用創(chuàng)新點(diǎn)亮青春

何鄭燕 馬圣童 陳瑩

用眼神操縱電腦

如今計(jì)算機(jī)已經(jīng)步入千家萬(wàn)戶，且與人們的生活結(jié)合得越來(lái)越緊密，但計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)+鍵盤(pán)的操作模式卻不一定適合所有人。葛韻楓、陳舒揚(yáng)和遲迅來(lái)自華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué)，他們關(guān)注到一部分手部有疾病，甚至無(wú)法在日常使用雙手的人在操控電腦時(shí)常常會(huì)遇到困難，于是聯(lián)想到，或許能用雙眼代替雙手來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的操作過(guò)程。三位同學(xué)現(xiàn)場(chǎng)展示了他們的設(shè)計(jì)“基于OpenCV的眼控鼠標(biāo)”，包括起固定作用的透明鏡框和鏡框上面的攝像頭，以及能夠拍攝并識(shí)別人眼照片的電腦軟件。通過(guò)特殊處理，軟件可以去掉瞳孔以外的躁點(diǎn)，并自動(dòng)區(qū)分出自然眨眼和有意識(shí)眨眼，從而實(shí)現(xiàn)眨眼點(diǎn)擊屏幕的功能。

為了對(duì)適用人群進(jìn)行更全面的了解，他們還請(qǐng)了康復(fù)中心的病人戴上眼控鼠標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，雖然產(chǎn)品的反應(yīng)速度不如普通鼠標(biāo)，硬件的功能也仍需進(jìn)一步完善，但它的成本低，商業(yè)推廣價(jià)值很高，未來(lái)不僅可以供殘疾人使用，還可以為有頻繁操作電腦需求的程序員提供便捷服務(wù)。

小簾立大功

窗簾是每個(gè)學(xué)校和家庭必不可少的裝置物，不過(guò)，除了裝飾和遮光作用，窗簾是否還有其他妙用呢？來(lái)自金門(mén)縣金湖鎮(zhèn)國(guó)民小學(xué)的顏宇謙、歐陽(yáng)雪妍和袁登俊同學(xué)發(fā)現(xiàn)，在上課的時(shí)候，教室外的噪聲經(jīng)常會(huì)干擾大家聽(tīng)講，從而影響課堂效率，因此，他們集思廣益，基于“窗簾能不能成為吸音與隔音的媒介”這一疑問(wèn)做了一系列的實(shí)驗(yàn)，并研究出了一款對(duì)吸音與隔音幫助最大的面料。

顏宇謙同學(xué)提到，他們首先研究了窗簾厚度與吸音、隔音的關(guān)系以及不同材質(zhì)的孔隙大小，并總結(jié)出了窗簾不同波折數(shù)目及含水量對(duì)于吸音的影響。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他們使用了棉質(zhì)窗簾，并自己制作了模擬教室墻面的硬紙箱，再使用鬧鐘模擬噪聲的來(lái)源，用分貝計(jì)測(cè)量音量。在研究過(guò)程中，他們克服了資金不夠的問(wèn)題，多次改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，例如把紙箱換成更加便于測(cè)量、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的“炮筒”，等等。就像項(xiàng)目名稱里寫(xiě)的那樣，“小簾立大功”，小發(fā)明也能對(duì)我們的生活和學(xué)習(xí)產(chǎn)生意想不到的幫助。

看得見(jiàn)的磁場(chǎng)

眾所周知，磁場(chǎng)是一種客觀存在卻看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì)，如果我們能通過(guò)某種方式操控這種形態(tài)特殊的物質(zhì)，是否會(huì)有不一樣的發(fā)現(xiàn)呢？

來(lái)自重慶市南開(kāi)中學(xué)的鄧嘉陽(yáng)同學(xué)和羅萱同學(xué)基于“磁致相變效應(yīng)”發(fā)明了一種觀賞性、互動(dòng)性與趣味性共存的創(chuàng)新裝置。儀器中的液體是一種帶有磁性的混合體，操作者可以通過(guò)頂部的電磁鐵向它施加一個(gè)磁場(chǎng)，產(chǎn)生的相變效應(yīng)使它從液態(tài)變成類固態(tài)。鄧嘉陽(yáng)和羅萱別出心裁，嘗試把這個(gè)裝置與語(yǔ)音和表情識(shí)別結(jié)合起來(lái)，通過(guò)對(duì)聲音閾值的控制、電腦開(kāi)發(fā)板識(shí)別表情，來(lái)操控電磁鐵。值得一提的是，通過(guò)編程，裝置會(huì)根據(jù)五種表情生成不同的心理映射效果，液體會(huì)做出不同的律動(dòng)。

鄧嘉陽(yáng)解釋道，他們?cè)鞠胗秒S機(jī)數(shù)控制磁場(chǎng)，但是磁性液體的頻域是有限的，有時(shí)無(wú)法達(dá)到裝置的控制需要，為了解決這個(gè)問(wèn)題，他們加裝了一些彩燈，既達(dá)到了隨機(jī)數(shù)控制的效果，又增加了視覺(jué)上的觀賞性。

機(jī)器人水質(zhì)監(jiān)測(cè)員

本次青創(chuàng)賽中有許多為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)的科技發(fā)明，來(lái)自澳門(mén)培正中學(xué)的劉冠華老師就向我們展示了他的科技項(xiàng)目—讓環(huán)保機(jī)器人保護(hù)綠水青山。劉冠華老師介紹，他們從初一年級(jí)開(kāi)始，就引導(dǎo)學(xué)生了解水資源和水污染的問(wèn)題，然后在此基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)潛水器方面的知識(shí)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制作方法。

在系統(tǒng)化地開(kāi)展STEM教育之后，澳門(mén)培正中學(xué)科技創(chuàng)新成果斐然。本次青創(chuàng)賽中劉冠華老師有三個(gè)學(xué)生的作品參加比賽，比如“二合一全自動(dòng)智能水底機(jī)器人”，因?yàn)榘拈T(mén)常經(jīng)歷臺(tái)風(fēng)，許多人會(huì)因?yàn)榕_(tái)風(fēng)受困受傷。所以學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)了水下機(jī)器人，來(lái)幫助蛙人確認(rèn)水下情況，保證蛙人的安全。而“智能方舟救援系統(tǒng)”的研發(fā)，就是學(xué)生們思考在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，能不能制造一艘船來(lái)自動(dòng)化找尋受困人員，先通過(guò)圖像辨識(shí)化進(jìn)行搜尋，再進(jìn)行救援。

學(xué)生何旻駿設(shè)計(jì)了“子母式深水水質(zhì)檢測(cè)機(jī)器人”，他發(fā)現(xiàn)水庫(kù)在人工進(jìn)行水樣采集時(shí)存在一定的弊端，所以設(shè)計(jì)了一艘無(wú)人船去自動(dòng)采集水樣，其中裝有傳感器，可以24小時(shí)搜集水庫(kù)的水質(zhì)情況。目前這個(gè)產(chǎn)品已開(kāi)始與水庫(kù)公司進(jìn)行合作。這項(xiàng)設(shè)計(jì)榮獲本屆青創(chuàng)賽“《知識(shí)就是力量》雜志（全國(guó)）專項(xiàng)獎(jiǎng)的創(chuàng)新獎(jiǎng)。師生在同屆比賽中雙雙獲獎(jiǎng)，值得慶賀！

安培力定量實(shí)驗(yàn)好幫手

對(duì)很多學(xué)生來(lái)講，物理是讓人既愛(ài)又怕的科目，但學(xué)好物理對(duì)未來(lái)學(xué)業(yè)的選擇來(lái)說(shuō)又有舉足輕重的作用。在高中物理教學(xué)中，安培力實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)難點(diǎn)，如何能讓學(xué)生理解這一難點(diǎn)呢？來(lái)自福建省同安第一中學(xué)的康良溪老師帶來(lái)他設(shè)計(jì)的“新型安培力定量實(shí)驗(yàn)探究裝置”。

這個(gè)項(xiàng)目主要致力于探究安培力的大小跟各相關(guān)物理量之間的關(guān)系。市場(chǎng)上現(xiàn)有教具中，針對(duì)定性探究的較多，針對(duì)定量探究的較少。物理學(xué)科作為一門(mén)需要大量動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究的科目，有一款直觀的實(shí)驗(yàn)探究裝置，將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)習(xí)印象，提升學(xué)習(xí)效果。通過(guò)“新型安培力定量實(shí)驗(yàn)探究裝置”，可以全面、定量、直觀地探究安培力與相關(guān)物理量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置在角度傳感器的安裝、電磁鐵電源供電導(dǎo)線的安裝、旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)等地方的設(shè)計(jì)都很巧妙，同時(shí)設(shè)計(jì)了配套軟件，使探究安培力實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有數(shù)據(jù)、有圖像、有方程、有相關(guān)系數(shù)，從而可以直觀地進(jìn)行呈現(xiàn)。通過(guò)這套裝置，老師在講解安培力與其他物理量的關(guān)系將更加輕松，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果將有感性認(rèn)知，這對(duì)于他們理解和掌握安培力公式的關(guān)系更有幫助！

此外，知力記者還在現(xiàn)場(chǎng)采訪了佛山市順德德勝小學(xué)的郭麗萍老師，她連續(xù)四年在全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽中獲一、二、三等獎(jiǎng)。郭老師喜歡利用身邊的事物激發(fā)孩子的科學(xué)興趣。一個(gè)塑料盒，一根筷子、一點(diǎn)小蘇打……任何事物，只要學(xué)生感興趣的，有探討價(jià)值的，都是她研究的對(duì)象。她說(shuō)，為了把科技創(chuàng)新活動(dòng)與課堂教學(xué)相結(jié)合，她會(huì)在課堂上有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生思考、探究，讓孩子們舉一反三，將課堂知識(shí)延伸到課堂外。同時(shí)，郭老師也會(huì)教導(dǎo)學(xué)生們積極閱讀，積極寫(xiě)作，《知識(shí)就是力量》雜志就是她常向同學(xué)們分享的讀物之一。

全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽為全國(guó)各地的師生搭建了一個(gè)交流分享科技心得、展示個(gè)人科技作品的良好平臺(tái)，眾多各具特色的科技創(chuàng)新產(chǎn)品在此一一展示，但由于篇幅有限，本期僅報(bào)道了幾位同學(xué)和老師的優(yōu)秀作品?！吨R(shí)就是力量》雜志也將持續(xù)關(guān)注大賽的后續(xù)情況，與老師、同學(xué)們建立良好的溝通，將科技科普知識(shí)傳遞下去。