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随着众多城市中高楼的拔地而起,和我们生活密切相关的各种电梯安全事故也就层出不穷。就是源于这一频发事故,重庆市南岸区珊瑚实验小学四年级学生梁榆姗开动脑筋,设想了一部“防坠井安全电梯”。在第八届中国少年科学院“小院士”课题研究成果全国展示交流活动中,她以此为研究课题,被聘为中国少年科学院(、全国少工委创建)十佳小院士,她也是重庆市唯一获得该殊荣的参赛学生。
梁榆姗来自一个普通家庭,妈妈是教师,爸爸梁洪是青少年科技辅导站的工作人员,梁榆姗良好的科学素养离不开家庭和学校的熏陶。一般来说,女孩子都爱玩毛绒玩具,但梁榆姗却最喜欢鲁班锁,家里有将近十把。梁榆姗总是将各种玩具拆了装,装了又拆。对于她的捣蛋行为,父母也很少指责。
家庭和学校的引导与熏陶
梁榆姗提到,除了学校老师的辅导外,爸爸梁洪对自己的影响非常之大。可能是由于梁洪工作性质的原因,他非常重视科技教育,所以从梁榆姗上小学一年级开始,他就带女儿现场观摩市内举办的各大科技活动,梁榆姗对科技也渐生兴趣。
“小时候,我每次去爸爸办公室就爱乱翻,爸爸就给我一堆像积木一样的零件让我拼搭,那些零件搭出来的小车,加上电路、感应器和处理器,就是一台机器车了。后来我就开始加线路,给小车装上,机械手,这样就可以拿工具走迷宫。”梁榆姗介绍说。
除了在家里常陪女儿搭建模型外,梁洪还给自己制订了一项教学任务:在女儿小学一年级时,教她设计和搭建模型;二年级时教她编程序,比如让模型按照既定线路运行;三、四年级时教她给模型设定不同的任务。
就是在爸爸的引导和帮助下,自小学一年级第一次参加全国青少年机器人大赛以来,梁榆姗在市外参加了不少于5次的大型科技比赛,创作了蛇形救援机器人、足球机器人、扫道路机器人等发明。梁榆姗――这位校园里的发明小天才的最爱就是机器人。早在一年级时,梁榆姗就在梁洪的指导下学会了初步的机器人大赛电脑编程,并赴北京参赛。现在,梁榆姗已经是国际、国内机器人大赛的常客了。梁榆姗说:“每一个孩子都有属于自己的梦想。我的梦想就是多动手,能够设计出更多的科技作品。”
“防坠井安全电梯”发明的由来
梁榆姗眉清目秀,说话还带点奶气,其实设计“防坠井安全电梯”源于父母的一次安全教育。梁榆姗的妈妈说:“各地发生了好几起电梯事故,我就教她一些头背紧贴电梯壁,手抱脖颈半蹲下的预防动作。”她教不满10岁的女儿电梯事故自救知识,没料到女儿竟记住了引发电梯事故的最大危害原因――缆绳断裂,并下决心自己动手设计一部更加安全的电梯。
梁榆姗头脑中有了这个创意之后,就在电脑上了解电梯的具体结构,查阅和电梯相关的各种资料,她首先制作了一份有5个问题的调查问卷。问卷中的问题有:你遇到过电梯安全事故吗?造成事故最主要的原因是什么……她向学校和所居住小区共发出50份调查问卷,以便针对性地进行实验。随后进行的“防坠井安全电梯”的创作实验,对于10岁的梁榆姗而言,难题确实不少,比如电梯缆绳如何安装,如何编程才能使机器运作等。当梁榆姗每每想放弃的时候,学校科学老师杨建军始终坚持悉心指教,并鼓励她坚持完成实验。
“缆绳断裂是引发电梯事故的最大危害。”梁榆姗说,她设想的“防坠井安全电梯”就是在缆绳突然断裂时,固定住电梯,从而避免人员坠落至电梯井。在进行“防坠井安全电梯”模型的现场演示时,梁榆姗阐述了运作原理:“首先要在电梯的车厢内安装光电传感器,然后在电梯的一面实体墙上贴上黑白相间的横条纹,当光电传感器检测到两条黑条纹间的时间差小于常规值时,就会迅速判断出电梯坠落。此时,启动电梯底座的橡胶轮胎刹车系统,在轮胎相互摩擦时,减缓电梯坠落并最终固定轿厢。”听了梁榆姗的阐述后,中国科学院中国遥感卫星地面站研究员潘习哲指出,“防坠井安全电梯”的设想具有很强的实用性,但在此需要强调的是,它必须要在电梯井一面为实体墙的前提下才能使用。
梁榆姗最初的想法是把缆绳做得更牢固些,但没找到合适的材料。如何第一时间发现电梯下坠并掌握下坠时的速度呢?聪明的梁榆姗想到在一侧实体墙上贴上黑白相间的横条纹,安上机器人比赛用的光电传感器,这样当光电传感器检测到两条黑条纹间的时间差小于常规值时,就会迅速判断出电梯正在坠落。其实最难的是制止电梯坠落而酿成的恶性事故。梁榆姗把心爱的机器人的两只橡胶轮胎拆下来安装在轿厢底部,结合自己在机器人大赛中学到的程序,制作了一块主控板,并编制了电脑程序。当电梯坠落时,光电传感器迅速将信号传输给轮胎,轮胎与实体墙相互摩擦,减缓电梯坠落并最终固定轿厢。制作整个模型,梁榆姗没有买一件新材料,全都是在机器人模块里淘的。现在,梁榆姗的“防坠井安全电梯”的创意发明正准备申请国家专利。
令人称奇的点子不断
“这个孩子的思维角度从小就和别人不大一样。”梁榆姗的妈妈说,并表示对女儿的发明一点也不吃惊。她举例说,梁榆姗很小的时候听别人说1比10小,马上就会反驳道:“扑克牌里的A代表1,A却比10大多了!”学校科学老师杨建军也表示,参加机器人兴趣小组活动时,别的同学都按老师的要求按部就班操作,梁榆姗却经常利用学到的知识,想出一些连老师都称奇的点子。
现在梁榆姗又有了新的创意,看到爸爸的汽车挡风坡璃因冷热温差老起雾,不得不经常擦拭,梁榆姗打算发明一种汽车除雾装制,帮助有车一族解决这项难题。
梁榆姗的爸爸梁洪建议,如果你家的孩子也对科技创作感兴趣,首先要学会尊重,不要一口否定或低估孩子的想法,尽管不切实际,也要让他们自己去用实践证明。其次,科技创作对逻辑思维能力有一定的要求,当年级较小的孩子在实践中出现迷茫时,家长一定要做好引导工作,帮助孩子完成创作。