莘莘少年,在科学探索之路上展翅翱翔吧!

——第35届四川省青少年科技创新大赛“四川省科协主席奖”侧记

2021-06-07 15:54 曾青瑶 2334 点击

提起青少年+科技创新,你会想到什么?在第35届四川省青少年科技创新大赛中,21个市州的青少年及科技辅导员带来了1549项创新作品,也聚集了1549项科技创意,以此叩开科学之门。

大赛在评审及展示期间,评选了“四川省科协主席奖”。今天,在第15届四川省青年科技奖表彰暨2020年四川“最美科技工作者”发布大会上,主办方发布了大赛“四川省科协主席奖”名单,“自供电涡轮水温流量计及其在节水中的应用”“智能危险规避晴雨伞”“单目摄像机多场景鹰眼系统”等10项创意作品让人耳目一新,这些创意作品背后又有怎样的故事呢?

 一堂物理课启发科学灵感


获奖项目代表:四川省成都市玉林中学张糯戈“臂架自平衡节能起重机”

                 南江县下两中学胡涵琳“光的传播演示装置”

“科学的世界奇妙有趣,我们每个人都有创新的能力,可以通过科学的方法去培养它,去挖掘自己的创造潜能。”现场,张糯戈作为第35届四川省青少年科技创新大赛“四川省科协主席奖”获奖代表在发布大会上发表获奖感言,直抒心中所想的恳切言辞获得与会人员的称赞。

张糯戈发表获奖感言

用发现的眼睛去探索,这已经不是少年们第一次对生活万象发出疑问。偶然一次,张糯戈计算着一道起重机消耗动能的物理题,不经意想到臂架起重机在生活中应用广泛,却需要消耗许多能量,于是思考着否能设计一款高效节能的起重机减少能耗浪费。同样在物理学习中,胡涵琳对课堂上老师演示的光的传播路径充满疑惑:演示装置里的光束为什么有强有弱,而激光笔照射时空间内没有光束,照射点却出现清晰亮斑?

为了解开心中所惑,少年们开始思考、实践……通过网上查看资料、与辅导老师讨论,胡涵琳了解到微小颗粒物的散射能显示光的传播路径,便尝试点燃火柴制造烟雾增强散射,再照射强激光束显现路径。张糯戈则构想为起重机设计一种新的臂架结构,让起重摇臂变幅时货物只有水平位移而无高度变化,同时再设计一种提升配重连接方式,当起重机有载荷时能够与货物实现重力势能交换,空载时又可提升配重高度锁住防止重力势能耗散。

“我的制图能力不够,加工制作也让我觉得十分困难。”虽然有了构想也知晓原理,但在作品制作过程中,张糯戈遇到了不小的阻力,不停改装着模型,终于在老师的帮助下制作出一款臂架自平衡节能起重机模型。“我的作品终于有了灵魂。”另一边,胡涵琳先后制作了六个演示装置,不停更换显现材料、调换入射角,最后制作的演示装置终于让光束在透明介质中清晰显现。

张糯戈说:“一直以来我对物理学科都十分感兴趣,这次能够用学到的知识去解决生活中遇到的问题,实在太赞了。”尽管面临的困难不尽相同,但两人对学科的深研却并无二致。胡涵琳感慨说,“演示装置是我全新的尝试,从好奇到解惑,是物理知识让我破解了一个又一个难题。”

 “我想要成为的人”


获奖项目代表:绵阳东辰国际学校陈鹤影“拟南芥GUN1突变体的筛选鉴定与功能验证初探”

                 成都市华阳中学帅燚“关于广义帐篷映射的三周期点研究”

去年夏天,一套实验的瓶瓶罐罐,让读高二的陈鹤影初探了拟南芥GUN1突变体的筛选鉴定与功能验证。

“它就是拟南芥,一种应用广泛的模式植物。”端起一盆不起眼的“小草”,陈鹤影介绍着自己参赛项目的实验意义:“我用拟南芥为实验样本,通过实时荧光定量分析、蛋白质免疫印记、花絮浸染及花青素测定等方法,验证了基因解偶联突变体在质体信号中的功能,希望今后可以以此为基础,进一步探究质体信号与非生物胁迫响应之间的关系,进而改良作物的性状和产量。”

陈鹤影直言,实验的出发点源于小时候常吟的古诗《悯农》,“要是能够发明一种技术,让耕种变得简单一些,让粮食高产一些,农民伯伯就不用那么辛苦了。”吟着诗歌,陈鹤影深以为意。在成长中,她了解到了袁隆平爷爷改良稻种的故事,更加坚定了可以通过作物基因改良和育种技术,实现自己小时候的憧憬。为此,她在老师的指导下探索了GUN1介导的质体信号在植物生长发育过程中的作用,验证了功能缺失材料的有效性。“或许我的实验并没有取得多大的成果,但获得四川省科协主席奖对我来说却意义非凡,因为这是我梦想成为像袁隆平、邓稼先、钱学森那样伟大科学家的第一次有益尝试,而实验获得组委会和专家们认可也使我更加坚信,只要坚定朝着自己心中的目标前行,梦想终会在不懈的追求中实现。”

以科学家精神为昭示,指引自己前行的道路,和陈鹤影相似,帅燚也有自己想要成为的人。

上学期,帅燚和往常一样完成学科作业时已经快到晚上11点,但他还暂时还不能休息。打开电脑,帅燚接收了一封来自四川大学数学学院教授张伟年的邮件,将指导自己在动力系统中对代问题展开研究。夜灯下,一张张写满函数方程的草稿纸在书桌上铺开。

“代问题是动力系统中的一个经典问题,目前经典的迭代模型主要有帐篷映射、Koch雪花、Cantor尘等。其中,帐篷映射是一种分段的线性映射,因其函数图像类似帐篷而得名。在张教授的指导下,我主要研究了帐篷映射通过代产生的动力系统问题。”帅燚介绍说,研究中有关三周期的结论将于混沌加密系统、宏观经济管理等实际应用中。

学习中,帅燚对数理学科特别感兴趣,在报名入选四川省“中学生英才计划”后,他获得了高校专家院士资源的直接指导,参与数学类的科研探究项目。据科学指导老师张晓容介绍,因为学业繁忙,帅燚和张教授见面次数甚少,指点仅通过邮件或者电话联系,更多需要帅燚自己对项目进行计算,“因为要兼顾学业,所以大部分时间帅燚都非常忙,但所取得的成绩也正是他勤奋刻苦的直接体现。”张晓容评价道。

“我想要成为张伟年教授那样厉害的人。”问询未来规划,帅燚毫不犹豫说出了心中所想。眼下,他正奋战高考,一步一步实现着自己的科学梦想。

 抓牢科技创新“接力棒”


获奖项目代表: 攀枝花市第七高级中学王乙州、李林逊、李润尘“安全驾驶行为智能监测平台”

                成都双流中学实验学校龙姿君“羊肚菌空中平台种植实践活动”

获奖项目中,选手们持以严谨的科学态度“变幻”出一件件科技作品,用创造把创意变成了现实。其中,李林逊就联合王乙州、李润尘两个队友,把制造出的安全驾驶行为智能监测平台交由市级公交车驾驶员进行了测试,且反馈情况良好。

这款由三个高中生基于防止驾驶员疲劳驾驶和酒后驾驶而研发的监测平台有何独特之处?据李林逊介绍,项目是依托阿里云物联网平台建立了一套平台管理及应急处理机制。其中硬件部分包括驾驶员实时脉搏监测以及酒精空气浓度探测等智能设备,软件部分有基于阿里云服务器的网络平台和其自主开发的APP软件,将实时监测驾驶员驾驶长途客运汽车的行车安全,对危险驾车行为发出报警。

要开展这样一项精密复杂的探究,并非随意组队就能进行。在日常生活中,三人是关系紧密的好友,也同样对计算机科学深有研究。开发中,李林逊管控硬件设计,王乙州主攻软件编写,李润尘负责产品测试,三人灵活运用物联网及计算机技术解决了实际生活中存在的道路安全问题,获得了大赛组委会的肯定。“这次获奖代表了我们才刚刚上路,这是一条创新之路,也是一条传承之路。科技需要创新,创新更精神需要传承,我们青少年要把对科学的专注和热爱融入爱国情怀,通过创新产生奇迹,在国际上涌现更多的中国智慧。”李林逊如是说。

李林逊与伙伴探寻科技创新的动力,也是龙姿君作为科学辅导老师的孜孜以求。为让学生更好地开展科学实践,他开垦出一个“空中生态园”,带领学生收获了甘甜的“科创果实”。

2016年,学校为了保证综合实践活动课程的有效实施,建设了30亩的种植基地供学生开展种植活动。在一次蔬菜种植中,有同学发现地里有蘑菇长出来,好奇地询问龙姿君:“我们没有种蘑菇怎么会有蘑菇长出来呢?它与蔬菜的生长方式一样吗?”基于学生发现和提出的问题,龙姿君开发了“食用菌种植实践研究”课题,并就近在学校屋顶搭建种植场地,带领学生通过实地考察、对比实验、阅文献资料等方法对羊肚菌的种植、维护、采摘、储存等进行研究。

占地一亩的“空中”种植场实在算不上大,却是同学们科创实践研究的广阔天地。五年多的实践与种植,参与研究的学生换了一届又一届,大家在开放的学习环境下积累了丰富的种植经验,也获取了多方面的成长:有人撰写的论文获得了成都市科创大赛论文一等奖,有人发明的“羊肚菌采摘器”获得了专利受理通知书……而这其中,离不开龙姿君的启发与教诲。

“作为一名普通的中学老师,除了教好自己的学科知识外,我觉得我有责任引导学生实践和创新。”针对日常教学,龙姿君分享了自己的秘籍:“兴趣是学生发展思维的巨大推动力,也是培养他们创新能力的起点,所以老师们一要激发学生兴趣,引导他们进行创新;二要鼓励学生敢于想象,敢于打破常规;三要对他们并对富有创新的想法和作品给予肯定,让他们获得体验感也获得成就感。”

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