◆本刊記者 秦銀銀 方郁芝

圖1 周逸航

“幽默風(fēng)趣”“成績優(yōu)異穩(wěn)定”“思維跳躍”“多才多藝”“別人家的孩子”……長沙市雅禮中學(xué)高三學(xué)生周逸航身上的標(biāo)簽有很多，他也用成績一次又一次地證明了自己：2項(xiàng)實(shí)用新型專利，第三屆長沙市青少年科技創(chuàng)新市長獎(jiǎng)，憑借優(yōu)異的文化成績直升雅禮中學(xué)，宋慶齡少年兒童發(fā)明獎(jiǎng)金獎(jiǎng)，第八屆澳門國際創(chuàng)新發(fā)明展金獎(jiǎng)，等等。

正為高考沖刺的周逸航并沒有停下科技創(chuàng)新活動(dòng)的腳步，時(shí)不時(shí)用各種奇思妙想填滿自己的日志本。雖然也會(huì)有覺得辛苦的時(shí)候，但他依然時(shí)刻保持微笑：“學(xué)習(xí)的道路很漫長，要樂在其中?！?/p>

樂于找“茬”善創(chuàng)新

小時(shí)候的周逸航就擅長在生活中找“茬”，比如，為了讓短鉛筆“續(xù)命”而設(shè)計(jì)“節(jié)約型鉛筆”，讓廢舊電線變廢為寶而設(shè)計(jì)“回收金屬導(dǎo)線剝離機(jī)”。這些科技創(chuàng)新活動(dòng)不僅讓他養(yǎng)成了善于觀察的習(xí)慣，更是培養(yǎng)了他獨(dú)立解決問題的能力。

“小學(xué)階段的作品更生活化，比如，對鉛筆的改進(jìn)、制作多功能晾衣架等。”隨著進(jìn)入初中后課程變多，周逸航接觸了智能模塊、信息學(xué)編程等。眼看人工智能不斷在社會(huì)上掀起熱潮，他也想在自己的作品中加入這一元素，與時(shí)俱進(jìn)。

初二時(shí)，周逸航去參加在賀龍?bào)w育館舉辦的戶外運(yùn)動(dòng)會(huì)，現(xiàn)場的人可真多。當(dāng)其他人都在關(guān)注活動(dòng)時(shí)，他卻發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象：雖然周圍擺放了很多垃圾桶，但很快就被塞滿。垃圾桶的數(shù)量那么多卻還是滿足不了需求，問題出在哪里？原來，很多垃圾的塊頭較大，尤其是空的礦泉水瓶，特別占地方。于是，他開始設(shè)計(jì)制作智能垃圾桶。

一年多的時(shí)間內(nèi)，周逸航對智能垃圾桶進(jìn)行了三次改進(jìn)，終于讓其在有限的空間內(nèi)收集更多的垃圾。當(dāng)垃圾被丟進(jìn)垃圾桶后，感應(yīng)器感應(yīng)到有物品放入，壓縮板便開始向中間壓縮，將垃圾的體積壓縮到最小值。之后，被壓縮的垃圾從載物板之間的縫隙中滑入收集箱，裝滿之后，裝置頂部紅外線發(fā)出提示信號(hào)，方便環(huán)衛(wèi)工人及時(shí)進(jìn)行清理、回收。

圖2 智能垃圾桶獲第十四屆宋慶齡少年兒童發(fā)明獎(jiǎng)金獎(jiǎng)

“雖然智能垃圾桶也是生活化的作品，不同的是，我將一些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的科技成果應(yīng)用其中了。”

為創(chuàng)意賦予溫度

2019年12月21日晚，長沙市長沙大道與萬家麗路交匯處以南100米處發(fā)生地面塌陷，形成一個(gè)巨大窟窿，導(dǎo)致高橋等片區(qū)停電。救援人員雖及時(shí)趕到現(xiàn)場，但擔(dān)心塌陷面擴(kuò)張，未能使用大型救援設(shè)備。

看到這則報(bào)道后，周逸航通過查看救援報(bào)告、走訪救援工作人員、閱讀救援相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)許多用于救援的大型機(jī)械設(shè)備不能及時(shí)到達(dá)救援現(xiàn)場實(shí)施救援，或受條件限制不能使用機(jī)械設(shè)備。而人工施救時(shí)，救援人員因缺乏提供外力的裝備，徒手救援極大地消耗體能，影響救援速度，傷員易錯(cuò)過最佳救治時(shí)間。

周逸航想通過一個(gè)新的裝置為救援者提供充沛的體力，同時(shí)又能實(shí)時(shí)監(jiān)測救援者的生命體征，及時(shí)將信息發(fā)送至指揮中心，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)救援，提高救援效率?？苹秒娪啊董h(huán)太平洋》中的情節(jié)闖入他的腦海：人類操控機(jī)甲軍團(tuán)奮起反抗怪獸軍團(tuán)，最終取得了勝利。

圖3 參觀中南大學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

“科幻電影點(diǎn)燃了我的熱情，當(dāng)時(shí)覺得那身機(jī)甲真酷炫，我也要把它做出來?！敝芤莺綄⒗硐胫械木仍畽C(jī)甲畫了出來，一步步地開展探究：對突發(fā)性災(zāi)害情況進(jìn)行實(shí)地考察，了解在突發(fā)情況下應(yīng)急救援存在的問題；走訪大學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究室、防災(zāi)應(yīng)急體驗(yàn)館等，考慮所需的制作材料；利用PRE建模設(shè)計(jì)對外骨骼各零部件模塊，通過仿真模擬技術(shù)驗(yàn)證，對語音識(shí)別技術(shù)進(jìn)行研究；借助3D技術(shù)設(shè)計(jì)模型，監(jiān)測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)……經(jīng)過一番研究，集成多種傳感器、搭載強(qiáng)大CPU的基于仿生的外骨骼機(jī)甲達(dá)到了設(shè)計(jì)的效果。

圖4 測試調(diào)試、展示基于仿生的外骨骼機(jī)甲

中國發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長譚迪熬對周逸航的這項(xiàng)創(chuàng)意贊不絕口：“高中生要完成這樣難度大的創(chuàng)新作品，必須具備敢于挑戰(zhàn)自我、超越他人的創(chuàng)新精神，以及跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力?！?/p>

2020年初，新冠肺炎在全球各地蔓延，在抗擊疫情的早期階段，醫(yī)療系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)是影響防控疫情的主要因素之一，人們不得不從技術(shù)和管理方面研究對策。

基于這一背景，周逸航運(yùn)用所學(xué)科學(xué)知識(shí)，結(jié)合人體肺部疾病患者的臨床病癥，開展了“新冠肺炎患者呼吸特征的智能化監(jiān)測”的探究，通過提取患者特征、純化表面肌電信號(hào)、建構(gòu)人工智能分類器，讓這種無接觸的數(shù)字化智能系統(tǒng)輔助醫(yī)護(hù)人員監(jiān)測患者的病情變化。目前，他已經(jīng)做出了模型。

“我認(rèn)為好的作品并不一定要用復(fù)雜、高深的技術(shù)或手段去實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能，應(yīng)盡可能地利用簡單的材料、已有的成果去解決實(shí)際問題?！本粗厣瑹釔凵?，周逸航用一顆溫暖的心，讓自己的創(chuàng)意作品更加鮮活。

拒絕“內(nèi)卷”不“躺平”

“強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)團(tuán)隊(duì)合作，尊重自我選擇，注重全面發(fā)展。”得益于這樣的家庭教育觀，除了文化課成績保持優(yōu)異，周逸航在其他領(lǐng)域也有不俗的成績。作為年級團(tuán)總支干部，由他策劃、主講的抗疫微團(tuán)課“‘中國速度’的達(dá)芬奇密碼”在湖南有線電視臺(tái)播放，他自己還被學(xué)校評為2020年“抗疫之星”。

既要學(xué)好文化知識(shí)，又要擠出時(shí)間開展各種活動(dòng)，周逸航自有一套學(xué)習(xí)方法：“每天早上，我都會(huì)把當(dāng)天的學(xué)習(xí)任務(wù)記下來，每完成一項(xiàng)就劃個(gè)勾；每天睡覺之前，再把一天的知識(shí)在腦海中回顧一遍?！?/p>

在民主、平等的家庭氛圍下，周逸航不會(huì)為了“內(nèi)卷”而學(xué)習(xí)，更不會(huì)因?yàn)橛辛顺煽兌疤善健?。在研究“智能垃圾桶”?xiàng)目時(shí)，他設(shè)計(jì)的“垃圾桶被填滿后App能將收集的信息傳送到環(huán)衛(wèi)工人手機(jī)上”的思路，得益于初中三年的信息學(xué)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。之后，在是否繼續(xù)學(xué)信息學(xué)的問題上，他做出了自己的選擇：在物理學(xué)科上投入更多的時(shí)間。于是就有了智能垃圾桶中信息學(xué)與物理學(xué)知識(shí)的深度融合，這樣的設(shè)計(jì)理念打動(dòng)了專家評委，讓他獲得第十四屆全國宋慶齡發(fā)明金獎(jiǎng)。

周逸航將未來分為長期夢想和短期夢想，他將每一個(gè)階段的自己安排得明明白白：“因?yàn)槲冶容^擅長工科，所以上大學(xué)后我會(huì)選工科類的專業(yè)。我想把思考問題、動(dòng)腦筋當(dāng)成我的工作和職業(yè)。”

圖6 2020年，周逸航被長沙市團(tuán)委授予“小小宣講家”