隨著眾多城市中高樓的拔地而起,和我們生活密切相關(guān)的各種電梯安全事故也就層出不窮。就是源于這一頻發(fā)事故,重慶市南岸區(qū)珊瑚實驗小學(xué)四年級學(xué)生梁榆姍開動腦筋,設(shè)想了一部“防墜井安全電梯”。在第八屆中國少年科學(xué)院“小院士”課題研究成果全國展示交流活動中,她以此為研究課題,被聘為中國少年科學(xué)院(共青團(tuán)中央、全國少工委創(chuàng)建)十佳小院士,她也是重慶市唯一獲得該殊榮的參賽學(xué)生。
梁榆姍來自一個普通家庭,媽媽是教師,爸爸梁洪是青少年科技輔導(dǎo)站的工作人員,梁榆姍良好的科學(xué)素養(yǎng)離不開家庭和學(xué)校的熏陶。一般來說,女孩子都愛玩毛絨玩具,但梁榆姍卻最喜歡魯班鎖,家里有將近十把。梁榆姍總是將各種玩具拆了裝,裝了又拆。對于她的搗蛋行為,父母也很少指責(zé)。
家庭和學(xué)校的引導(dǎo)與熏陶
梁榆姍提到,除了學(xué)校老師的輔導(dǎo)外,爸爸梁洪對自己的影響非常之大??赡苁怯捎诹汉楣ぷ餍再|(zhì)的原因,他非常重視科技教育,所以從梁榆姍上小學(xué)一年級開始,他就帶女兒現(xiàn)場觀摩市內(nèi)舉辦的各大科技活動,梁榆姍對科技也漸生興趣。
“小時候,我每次去爸爸辦公室就愛亂翻,爸爸就給我一堆像積木一樣的零件讓我拼搭,那些零件搭出來的小車,加上電路、感應(yīng)器和處理器,就是一臺機(jī)器車了。后來我就開始加線路,給小車裝上,機(jī)械手,這樣就可以拿工具走迷宮?!绷河軍櫧榻B說。
除了在家里常陪女兒搭建模型外,梁洪還給自己制訂了一項教學(xué)任務(wù):在女兒小學(xué)一年級時,教她設(shè)計和搭建模型;二年級時教她編程序,比如讓模型按照既定線路運(yùn)行;三、四年級時教她給模型設(shè)定不同的任務(wù)。
就是在爸爸的引導(dǎo)和幫助下,自小學(xué)一年級第一次參加全國青少年機(jī)器人大賽以來,梁榆姍在市外參加了不少于5次的大型科技比賽,創(chuàng)作了蛇形救援機(jī)器人、足球機(jī)器人、掃道路機(jī)器人等發(fā)明。梁榆姍——這位校園里的發(fā)明小天才的最愛就是機(jī)器人。早在一年級時,梁榆姍就在梁洪的指導(dǎo)下學(xué)會了初步的機(jī)器人大賽電腦編程,并赴北京參賽?,F(xiàn)在,梁榆姍已經(jīng)是國際、國內(nèi)機(jī)器人大賽的??土?。梁榆姍說:“每一個孩子都有屬于自己的夢想。我的夢想就是多動手,能夠設(shè)計出更多的科技作品。”
“防墜井安全電梯”發(fā)明的由來
梁榆姍眉清目秀,說話還帶點(diǎn)奶氣,其實設(shè)計“防墜井安全電梯”源于父母的一次安全教育。梁榆姍的媽媽說:“各地發(fā)生了好幾起電梯事故,我就教她一些頭背緊貼電梯壁,手抱脖頸半蹲下的預(yù)防動作。”她教不滿10歲的女兒電梯事故自救知識,沒料到女兒竟記住了引發(fā)電梯事故的最大危害原因——纜繩斷裂,并下決心自己動手設(shè)計一部更加安全的電梯。
梁榆姍頭腦中有了這個創(chuàng)意之后,就在電腦上了解電梯的具體結(jié)構(gòu),查閱和電梯相關(guān)的各種資料,她首先制作了一份有5個問題的調(diào)查問卷。問卷中的問題有:你遇到過電梯安全事故嗎?造成事故最主要的原因是什么……她向?qū)W校和所居住小區(qū)共發(fā)出50份調(diào)查問卷,以便針對性地進(jìn)行實驗。隨后進(jìn)行的“防墜井安全電梯”的創(chuàng)作實驗,對于10歲的梁榆姍而言,難題確實不少,比如電梯纜繩如何安裝,如何編程才能使機(jī)器運(yùn)作等。當(dāng)梁榆姍每每想放棄的時候,學(xué)??茖W(xué)老師楊建軍始終堅持悉心指教,并鼓勵她堅持完成實驗。
“纜繩斷裂是引發(fā)電梯事故的最大危害。”梁榆姍說,她設(shè)想的“防墜井安全電梯”就是在纜繩突然斷裂時,固定住電梯,從而避免人員墜落至電梯井。在進(jìn)行“防墜井安全電梯”模型的現(xiàn)場演示時,梁榆姍闡述了運(yùn)作原理:“首先要在電梯的車廂內(nèi)安裝光電傳感器,然后在電梯的一面實體墻上貼上黑白相間的橫條紋,當(dāng)光電傳感器檢測到兩條黑條紋間的時間差小于常規(guī)值時,就會迅速判斷出電梯墜落。此時,啟動電梯底座的橡膠輪胎剎車系統(tǒng),在輪胎相互摩擦?xí)r,減緩電梯墜落并最終固定轎廂。”聽了梁榆姍的闡述后,中國科學(xué)院中國遙感衛(wèi)星地面站研究員潘習(xí)哲指出,“防墜井安全電梯”的設(shè)想具有很強(qiáng)的實用性,但在此需要強(qiáng)調(diào)的是,它必須要在電梯井一面為實體墻的前提下才能使用。
梁榆姍最初的想法是把纜繩做得更牢固些,但沒找到合適的材料。如何第一時間發(fā)現(xiàn)電梯下墜并掌握下墜時的速度呢?聰明的梁榆姍想到在一側(cè)實體墻上貼上黑白相間的橫條紋,安上機(jī)器人比賽用的光電傳感器,這樣當(dāng)光電傳感器檢測到兩條黑條紋間的時間差小于常規(guī)值時,就會迅速判斷出電梯正在墜落。其實最難的是制止電梯墜落而釀成的惡性事故。梁榆姍把心愛的機(jī)器人的兩只橡膠輪胎拆下來安裝在轎廂底部,結(jié)合自己在機(jī)器人大賽中學(xué)到的程序,制作了一塊主控板,并編制了電腦程序。當(dāng)電梯墜落時,光電傳感器迅速將信號傳輸給輪胎,輪胎與實體墻相互摩擦,減緩電梯墜落并最終固定轎廂。制作整個模型,梁榆姍沒有買一件新材料,全都是在機(jī)器人模塊里淘的?,F(xiàn)在,梁榆姍的“防墜井安全電梯”的創(chuàng)意發(fā)明正準(zhǔn)備申請國家專利。
令人稱奇的點(diǎn)子不斷
“這個孩子的思維角度從小就和別人不大一樣。”梁榆姍的媽媽說,并表示對女兒的發(fā)明一點(diǎn)也不吃驚。她舉例說,梁榆姍很小的時候聽別人說1比10小,馬上就會反駁道:“撲克牌里的A代表1,A卻比10大多了!”學(xué)??茖W(xué)老師楊建軍也表示,參加機(jī)器人興趣小組活動時,別的同學(xué)都按老師的要求按部就班操作,梁榆姍卻經(jīng)常利用學(xué)到的知識,想出一些連老師都稱奇的點(diǎn)子。
現(xiàn)在梁榆姍又有了新的創(chuàng)意,看到爸爸的汽車擋風(fēng)坡璃因冷熱溫差老起霧,不得不經(jīng)常擦拭,梁榆姍打算發(fā)明一種汽車除霧裝制,幫助有車一族解決這項難題。
梁榆姍的爸爸梁洪建議,如果你家的孩子也對科技創(chuàng)作感興趣,首先要學(xué)會尊重,不要一口否定或低估孩子的想法,盡管不切實際,也要讓他們自己去用實踐證明。其次,科技創(chuàng)作對邏輯思維能力有一定的要求,當(dāng)年級較小的孩子在實踐中出現(xiàn)迷茫時,家長一定要做好引導(dǎo)工作,幫助孩子完成創(chuàng)作。