省實(shí)AP之一件日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)作品的誕生之路

來源：好上學(xué) ??時(shí)間：2024-02-26

在前不久落幕的第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展上，省實(shí)AP學(xué)子斬獲嘉獎(jiǎng)。

在前不久落幕的第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展上，新哲教育派出參展的4項(xiàng)發(fā)明作品悉數(shù)獲獎(jiǎng)，一舉斬獲2金2銀2項(xiàng)國際專利的佳績。其中，獲得金獎(jiǎng)的“肌無力兒童智能床”由省實(shí)AP學(xué)子劉哲楠與黃冠哲共同發(fā)明。

一件金獎(jiǎng)作品是如何在兩位同學(xué)的通力合作下順利誕生的?在全球規(guī)模最大的創(chuàng)新展覽中，與清華大學(xué)、浙江大學(xué)、香港理工大學(xué)等頂尖名校同臺(tái)競爭又是一種什么樣的體驗(yàn)?帶著種種疑問，我們采訪了劉哲楠與黃冠哲兩位學(xué)子，探尋這件獲獎(jiǎng)作品背后的故事。

賽事簡介

日內(nèi)瓦國際發(fā)明展(International Exhibition of Inventions of Geneva)創(chuàng)辦于1973年，是世界上舉辦歷史最長、規(guī)模最大的發(fā)明展之一，由世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)、瑞士聯(lián)邦政府及日內(nèi)瓦市政府舉辦，旨在展示全球各地各種創(chuàng)新發(fā)明品。

來自全世界幾十個(gè)國家的發(fā)明人及發(fā)明愛好者，在展會(huì)期間展示自己的新發(fā)明，新技術(shù)，新思想，同場競技，切磋較量。同時(shí)，技術(shù)專業(yè)人士，知識(shí)產(chǎn)權(quán)專家，跨國投行的金融專家，著名國際傳媒，以及成千上萬的觀眾參與各項(xiàng)活動(dòng)。展會(huì)由組委會(huì)選派的來自歐洲各國的專業(yè)評委，獲獎(jiǎng)獎(jiǎng)項(xiàng)分為金、銀、銅牌，及獲獎(jiǎng)證書。

科工女孩與編程少年組成超強(qiáng)戰(zhàn)隊(duì)

與傳統(tǒng)認(rèn)知中對女性的刻板印象不同，劉哲楠平日里是一個(gè)醉心于機(jī)器人制造的女孩。從建模制圖、組裝機(jī)械到搭建電路，動(dòng)用自己的雙手從無到有地創(chuàng)造出一個(gè)機(jī)器人的過程讓她無限著迷，而操控著自己的機(jī)器人在賽場上“沖鋒陷陣”并勇奪榮譽(yù)的經(jīng)歷更是令她興奮不已。

在2020年度VEX機(jī)器人大賽中國區(qū)決賽中，由省實(shí)工程科技競賽隊(duì)何子葉、劉哲楠、林昊、李宗澤4位同學(xué)組成的6066S省實(shí)隊(duì)獲得VEX工程賽中學(xué)組“最佳結(jié)構(gòu)金獎(jiǎng)(BuildAward)”。

劉哲楠這種對于機(jī)械制造的熱愛，在省實(shí)AP得到了加倍的呵護(hù)與支持。而省實(shí)AP在注重發(fā)掘?qū)W生潛能的同時(shí)，也鼓勵(lì)同學(xué)們盡己所能地造福于社會(huì)。這種教育理念的熏陶讓劉哲楠不禁思考：既然自己有著如此一番“手藝”，該如何讓它能夠真正地幫助到需要幫助的人呢?

于是，在去年12月，制作“肌無力兒童智能床”的想法在劉哲楠的腦海中萌發(fā)。她第一時(shí)間向升學(xué)規(guī)劃老師反饋了自己的這一想法，在老師的建議和指導(dǎo)下，她決定落實(shí)這項(xiàng)發(fā)明，準(zhǔn)備參加幾個(gè)月后的日內(nèi)瓦國際發(fā)明展。

有了初步的想法，劉哲楠還需要找到一個(gè)靠譜的隊(duì)友，她想到的第一個(gè)人選，就是編程能力出眾的黃冠哲。正如劉哲楠對機(jī)器人的迷戀，黃冠哲對計(jì)算機(jī)編程也有著近乎瘋狂的熱愛。從搭建網(wǎng)站、開發(fā)游戲到人工智能，一切與編程相關(guān)的事物他都想要去了解、去學(xué)習(xí)。

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手方能所向披靡，劉哲楠也深諳此道。因?yàn)榭粗悬S冠哲的編程能力，她主動(dòng)邀請了黃冠哲一起組隊(duì)。雖然是第一次合作，但兩位同學(xué)很快便進(jìn)入節(jié)奏，在一次次的交流討論中穩(wěn)步推進(jìn)著設(shè)計(jì)方案的完成。

“肌無力兒童智能床”的誕生

所謂肌無力，就是一種由神經(jīng)肌肉傳遞障礙所導(dǎo)致的慢性疾病，主要表現(xiàn)為部分或全身骨骼肌無力，病情嚴(yán)重者大部分時(shí)間都在病床上度過。由于爸爸在醫(yī)院工作的緣故，劉哲楠很早就對肌無力這一疾病有所了解，并且在耳聞目睹中對肌無力兒童的真實(shí)困境與照護(hù)需求深有體會(huì)。

對于肌無力兒童而言，在夜間睡眠時(shí)同一睡姿保持時(shí)間過長容易導(dǎo)致褥瘡、肺部感染、骨骼發(fā)育不良等疾病，而目前只能依靠護(hù)理醫(yī)生定時(shí)輔助他們翻身，該方法十分低效。洞察到這一問題的存在之后，劉哲楠和黃冠哲便希望能夠制作一張智能床，幫助肌無力兒童定時(shí)調(diào)整身體姿勢。

經(jīng)過反復(fù)的討論、設(shè)計(jì)和修改，“肌無力兒童智能床”初見雛形。首先在智能床框架的材料選取上，他們選擇了鋁型材以保證框架的穩(wěn)固性與安全性;在框架之上是一塊由6個(gè)模塊組成的床板，模塊之間通過可定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的活頁門鉸連接在一起;每個(gè)模塊都裝有角形支架、折疊支架和推桿，再連接上電機(jī)便可實(shí)現(xiàn)模塊的翻轉(zhuǎn)傾斜，從而輔助肌無力兒童完成抬背、曲腿、輕微側(cè)翻等動(dòng)作。

但有了方案也只是邁出了最初的一步，在方案落地執(zhí)行的過程中，還有很多可預(yù)料的或不可預(yù)料的問題等待著他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和解決。例如，每個(gè)孩子的體型都不一樣，在模塊尺寸的設(shè)計(jì)上應(yīng)該采用什么樣的比例?模塊應(yīng)該傾斜多少角度才能讓身體姿勢達(dá)到最舒適的狀態(tài)?組裝過程選用哪種零件可以更省時(shí)高效?

通過查閱論文與反復(fù)試驗(yàn)，兩位同學(xué)全力以赴地解決著方案落地過程中出現(xiàn)的一個(gè)個(gè)難題。遇到能力范圍之外的困難，新哲教育科創(chuàng)中心的指導(dǎo)老師也會(huì)耐心地給予指導(dǎo)。同時(shí)，因?yàn)榈玫搅诵抡芸苿?chuàng)中心的硬件支持，“智能床”很快便從雛形一步步趨于完善。

最終，在新哲教育科創(chuàng)中心的軟硬件支持下，劉哲楠與黃冠哲的努力在今年的第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展上得到了回響。

問及此次參展的收獲，兩位同學(xué)給出的答案各不相同。劉哲楠認(rèn)為，以前在機(jī)器人競賽中打敗對手是一種樂趣，而現(xiàn)在通過自己的學(xué)識(shí)和能力真正幫助到他人則是一種更難得的喜悅。

黃冠哲則坦言，他在參加此次發(fā)明展之前并沒有太多關(guān)于機(jī)械制作的經(jīng)歷，“智能床”的發(fā)明讓他深切地感受到一件科技產(chǎn)品的誕生是多么不易。

而關(guān)于未來的規(guī)劃，兩位同學(xué)都談到，“肌無力兒童智能床”這項(xiàng)發(fā)明還存在著許多可以做得更完美的地方。即使現(xiàn)在發(fā)明展已告一段落，他們也將繼續(xù)完善它，并且正在準(zhǔn)備著為此撰寫一篇更為詳盡的研究論文。

強(qiáng)強(qiáng)資源聯(lián)合為科創(chuàng)發(fā)力

省實(shí)作為省級重點(diǎn)中學(xué)，先后榮獲全國首批“科創(chuàng)教育十佳學(xué)?！薄⑹着叭珖鳶TEM教育領(lǐng)航學(xué)?！钡葮s譽(yù)稱號(hào)。省實(shí)為學(xué)生們的科創(chuàng)教育提供了更高的參賽起點(diǎn)，以及更優(yōu)質(zhì)的師資資源，專設(shè)科技教育辦公室，分科技創(chuàng)新、環(huán)境工程、工程科技、模型科技四大教練組，并校外聘任多位雙一流大學(xué)教授、研究生導(dǎo)師、博士生導(dǎo)師等多領(lǐng)域?qū)＜覟閷W(xué)生們作指導(dǎo)。同時(shí)配備超一流硬件支持，建有天臺(tái)花園、生態(tài)體驗(yàn)館、創(chuàng)客空間等8個(gè)科學(xué)教育基地，在建綜合教學(xué)大樓專設(shè)南山科教中心(STEM課室)以及學(xué)科競賽區(qū)域，全力打造最強(qiáng)科創(chuàng)平臺(tái)。

省實(shí)AP依托省實(shí)科創(chuàng)教育逾30年的探索積淀，以及強(qiáng)大的科創(chuàng)平臺(tái)與資源支持，進(jìn)一步聯(lián)結(jié)新哲教育集團(tuán)為學(xué)子提供優(yōu)質(zhì)的科創(chuàng)教育。

新哲教育科創(chuàng)中心主任由國際科學(xué)與工程大獎(jiǎng)賽總決賽裁判彭禹擔(dān)任，這位深耕科創(chuàng)教育多年的國際科創(chuàng)金牌教練同時(shí)出任省實(shí)AP競賽指導(dǎo)總負(fù)責(zé)人。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，新哲教育科創(chuàng)中心構(gòu)建了一套成熟完善的科創(chuàng)教育體系，基于全人教育走出了一條獨(dú)特的教育之路。