用創新點亮青春

何鄭燕 馬圣童 陳瑩

用眼神操縱電腦

如今計算機已經步入千家萬戶，且與人們的生活結合得越來越緊密，但計算機鼠標+鍵盤的操作模式卻不一定適合所有人。葛韻楓、陳舒揚和遲迅來自華東師范大學第二附屬中學，他們關注到一部分手部有疾病，甚至無法在日常使用雙手的人在操控電腦時常常會遇到困難，于是聯想到，或許能用雙眼代替雙手來實現相同的操作過程。三位同學現場展示了他們的設計“基于OpenCV的眼控鼠標”，包括起固定作用的透明鏡框和鏡框上面的攝像頭，以及能夠拍攝并識別人眼照片的電腦軟件。通過特殊處理，軟件可以去掉瞳孔以外的躁點，并自動區分出自然眨眼和有意識眨眼，從而實現眨眼點擊屏幕的功能。

為了對適用人群進行更全面的了解，他們還請了康復中心的病人戴上眼控鼠標進行測試，雖然產品的反應速度不如普通鼠標，硬件的功能也仍需進一步完善，但它的成本低，商業推廣價值很高，未來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。

小簾立大功

窗簾是每個學校和家庭必不可少的裝置物，不過，除了裝飾和遮光作用，窗簾是否還有其他妙用呢？來自金門縣金湖鎮國民小學的顏宇謙、歐陽雪妍和袁登俊同學發現，在上課的時候，教室外的噪聲經常會干擾大家聽講，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”這一疑問做了一系列的實驗，并研究出了一款對吸音與隔音幫助最大的面料。

顏宇謙同學提到，他們首先研究了窗簾厚度與吸音、隔音的關系以及不同材質的孔隙大小，并總結出了窗簾不同波折數目及含水量對于吸音的影響。在實驗過程中，他們使用了棉質窗簾，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源，用分貝計測量音量。在研究過程中，他們克服了資金不夠的問題，多次改進了實驗裝置，例如把紙箱換成更加便于測量、記錄實驗數據的“炮筒”，等等。就像項目名稱里寫的那樣，“小簾立大功”，小發明也能對我們的生活和學習產生意想不到的幫助。

看得見的磁場

眾所周知，磁場是一種客觀存在卻看不見、摸不著的物質，如果我們能通過某種方式操控這種形態特殊的物質，是否會有不一樣的發現呢？

來自重慶市南開中學的鄧嘉陽同學和羅萱同學基于“磁致相變效應”發明了一種觀賞性、互動性與趣味性共存的創新裝置。儀器中的液體是一種帶有磁性的混合體，操作者可以通過頂部的電磁鐵向它施加一個磁場，產生的相變效應使它從液態變成類固態。鄧嘉陽和羅萱別出心裁，嘗試把這個裝置與語音和表情識別結合起來，通過對聲音閾值的控制、電腦開發板識別表情，來操控電磁鐵。值得一提的是，通過編程，裝置會根據五種表情生成不同的心理映射效果，液體會做出不同的律動。

鄧嘉陽解釋道，他們原本想用隨機數控制磁場，但是磁性液體的頻域是有限的，有時無法達到裝置的控制需要，為了解決這個問題，他們加裝了一些彩燈，既達到了隨機數控制的效果，又增加了視覺上的觀賞性。

機器人水質監測員

本次青創賽中有許多為環境保護做出貢獻的科技發明，來自澳門培正中學的劉冠華老師就向我們展示了他的科技項目—讓環保機器人保護綠水青山。劉冠華老師介紹，他們從初一年級開始，就引導學生了解水資源和水污染的問題，然后在此基礎上，帶領學生學習潛水器方面的知識，進一步學習了解機器人的設計和制作方法。

在系統化地開展STEM教育之后，澳門培正中學科技創新成果斐然。本次青創賽中劉冠華老師有三個學生的作品參加比賽，比如“二合一全自動智能水底機器人”，因為澳門常經歷臺風，許多人會因為臺風受困受傷。所以學生們設計了水下機器人，來幫助蛙人確認水下情況，保證蛙人的安全。而“智能方舟救援系統”的研發，就是學生們思考在發生危險時，能不能制造一艘船來自動化找尋受困人員，先通過圖像辨識化進行搜尋，再進行救援。

學生何旻駿設計了“子母式深水水質檢測機器人”，他發現水庫在人工進行水樣采集時存在一定的弊端，所以設計了一艘無人船去自動采集水樣，其中裝有傳感器，可以24小時搜集水庫的水質情況。目前這個產品已開始與水庫公司進行合作。這項設計榮獲本屆青創賽“《知識就是力量》雜志（全國）專項獎的創新獎。師生在同屆比賽中雙雙獲獎，值得慶賀！

安培力定量實驗好幫手

對很多學生來講，物理是讓人既愛又怕的科目，但學好物理對未來學業的選擇來說又有舉足輕重的作用。在高中物理教學中，安培力實驗就是一個難點，如何能讓學生理解這一難點呢？來自福建省同安第一中學的康良溪老師帶來他設計的“新型安培力定量實驗探究裝置”。

這個項目主要致力于探究安培力的大小跟各相關物理量之間的關系。市場上現有教具中，針對定性探究的較多，針對定量探究的較少。物理學科作為一門需要大量動手實驗探究的科目，有一款直觀的實驗探究裝置，將大大提高學生的學習興趣，加深學習印象，提升學習效果。通過“新型安培力定量實驗探究裝置”，可以全面、定量、直觀地探究安培力與相關物理量的關系。實驗裝置在角度傳感器的安裝、電磁鐵電源供電導線的安裝、旋轉圓盤等地方的設計都很巧妙，同時設計了配套軟件，使探究安培力實驗過程中有數據、有圖像、有方程、有相關系數，從而可以直觀地進行呈現。通過這套裝置，老師在講解安培力與其他物理量的關系將更加輕松，學生對實驗過程和結果將有感性認知，這對于他們理解和掌握安培力公式的關系更有幫助！

此外，知力記者還在現場采訪了佛山市順德德勝小學的郭麗萍老師，她連續四年在全國青少年科技創新大賽中獲一、二、三等獎。郭老師喜歡利用身邊的事物激發孩子的科學興趣。一個塑料盒，一根筷子、一點小蘇打……任何事物，只要學生感興趣的，有探討價值的，都是她研究的對象。她說，為了把科技創新活動與課堂教學相結合，她會在課堂上有意識地引導學生思考、探究，讓孩子們舉一反三，將課堂知識延伸到課堂外。同時，郭老師也會教導學生們積極閱讀，積極寫作，《知識就是力量》雜志就是她常向同學們分享的讀物之一。

全國青少年科技創新大賽為全國各地的師生搭建了一個交流分享科技心得、展示個人科技作品的良好平臺，眾多各具特色的科技創新產品在此一一展示，但由于篇幅有限，本期僅報道了幾位同學和老師的優秀作品。《知識就是力量》雜志也將持續關注大賽的后續情況，與老師、同學們建立良好的溝通，將科技科普知識傳遞下去。