力来源于精准的电脑程序，所以克服了学习过程中不准确、不规范动作产生的问题。

附图说明

图1是本发明的主结构图

图2是本发明的电磁张力装置立体图

图3是本发明的电磁张力装置三视图

图4是本发明的被动式张力感受记忆手套结构图

图5是本发明的萨克斯实施案例图

图6是本发明的主程序运行图。

具体实施方式

以学习萨克斯吹奏为例，参照图5，使用具有10路固态继电器的工控板作为控制器4；张力装置5使用电磁张力装置，参照图2-3，由电磁铁9、绕在电磁铁9上的绕组线圈12、固定连接在电磁铁9上的弹簧10、固定连接在弹簧10上的永久磁铁11以及压力传感器13构成；由绕组线圈通电12使电磁铁9产生磁极，与永久磁铁11发生相排斥或相吸引，产生动作。主程序1运行环境采用个人电脑8，低压电源7采用蓄电池，控制器4与个人电脑、蓄电池、电磁张力装置之间靠电缆线和信号线连接；参照图1、6，主程序1具有XY坐标系挂件，X轴代表时间，垂直于X轴的时间线按乐曲的实际演奏速度均匀自左向右行进，下载或扫描的五线谱图片及文件放置于参照文件储存器2内，被主程序调出后置于电脑屏幕中XY坐标系内，XY坐标系挂件置于上层，五线谱图片置于下层并且可见；人有十个手指，分别由1到10编号，分别对应为：1对应左小指，2对应左无名指，3对应左中指，4对应左食指，5对应左拇指，6对应右拇指，7对应右食指，8对应右中指，9对应右无名指，10对应右小指。以上对应的图标排列置于主程序下方，方便标记五线谱时调用，标记方法是用鼠标将数字拖到需要标记的五线谱图片上的音符位置，可以无限次数调用。所作的标记能保存在主程序储存器3内，以便下次练习时不需要再作标记。

根据现实中演奏乐曲某个音符所用的某个手指，用鼠标在五线谱上标记出相同手指编号，并根据实际演奏中按压按键的时间标记动作时间长度，整首乐曲标记完成后，练习者将双手十指放在改装好的、每个按键下都有一个张力装置5的萨克斯按键上，双手十指绷紧保持张力，点击时间线行走按钮，时间线随着乐曲速度自左向右行走，同步播放专业大师演奏的同名乐曲音乐文件。当时间线走到每个手指编号时，主程序1接通工控板相应手指编号的继电器开关并保持标记的动作时间长度。固态继电器接通，通过导线连接位于改装的萨克斯乐器按键下的电磁动力部分，电磁动力部分电源接通，电磁斥力顶起萨克斯乐器按键并保持标记的动作时间长度，使练习者感受到顶力，为了形成反作用力，这时练习者双手保持张力(亦即平常所说的僵硬状态)。随着乐曲的播放，练习者的十个手指会感受到有规律的顶力组合，与正常演奏这首乐曲的大师的演奏手指正好对应，不过乐器按键运动的方向相反，如大师演奏时手指向下按下按键，而练习者这个手指刚好被这个按键顶起，在练习者双手保持僵硬状态下，在反作用力的作用下，练习者会获得如同大师按下按键的一个向下的力。这个力会经过神经反射传到大脑神经中枢。随着整首乐曲的演奏，按键有规律的顶起会有与整首乐曲相对应的运动技能组合，会在大脑神经中枢留下记忆的痕迹。练习者在练习过程中什么都不用做，只需要双手是保持张力感受来自按键有规律的顶起。经过一段时间的感受，练习者在练习的第二阶段可以尝试被顶起的同时向下按压按键。由于音乐同时在播放，练习者会获得在不同音高时对应按下按键的习惯。久而久之就会获这首乐曲对应的演奏运动技能。

有了几天或几周的练习后，为了检验学习效果，练习者这时可以启动子程序6，该子程序启动后，主程序1不再向控制器4发出指令，控制器4开始接收指令，练习者按压张力装置5的顺序及节奏信号由压力传感器13传回控制器4，再传给子程序6，由校验块将传回信号与参照文件储存器2或主程序储存器3中储存的正确顺序及节奏进行对比、评分，在电脑屏幕上图文件显示结果并语音报告。获得了某首乐曲的手指运动顺序组合记忆后，练习者就可以用真正的萨克斯吹奏这首乐曲了，需要做的仅仅是增加吹气这个动作。

所述的被动式张力感受记忆器，参照图1、4，张力装置5安装于练习手套时，组成被动式张力感受记忆手套，方便只练习手指感觉顺序时使用，张力装置5安装于钢琴、电子琴等需要使用双脚的乐器时，主程序中有相应的数字编号并且有对应编号的张力装置5安装于与左脚和右脚接触的部位。

本发明既适合于各种乐器初学者，也适合于有一定水平的音乐家练习快速弹奏，本发明还可以应用于发报及打字练习，以及游戏、体育运动等其它以顺序记忆为特征的动作作业。

Claims (10)

1.被动式张力感受记忆器，其特征在于：由以使人获得记忆为目的编写的主程序(1)、控制器(4)、张力装置(5)及低压电源(7)组成，主程序(1)向控制器(4)输出有顺序、有规律的信号，控制器(4)与张力装置(5)通讯，进而控制张力装置(5)有顺序、有规律地做动作，一个以上的张力装置(5)有顺序、有规律地对人体不同部位施加或停止施加压力，使人体不同部位有顺序、有规律地感受到来自张力装置(5)的张力，从而使人有目的地获得对相应顺序和规律的记忆。

2.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于：还包含有参照文件储存器(2)和主程序储存器(3)，主程序(1)输出的信号来源于参照文件储存器(2)或主程序储存器(3)，或来源于人工输入，人工输入的内容能够储存在主程序储存器(3)中，以便下次再次使用时调出，调出的内容能够被修改和保存。

3.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，其主程序运行环境包括但不限于个人电脑(8)、大型计算机。

4.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于，所述控制器包括但不限于单片机、PLC。

5.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于，所述张力装置，其动力特征在于：包括但不限于电磁力、压电动力、气动力。

6.如权利要求5所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于，所述动力特征为电磁力的张力装置，由电磁铁(9)、绕在电磁铁(9)上的绕组线圈(12)、固定连接在电磁铁(9)上的弹簧(10)、固定连接在弹簧(10)上的永久磁铁(11)以及压力传感器(13)构成；由绕组线圈通电(12)使电磁铁(9)产生磁极，与永久磁铁(11)发生相排斥或相吸引，产生动作。

7.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于：有一个检验学习效果的子程序(6)，包括校验块、报告块；该子程序启动后，主程序(1)不再向控制器(4)发出开关指令，练习者按压张力装置(5)的顺序及节奏信号由压力传感器(13)传回控制器(4)，再传给子程序(6)，由校验块将传回信号与参照文件储存器(2)或主程序储存器(3)中储存的正确顺序及节奏进行对比、评分，在电脑屏幕上图文件显示结果并语音报告。

8.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，张力装置安装于练习手套，组成被动式张力感受记忆手套，其特征在于：手套套体由硬质材料的板体(14)和绷带(15)构成，十个张力装置(5)安装于板体相应十个手指远节指骨位置。

9.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，张力装置安装于乐器，组成被动式张力乐器练习器，其特征在于：一个以上的张力装置安装于键盘乐器按键下方；或者一个以上的张力装置安装于铜管乐器按键下方；或者一个以上的张力装置安装于打击乐器的打击槌手握位置；或者一个以上的张力装置安装于管弦乐器演奏时手指常规按压位置。

10.如权利要求1所述的被动式张力感受记忆器，其特征在于：主程序(1)、控制器(4)、张力装置(5)之间的通讯方式，包括无线和有线方式。