給夢想插上科技的翅膀

何鄭燕 馬圣童 岳萌

8月18日晚，第33屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽專項(xiàng)獎頒獎典禮在重慶國際博覽中心舉行。本屆大賽是亞洲區(qū)域規(guī)模最大、參賽國別最多的一屆，而在參賽國家和人數(shù)增長的同時，大賽也得到國際同行的認(rèn)可，來自印尼、巴西、盧森堡、土耳其和突尼斯五個國家的青少年科技教育和科技競賽組織機(jī)構(gòu)也在本屆大賽上設(shè)立了專項(xiàng)獎，獎勵優(yōu)秀的中國學(xué)生項(xiàng)目參與國際交流。

作為已在大賽中連續(xù)設(shè)立多年專項(xiàng)獎的《知識就是力量》雜志，這次依然評選出了共計10項(xiàng)優(yōu)秀項(xiàng)目（5項(xiàng)創(chuàng)新獎，5項(xiàng)傳播獎）。其中，創(chuàng)新獎項(xiàng)目都在此次大賽中給我們帶來了哪些精彩展現(xiàn)呢？“一帶一路”夏令營、中國-東盟創(chuàng)新大賽又是怎么一回事呢？

蝴蝶翅膀帶來的靈感

“在小學(xué)的時候，我就了解到蝴蝶翅膀具有周期性微納米孔洞結(jié)構(gòu)，那時我就在想周期性微納米孔洞結(jié)構(gòu)是否具有吸附氣體的能力呢？”當(dāng)我們問及為什么會想做這樣一個研究時，上海市延安初級中學(xué)曾俊陶同學(xué)如是回答。

研究這個課題的意義有兩個方面：一是探討蝴蝶不同顏色鱗片的氣敏特性與其微結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)；二是為納米結(jié)構(gòu)仿生氣敏器件設(shè)計提供新穎啟示。為此，曾俊陶同學(xué)專門選取了四種顏色不同的蝴蝶—青鳳蝶（藍(lán)色）、藍(lán)鳳蝶（黑色）、菜粉蝶（白色）和黃粉蝶（黃色），用以觀察蝴蝶不同顏色鱗片的氣敏特性。

選定蝴蝶后，利用最新無線氣敏傳感器以及LC諧振天線，基于電感線圈互感耦合原理，通過檢測天線諧振頻率的變化取得了傳感器上蝴蝶鱗片氣敏特性的強(qiáng)弱。研究發(fā)現(xiàn)，黃粉蝶的吸附能力最強(qiáng)。利用電子顯微鏡觀察四種蝴蝶500倍、10000倍、30000倍的微結(jié)構(gòu)放大圖像，可以發(fā)現(xiàn)四種蝴蝶都具有周期性微納米的孔洞結(jié)構(gòu)，但只有黃粉蝶30000倍圖像中有周期性葉片狀納米結(jié)構(gòu)，正是因?yàn)檫@種周期性葉片狀納米結(jié)構(gòu)，它才具有最強(qiáng)的吸附特性。

觀察宇宙星空的奧妙

西藏自治區(qū)拉薩中學(xué)的尹曉峰同學(xué)自制了一臺天文望遠(yuǎn)鏡，用于觀察宇宙星空的奧妙。在一次物理課上，學(xué)習(xí)完光譜后，他突然萌發(fā)出一個想法：“我能不能做一臺望遠(yuǎn)鏡，再做一臺光譜儀，在業(yè)余條件下對恒星的光譜世界進(jìn)行分析呢？”

說干就干，買來鏡片、調(diào)焦座、底座，其余的全部是利用身邊易得的材料，比如易拉罐、木板等，來手工完成。這一過程既鍛煉了個人的動手能力，又讓他學(xué)會了永不言棄。采訪的最后，他這樣告訴我們：“雖然制作過程中遇到了不少麻煩，也失敗了好幾次，但是最終我還是堅(jiān)持了下來……這次參賽，讓我有了更多體會，我不用再羨慕別人的‘高大上，我自己的想法也可以學(xué)以致用。學(xué)到的東西不一定都是用來考試的，它還能激發(fā)我們的興趣。我相信，未來我們天文愛好者不一定只在天文上面進(jìn)行簡單的深空攝影，其實(shí)我們還能做更深的東西。”

搶救生命的利器

地震帶給人們的傷痛是無止境的。地震后如何幫助被困人員？

哈爾濱市第三中學(xué)劉智源同學(xué)設(shè)計了一款用于地震廢墟搜救一體化的智能裝置，這臺裝置實(shí)現(xiàn)了探測、環(huán)評、聯(lián)絡(luò)和保障一體化功能。探測功能包括可以采集到有害氣體濃度、紅外狀態(tài)以及溫度的檢測，它還有抓拍的功能，可以拍攝現(xiàn)場照片。這款裝置還可以起到聯(lián)絡(luò)和保障功能，通過內(nèi)置管道和雙向語音電路，為被困人員輸送物資、進(jìn)行溝通和心理輔導(dǎo)。

在地震中有些人需要心理安慰和疏導(dǎo)，同時救援人員也需要知道地下的實(shí)時狀況，被困人員是否受傷等，因此，裝置設(shè)計的聯(lián)絡(luò)功能是雙向的，這也很好地補(bǔ)充了視頻采集功能的缺點(diǎn)—可以聽到具體的描述，更有利于后續(xù)的救援。

迄今為止，隨著想法的不斷更新，裝置也在不斷向更好的方向改進(jìn)，這次大賽中共展示了五代產(chǎn)品，這樣看來，平均每兩個月就會有新想法迸發(fā)，促使劉智源同學(xué)不斷地進(jìn)行更新。當(dāng)然，在這期間，他也收獲了很多，比如語言溝通能力的增強(qiáng)等。

源于生活的發(fā)明創(chuàng)新

此次獲得《知識就是力量》創(chuàng)新獎的還有來自海南省定安縣雷鳴鎮(zhèn)中心學(xué)校的邱天鐸同學(xué)和來自馬來西亞的CHOK YAN NIAN同學(xué)。

采訪中，我們了解到，邱天鐸同學(xué)的這項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明盡管還未投入生產(chǎn)，但試用效果還是很不錯的。這款“花生采摘器”不僅攜帶方便，而且效率高、速度快，使用的時候可以掛在引擎上，使人更為輕便省力。或許你會有這樣的疑問，這樣的一款機(jī)器價格肯定不便宜吧？悄悄告訴你，這臺機(jī)器的成本價格真的很低廉，每個家庭都能消費(fèi)得起哦！

CHOK YAN NIAN則是在采訪中告訴我們，參加此次大賽，他感到非常興奮。在這里，他不僅認(rèn)識了很多亞洲國家的新朋友，還發(fā)現(xiàn)了許多國家的新發(fā)明、新創(chuàng)造?，F(xiàn)在，全世界都在大力宣傳環(huán)保，他所在的學(xué)校也齊頭并進(jìn)，發(fā)明更偏向于環(huán)保。他們致力于用更加科學(xué)的方式來代替有害產(chǎn)品。

“一帶一路”夏令營

要說這次大賽與以往的大賽有何不同，“一帶一路”夏令營可謂是最為明顯的。

來自菲律賓的Karmina-habnellep. Reyer認(rèn)為，這次的“一帶一路”科學(xué)夏令營是一個非常棒的活動。她說，這一次的夏令營把來自世界各地的同齡人聚集在一起，盡管存在著語言不通、交流阻礙等問題，但也正因?yàn)槿绱耍蠹蚁嗷ブg反而產(chǎn)生了一種更強(qiáng)的連接紐帶。同時，與來自不同國家的同學(xué)相互學(xué)習(xí)也能得到很多收獲。她對于這次活動格外地珍視，認(rèn)為這樣的機(jī)會或許一生只有一次，他們有幸被選中，代表學(xué)校甚至是國家，是他們的榮幸。對Karmina而言，這一次到中國來學(xué)習(xí)、交流、體驗(yàn)steam課程，注定是一次非常難忘的經(jīng)歷。

中國-東盟創(chuàng)新大賽

2018年為中國-東盟創(chuàng)新年，由科技部和中國科協(xié)共同主辦的中國-東盟青少年創(chuàng)新大賽（China-ASEAN Youth Innovation Contest）也與本屆大賽深度結(jié)合，給我們帶來了東盟國家青少年們的創(chuàng)意作品。

來自印度尼西亞的Utari Mustika的參賽作品偏向環(huán)保主題。她將米飯、土壤等原材料用膠水粘在一起并等待一小時，最終做成一塊墻壁厚度的黏土，而這種特殊的黏土其實(shí)是一個既環(huán)保、成本又低的降噪發(fā)明，把它們填充在墻壁里就可以很好地降噪和保溫。雖然在發(fā)明過程中，Utari也遇到了一些困難，比如該如何對比不同材料吸收噪音的效果、去哪里收集原材料等，但她通過一次次的試驗(yàn)和指導(dǎo)員的輔助，最終完成了自己的發(fā)明并得出了科學(xué)可靠的結(jié)論。

精彩活動報道

在此次大賽中，我們的小記者們還對眾多項(xiàng)目做了單獨(dú)報道，快來和我們一起看看他們來自第一線的報道情況吧！

（知力小記者 周欣）教學(xué)方式影響教學(xué)質(zhì)量，今天一位來自芬蘭的教授向我們分享了芬蘭小學(xué)的STEM教育。他談到了因?yàn)橹袊c芬蘭的國情不同，所以較芬蘭而言，中國的班級人數(shù)較多，父母與老師之間關(guān)系也有差異，等等。同時，他也表達(dá)了他的想法：“我們與世界其他國家和地區(qū)，分享芬蘭教學(xué)專長，共創(chuàng)可持續(xù)學(xué)習(xí)社區(qū)，讓每個人都作為終身學(xué)習(xí)者收獲成功?！?/p>

接下來，我們親自動手操作“水循環(huán)實(shí)驗(yàn)”，各位科技輔導(dǎo)員都很積極地參與到了這個實(shí)驗(yàn)中，這種教學(xué)方式主要訓(xùn)練了團(tuán)隊(duì)合作和學(xué)生的動手能力，真是令我受益匪淺！

（知力小記者 鄧嘉陽）靜謐清晨，一切安好。你枕在柔軟中回味夢境，可上學(xué)時間已近在咫尺。下一秒，電鈴暴響，紅燈急爍，然后……

你醒了？

不，你會憤怒地睡去，似乎想要反抗。可現(xiàn)實(shí)容不得反抗—床下的液壓頂突然頂起，床被豎直旋轉(zhuǎn)了90度，將你連同你那溫暖的被窩無情甩向地面！

你的一聲驚叫，隨著枕頭砸落在臉上，被咽了下去—你醒了，甚至不可思議！這個方式或許令人膽寒，但確實(shí)頗為有效，已經(jīng)有人做過嘗試了。

這奇葩的設(shè)計是如何問世的？究竟有什么靈丹妙藥可令人腦洞大開？今日，青輔協(xié)的“伊娃老師”張宜婕帶領(lǐng)各位走進(jìn)了奇幻的設(shè)計學(xué)世界。

好東西，不難造，難在確定其如何造。這就是設(shè)計學(xué)大顯神通之處。有很多失敗的設(shè)計看起來五花八門，但實(shí)際卻殊途同歸—違背了設(shè)計的邏輯過程與基本準(zhǔn)則或者與現(xiàn)實(shí)格格不入。譬如，解決“東南亞早產(chǎn)兒體溫過低死亡問題”時，有人專門為此設(shè)計廉價電熱保溫箱，但實(shí)際上某些地區(qū)根本沒有通電。此設(shè)計何用之有？

設(shè)計，雖然天馬行空，但也規(guī)矩清晰。伊娃老師讓各位親自設(shè)計起床提示裝置，并以此道出了設(shè)計學(xué)的精華。首先明確要解決的問題，并開動腦筋提出方案，而后從使用者的角度進(jìn)行評估，最后做出模型實(shí)驗(yàn)其效果。

所有成功的設(shè)計都離不開這個嚴(yán)密的過程。我們開始提到的“垂直旋轉(zhuǎn)起床系統(tǒng)”看似荒謬，其實(shí)也充分體現(xiàn)了這一過程的“強(qiáng)大”效果。

采訪中伊娃老師表示，嚴(yán)密而規(guī)律的設(shè)計學(xué)原理，具有極強(qiáng)的目標(biāo)性。這能幫助我們產(chǎn)生解決思維。設(shè)計學(xué)非“玄學(xué)”，只要將其秘密了如指掌，便可玩轉(zhuǎn)世界，定義未來。

“你揉了揉惺忪的眼，望著垂直的床板，哈哈大笑起來……”