宇宙魔方歌曲儿童歌曲(魔方宇宙的歌曲)

每到秋末冬初,城市道路两旁的树木都会穿上一层“白衣服”,帮助树木防止冻伤和虫害。不过,你知道这层衣服是如何穿上的吗?

金山中学学生尹陆烨调研发现,市面上已经有很多款“刷白”用的刷树机,不过都是体积庞大、行动缓慢的车型机器。

能否改进设计提高刷树机的“刷白”效率?尹陆烨把车的主轴去掉,改变车的运行方式,使它直接抱在树木上螺旋升降,并改进了输料系统。

宇宙魔方歌曲儿童歌曲(魔方宇宙的歌曲)

尹陆烨(左一)和小伙伴在金山区“全国科普日”活动上展示他们的1.0版刷树机

去年,由他发明的“可螺旋升降的环抱式自适应刷树机”成功入围第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛(萌芽赛道)。近日,又经过半年多的改进,由他和两位小伙伴顾文韬、蔡之恒共同研发的2.0版本,作为41项青少年科技发明成果之一,亮相“中国(上海)国际技术进出口交易会”的线上展览。目前相关专利的申请也已经进入实审环节。

不过你可能很难想象,这个今年读高二的17岁大男孩进入高中后才开始自己的“创客”生涯。如何从科创“小白”快速成长为“科创小达人”的?跟随第一教育一起来看。

01 从科幻迷到科创迷,

在项目化探究中,将知识照进现实

一年时间从科创“小白”到科创小达人并非偶然,在尹陆烨心里早早就就埋下了“科创”的种子。

在初中8年级的时候,经同学推荐,尹陆烨阅读了刘慈欣的《三体》,他立刻被书中构想的核聚变推进器深深吸引,从此成了个小小科幻迷。“这本书到现在我已经读了不下三四遍。特别好奇推进火箭是否真的能在现实中实现。”尹陆烨说。

在初中的时候,他还曾经撰写过一篇英文科普论文,就是以“核聚变推进器能否实现”为主题。“当时自己就到网络上查阅各种资料,一点点梳理。”

后来,尹陆烨在学校图书馆偶然看到《量子宇宙》这本书,也彻底点燃了他对物理学的好奇心。虽然当时完全没有接触过量子学说,书里讲到的内容远远超过了他的理解能力,但他还是硬着头皮全部读完了。

“第一次了解到‘不确定性原理’‘薛定谔的猫’之类的物理学原理和实验,也让我对物理理论、前沿科技产生了浓厚的兴趣,感觉大自然给我们留下了很多不确定性,都在等着我们去探索。”尹陆烨说,“当时我就非常向往未来可以从事科研工作。”

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尹陆烨在实验室调试设备

特别幸运的是,尹陆烨对物理学和科创的热情和好奇伴随他一路走来。

更为幸运的是,来到金山中学后,他发现学校有着浓厚的科创氛围。在这里,他对物理学和科创的热情得到了老师们的回应。在项目化的学习过程中,他的科创能力快速成长起来。

一开学,他就报名参加了《科技与创新》拓展课,每周二下午都会有两节课的时间探究自己感兴趣的创新课题。每个周末他还会到金山区青少年活动中心开展项目研究。

2020年9月下旬,他与伙伴们着手准备第17届上海未来工程师大赛“软件的诞生2.0”分组,专注于计算机学科,在准备过程中掌握模块化编程软件,开发了一款防疫科普软件,并斩获高中组一等奖。

时间转眼就到了期末,他作为队长报名了上海市青少年科技创新大赛。将防疫科普软件进一步完善,将原本的软件应用场景从二维平面升级到三维空间,最终获得“创新成果一等奖”。

高一寒假开始,他转向自己感兴趣的工程学领域,开始了“刷树机”的研究。他和团队还凭借这一项目成功入选由上海市教育委员会指导的,上海市科技艺术教育中心、上海市青少年科学研究院、上海创客教育联盟组织的“上海市青少年创新创业(模拟)团队行动”,并接受了多次专题培训和项目指导,不断完善和改进设计。

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尹陆烨参加明日科技之星评选活动

不过,对于尹陆烨来说,这些比赛中取得的成绩,更像是额外的奖赏。在项目化探究中,真正将知识照进了现实,让他对许多课本中的知识有了更深刻的理解,也学习到了更多有趣的物理知识。这也让这位小科幻迷十分开心。

尹陆烨举例说,比如在研究刷树机的爬升,分析摩擦力就用到了物理学中的力学知识。在研究中,他发现书本中教的大都是理想状态下的,现实中的实际情况会更复杂。轮子的宽度、倾斜角度都会对刷树机的行进速度有很大影响,因此进行了很多次的计算和调整才最终实现刷树机的螺旋升降效果。

“还有滚筒的设计,因为刷树涂料要使用石灰水,涉及到流体力学的问题,但是这部分内容其实高中物理学还没有学到。也算是‘现学现用’。在指导老师引导下,我查阅资料补齐了这块知识,最终设计了一个圆柱形、外面开口的滚刷。”尹陆烨说。

02 见过凌晨一两点实验室的模样,

“我觉得科创贵在坚持”

对于高中生来说,想要同时兼顾科创和学业,并非易事。

很多高中生进入高二后就放弃科创了,希望将全部的重心放在学业上,但是尹陆烨并没有放弃,相反他非常珍惜每一次机会。

去年,“可螺旋升降的环抱式自适应刷树机”项目成功入围第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛(萌芽赛道)后,尹陆烨对课题的研究并没有画上句号。他和两位小伙伴一起又对刷树机的传感系统进行升级,如今,这个“磨”了一年多的课题还在继续完善中。

陆广琴老师负责教授学校科技拓展课《科技与创新》,同时她也参与了尹陆烨全部科创项目的指导。在她眼里,尹陆烨善于学习、勤于思考,对科创非常有热情。

“课后他会自己去查知网、查文献,对课上不明白的知识点查缺补漏,其实很少有学生会如此认真地对待一门拓展课。”陆广琴说。

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2021年7月,一次项目指导活动上,尹陆烨向专家请教刷树机结构优化问题

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2021年7月,参加中科院培训活动,尹陆烨向专家提问

尹陆烨也很善于提问,在项目指导活动、培训活动现场,只要一有机会,他就会向专家请教。

谈及科创过程中最重要的是什么,尹陆烨笑着说:“我觉得贵在坚持。”

在比赛前的一两天,他都会泡在实验室里,调试设备、准备汇报材料。

“有一两次在实验室搞研究到凌晨一点多钟,原本我以为自己的状态会是浑浑噩噩,但实际上我的大脑却是高速运转,整个人非常有创造的欲望。”尹陆烨说,“有时候,我想,如果当时早早就放弃了回家,可能就很难完成这些研究了。”

如何能够一路坚持下来,尹陆烨也有自己的调适心得。

在他看来,坚持和勤奋并不体现在时长上,关键是要保持头脑清醒,并提高学习效率。“当我学习或研究感到累了的时候,就会趴在桌上小憩一会儿,或是换一门学科学习,要学会自己调节。”尹陆烨说。

在研究的过程中,他也遇到过许多难题。机器整体的稳定性问题、轮子的角度问题以及涂料桶的形状、材料……每个细节都必须要不断试验,不断调整,不断完善。

还有一些突发的状况会打乱整个研究计划。“记得第一版刷树机在实验的过程中卡在了树上,因为轮胎较小,摩擦力比较大,压紧之后轮子就转不动了,结果把电机给烧坏了。当时整个实验只能停止,抓紧时间去买电机换上。”尹陆烨说。

遇到困难、突发状况的时候,要及时调整自己的心态,在他看来,有时候压力也会转化为动力,甚至可以激发出自己更多的潜力。

03 用课程和活动为科创“小白”保驾护航

学校应该如何为高中生做科创创造更多条件?让学生既能够有“收获感”,体验到发明创造的乐趣,同时还能够在科创中真正将知识变为现实?

回顾尹陆烨一年多的科创之旅,其实每一步都稳扎稳打,金山中学的老师们为科创“小白”们一路保驾护航。

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尹陆烨和伙伴们讨论研究

在金山中学有十大创新实验室,依托这些“高配”的实验室,学校打造十余门创新课程。这些实验室有数学TI图形计算器实验室、分子生物实验室、分析化学实验室、微生物无菌操作实验室、现代光电实验室、陆广琴科技与创新工作室、葛华峰智能机器人工作室、顾岑信息学工作室、柘湖知音星工坊等。

在金山中学,高一年级周二下午、高二年级周三下午,每周都有两节课共80分钟,专门开设创新拓展课。其中就有陆广琴老师授课的《科技与创新》课程。课上,陆老师会根据每个学生的特点,带领学生开展项目化学习,引导学生利用多学科的知识解决真实情景下的问题,探究自己感兴趣的创新课题。

每年三月份学校会举办科技节活动,邀请专家学者为学生们开展科普讲座,带学生走进科技馆进行丰富多彩的主题探究活动。魔方达人、OM头脑奥林匹克项目、水火箭发射……让学生在做一做中发现自己感兴趣的科技元素,感受科技的魅力与神奇。

事实上,在金山中学已经走出了一批这样的科创“小达人”。仅《科技与创新》一门课上,学生已经完成了70多项科技创新成果。在上海市明日科技之星评选活动活动中,5人荣获“明日科技之星”称号,5人获上海市明日科技之星提名奖,10余人获“科技希望之星”称号。2人获上海市青少年科技创新市长奖提名奖,4人获市科技创新大赛一等奖。130余人次荣获国际、国家、市级科技活动冠军和一等奖……

其中还有一些科创小达人已经走出金山,到更高的学府继续深造研究。他们在寒暑假成为助教,重新回到金山区,帮助和指导学弟学妹进行科创研究。

金山中学教学管理部副主任苏晓晨介绍,金山中学目前已经形成了“科技节项目普及、创新社团引领、创新课程和实践助推、拔尖人才选培”的教育模式,为学生的创新学习和研究提供更丰富多样的选择,让科创“小白”也能够找到自己的科创兴趣,为孩子们搭建更多实践和探索的平台。

尹陆烨推荐的书单

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《量子宇宙》

作者: [英]布莱恩·考克斯/ [英]杰夫·福修

推荐理由:世界公认的量子力学科普经典,一本书让你弄清楚宇宙的本质,看到科技的未来。在这本书里,你会更好地理解量子力学的世界——“双缝实验”“薛定谔的猫”“不确定性原理”,它常常导致混乱。在这本书里,你会感受到大自然给我们留下了很多不确定性,都在等着我们去探索。

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《三体》

作者:刘慈欣

推荐理由:这部科幻小说的推荐理由不再赘述。还想给大家“安利”《三体》动漫,一起期待吧!

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《为什么E=mc2》

作者:布莱恩·阔克斯/杰夫·福肖

推荐理由:伟大神奇的相对论终于脱下艰涩难懂的外衣向读者走来。欧洲核子研究中心两位顶级科学家用轻松易懂的语言带你一同畅游相对论的奇幻世界。

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