自然態(tài)科技創(chuàng)新輔導(dǎo)之“巧手耕耘”

譚迪熬

題記

青少年科技創(chuàng)新輔導(dǎo)，是一項(xiàng)以科技創(chuàng)新活動(dòng)為載體，全方位培育創(chuàng)新人才的工作?？萍紕?chuàng)新輔導(dǎo)教師如何把握好青少年身心發(fā)展的基本規(guī)律，促使學(xué)生在“自然態(tài)”科技創(chuàng)新活動(dòng)中達(dá)到富有底蘊(yùn)的成長(zhǎng)，是值得探討的問(wèn)題。

1997年是我調(diào)到長(zhǎng)沙市九中工作的第三個(gè)年頭，一位愛(ài)好發(fā)明的初一學(xué)生引起了我的注意。他叫毛晨曦，多次到我辦公室談自己的發(fā)明想法，我覺(jué)得他的選題都不夠新穎，就沒(méi)有要求他進(jìn)一步實(shí)施。當(dāng)他提出要改進(jìn)雨衣，防止雨水打濕褲管的構(gòu)思后，我才鼓勵(lì)他嘗試制作。

毛晨曦買了幾根塑料軟管，準(zhǔn)備將其剖開(kāi)粘到雨衣下擺的邊沿上，作為遮擋雨水與引流的水槽用。一天，在學(xué)校的制作室，他無(wú)意間拿起一根軟管甩著玩，聽(tīng)到了“嗚嗚嗚”的聲音。毛晨曦覺(jué)得很奇怪，立即停下來(lái)思考，初步認(rèn)為聲音是甩動(dòng)時(shí)軟管子端在空氣中產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出的。他隨即告訴我，是否能利用這個(gè)小小的“發(fā)現(xiàn)”，發(fā)明一種新音樂(lè)玩具呢？我及時(shí)表?yè)P(yáng)了他這種善于觀察、勤于思考的好習(xí)慣，支持他深入探究。于是，我和毛晨曦就這一發(fā)明課題，開(kāi)始研討和實(shí)踐。

我們買回一大堆粗細(xì)不同的塑料軟管，一有時(shí)間，師生倆就拿起軟管甩動(dòng)，邊觀察、邊思考，想找到突破口?？膳撕靡魂囎樱扛浌芏贾荒馨l(fā)出單一的聲音，研究毫無(wú)進(jìn)展。

有一次，師生倆發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有甩動(dòng)的一端管口能吸進(jìn)小紙屑。這股氣流是怎樣產(chǎn)生的呢？這時(shí)我們才意識(shí)到，以前認(rèn)為的管子發(fā)聲原因可能是不正確的。管子發(fā)聲的部位到底在哪兒呢？通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，我們將甩動(dòng)管子的手不斷向握住管子的另一端末的手靠攏時(shí)，聲音漸漸減小;當(dāng)兩只手靠攏時(shí)，無(wú)論怎樣甩動(dòng)管子的另一端，都沒(méi)有任何聲音，由此發(fā)現(xiàn)聲音是由兩手間的管子發(fā)出的。

為了科學(xué)地解釋這一現(xiàn)象，我?guī)е筷氐綀D書(shū)館查找有關(guān)資料，還多次請(qǐng)教相關(guān)專家。通過(guò)一段時(shí)間的努力，師生倆確認(rèn)這種現(xiàn)象的產(chǎn)生涉及的是流體力學(xué)中的伯努利原理。簡(jiǎn)單地說(shuō)，管子發(fā)聲的根本原因就是被甩動(dòng)的管子一端管口在空氣中高速旋轉(zhuǎn)，管口處氣流速度快，氣壓壓強(qiáng)相對(duì)較小，而沒(méi)有甩動(dòng)的管子管口處的氣流速度小，氣體壓強(qiáng)相對(duì)較大，這樣就形成了氣壓差，使管內(nèi)出現(xiàn)一股氣流，正是管內(nèi)的這股氣流使兩手之間的管子振動(dòng)發(fā)聲。由于這股氣流較小，所以無(wú)論你怎樣甩動(dòng)管子的另一端，管子的振動(dòng)頻率都沒(méi)有多大變化。

原來(lái)的思路不行，我們只得另想辦法。聯(lián)想到竹笛、嗩吶等，我們決定將其中之一與塑料軟管組合起來(lái)試試看，結(jié)果仍然令人失望。由于氣流太小，一點(diǎn)聲響都沒(méi)有。

還有其他辦法嗎？毛晨曦感到有些茫然，我連忙鼓勵(lì)他再找氣流需要小、響度卻比較大的樂(lè)器試試。不久，音樂(lè)課堂上老師的定音哨給了毛晨曦新的思路。他將塑料軟管不甩動(dòng)端的管口封住，并在距該管口約3厘米處扎一小孔，將定音哨插入孔中，當(dāng)甩動(dòng)管子的另一端時(shí)，定音哨發(fā)出了悅耳的聲音。初步的勝利讓毛晨曦信心倍增。后來(lái)，在我的悉心指導(dǎo)之下，經(jīng)過(guò)兩年多課余時(shí)間的不斷改進(jìn)與完善，進(jìn)入高一學(xué)習(xí)階段，毛晨曦終于用口琴中音區(qū)段與塑料軟管巧妙組合，完成了兒童健身音樂(lè)玩具的發(fā)明，并獲得了國(guó)家專利。它集健身、娛樂(lè)、開(kāi)發(fā)右腦于一體，還可以達(dá)到提高少年兒童音樂(lè)素養(yǎng)的效果。2002年11月，這項(xiàng)專利被一家公司看中，用1萬(wàn)元專利轉(zhuǎn)讓費(fèi)成交，成為長(zhǎng)沙市首例實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的青少年專利作品。

“青少年的發(fā)明專利同樣可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益?！毕⒁唤?jīng)媒體傳播，全市青少年科技發(fā)明激情迸發(fā)，一時(shí)間，學(xué)校科技創(chuàng)新小組如雨后春筍般涌現(xiàn)……這真可謂：“巧手耕耘自天成，小小收獲促奮進(jìn)！”

作 者

湖南省長(zhǎng)沙市教育科學(xué)研究院科技與創(chuàng)新教育教研員，湖南省特級(jí)教師，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜?，湖南省發(fā)明協(xié)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)，湖南省創(chuàng)造學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。