研究自然规律,设计会呼吸的防护服,每个小发明都想把世界变得更好
2020-12-28 青年

上海少年科学院“小院士”获奖选手。青年报记者 吴恺 图

蚂蚁越多一定力量越大吗?会呼吸的防护服长什么样?如何不舔盖就喝到最后一滴酸奶? ……这些富有童趣的问题由一群少先队员从生活中发现,并用实验、发明设计不断探索验证。

昨日,在“雏鹰杯”红领巾科创达人挑战赛暨第十八届上海少年科学院小院士评选活动的终评现场,他们带着问题和自己的思考,通过原理介绍、实物演示等方式向评委们展示了05后不一样的科创路。

青年报记者 周胜洁

发明非接触电梯,科创从防疫出发

2020年是特殊的一年,疫情让红领巾科创达人关注起身边的卫生安全。

疫情期间,普陀区金沙江路小学的朱一玄跟着爸爸去小区门口拿快递,看到邻居排队测温、检查口罩,觉得这样很危险的朱一玄用智能测温小区门禁解决这一问题。通过奇思妙想,他将人脸识别、口罩识别、测温器装在门禁系统内,“这样,小区居民只要佩戴口罩、照一下门禁就能进去了,很方便。”

看到医护人员脱下防护服后湿透的衣衫,五年级的张文馨想设计一款会呼吸的防护服,在达到防护效果的同时,还能保证舒适性。

就这样,一体式正压防护服诞生了,张文馨介绍,防护服在头罩正面设有透明防护面罩,封闭头罩正面开口处,在防护服主体上设有接口,可连接单向进气风扇和排气风扇,风扇采用涡轮风扇,可连续使用4-6小时,进风大于出风,在防护服内形成正压。这一防护服已取得《实用新型专利证书》。

“电梯,电梯,去3楼。”“电梯关门,请注意安全。3楼到了。”欢迎来到徐汇区虹桥路小学学生袁梦的防疫专用非接触式电梯。除了向电梯喊话,还能用手在所去楼层的传感器前一挥,就能前往该楼层。

这件演示作品获得不少关注。原来袁梦发现,防疫进入关键阶段,公共场所的电梯按钮大家都不愿触碰,更多电梯按钮被盖上了保鲜膜等,这让袁梦萌生了“做一种不需要手碰按钮就能控制的电梯”。

袁梦和爸爸一起开始尝试。她先想到学校机器人社团里用过的反射式红外传感器,只要手在传感器前一挥就行,这适用于能够伸出手但又不想碰按钮的普通人。但她的电梯还想方便盲人或双手不便者,又想到了语音交互模块,直接能用嘴来控制电梯。

2月,袁梦开工,3月完成小电梯1.0版组装,6月课题正式申报立项。暑假里,她还参加了上海市少科院组织的2020年“小院士”评选课题孵化辅导交流活动,对她来说更是特别的经历,“专家老师一对一的辅导,还有能增加科技知识的讲座能学习,太有收获了。这次参赛也锻炼了我的思维能力、反应能力、动手能力、表达能力。”

设计新型酸奶吸管,发明从身边事着手

科创小达人很留心生活中的细节。四年级的秦紫馨喜欢数学和科技,也是个特别喜欢喝酸奶的女孩,喝完酸奶舔酸奶盖是她习以为常的事,但她总觉得可以改进。

从雨伞的结构得到启发,秦紫馨在普通吸管的外层增加类似雨伞的推拉结构,吸管插进酸奶杯后可以撑开,旋转吸管就可以刮掉杯内粘着的酸奶,再也不用撕开酸奶盖舔酸奶了。这款新型酸奶吸管已获得国家专利。

“我觉得发明东西并不难,只要细心观察、善于思考,就会有突破。我喜欢用创新改变生活,让生活变得更美好。”

华东师范大学附属紫竹小学的刘博渊留心的是蚂蚁。原来,四年级的他从语文课本上学过不少谚语,如“人多力量大”“众人拾柴火焰高”等。查阅资料又了解到“林格尔曼”效应:团队并不是人数越多越好。于是,他提出了问题:蚂蚁群体中是否也存在类似现象?

架起相机,在地上铺洒草地铺道蚁最爱的石头饼,设置1只、2只、5只等7种实验个体数量,通过实验让蚂蚁群体合作搬运食物,分别计算它们各自的搬运效率。刘博渊在记录本上记录四个数据:蚂蚁数量、用时、路线形状和备注。

通过视频观察,他发现,蚂蚁多的时候,食物被搬运时容易发生路线扭曲的现象,有的甚至在某些地方转圈圈,然而蚂蚁数量少的时候,搬运的路线比较接近直线。通过观察视频和数据分析,他得出两个自然规律:蚂蚁个体数量的增加会导致蚂蚁合作搬运食物时路线扭曲,所用时间增加(即平均效率降低),该现象可能是由于蚂蚁数量多,导致食物受力不平衡所致;蚂蚁合作搬运食物时,自发分工为“推”和“拉”两个小组,且“拉”的蚂蚁数量高于“推”的蚂蚁数量,这说明搬运东西时,“拉”比“推”应该更加省力。

刘博渊感受到,科创路上提出问题很重要,坚持也很重要,“我对世界充满了好奇,还会认真观察发现问题,在科学道路上积极探索。”

为“小院士”发现、提出、解决问题的能力点赞

最终,上海民办盛大花园小学李梓齐、华东师范大学附属紫竹小学刘博渊、上海民办华二初级中学于官上云等12位选手成为第十八届上海少年科学院“小院士”。

评委们发现,孩子们能从生活中发现科学问题,有一双善于发现的眼睛,还能用一双灵巧的手制作小发明,“孩子们也要记住,要解决一个科学问题还要学会坚持。”

善于发现、敢于挑战、勇于探索的科学精神激励着这些“小院士”在科技创新的道路上不断前进,

市少工委主任、市少先队总辅导员赵国强为评选点了“三个赞”。第一个赞给科创小达人,他们的创造发明源于生活,为孩子发现问题、提出问题、解决问题的意识和能力点赞。第二个赞送给举办了十八年的“小院士”评选活动,无论是活动规模、形式、发动面和影响力,活动都受到了广泛欢迎。第三个赞送给支持活动的专业评委。“小院士未来的路还很长,要向大院士学习,早日成为真正的院士。”

据悉,“雏鹰杯”红领巾科创达人挑战赛暨第十八届上海少年科学院小院士评选活动由团市委、市教委、市少工委主办,上海市青少年活动中心、上海自然博物馆、中国福利会少年宫、上海航宇科普中心四家单位联合承办。

比赛分设自然研究微纪录、人工智能设计、航空航天论文、创新发明创造、防疫科技创新、实验调查研究六个比赛类别,于今年9月启动,共收到全市16个区700余所学校申报的3492份课题。各承办单位在暑期开展了十余场主题孵化辅导活动,邀请专家老师开展专题讲座,在线上为选手提供满满干货。此外还开展暑期辅导交流活动,专家与选手同行,通过封闭式集训的形式,帮助选手进一步了解科创、完善课题。

青年报记者 周胜洁

来源:青年报

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