让创新更有温度——访长沙市雅礼中学周逸航

◆本刊记者 秦银银 方郁芝

图1 周逸航

“幽默风趣”“成绩优异稳定”“思维跳跃”“多才多艺”“别人家的孩子”……长沙市雅礼中学高三学生周逸航身上的标签有很多，他也用成绩一次又一次地证明了自己：2项实用新型专利，第三届长沙市青少年科技创新市长奖，凭借优异的文化成绩直升雅礼中学，宋庆龄少年儿童发明奖金奖，第八届澳门国际创新发明展金奖，等等。

正为高考冲刺的周逸航并没有停下科技创新活动的脚步，时不时用各种奇思妙想填满自己的日志本。虽然也会有觉得辛苦的时候，但他依然时刻保持微笑：“学习的道路很漫长，要乐在其中。”

乐于找“茬”善创新

小时候的周逸航就擅长在生活中找“茬”，比如，为了让短铅笔“续命”而设计“节约型铅笔”，让废旧电线变废为宝而设计“回收金属导线剥离机”。这些科技创新活动不仅让他养成了善于观察的习惯，更是培养了他独立解决问题的能力。

“小学阶段的作品更生活化，比如，对铅笔的改进、制作多功能晾衣架等。”随着进入初中后课程变多，周逸航接触了智能模块、信息学编程等。眼看人工智能不断在社会上掀起热潮，他也想在自己的作品中加入这一元素，与时俱进。

初二时，周逸航去参加在贺龙体育馆举办的户外运动会，现场的人可真多。当其他人都在关注活动时，他却发现这样一个现象：虽然周围摆放了很多垃圾桶，但很快就被塞满。垃圾桶的数量那么多却还是满足不了需求，问题出在哪里？原来，很多垃圾的块头较大，尤其是空的矿泉水瓶，特别占地方。于是，他开始设计制作智能垃圾桶。

一年多的时间内，周逸航对智能垃圾桶进行了三次改进，终于让其在有限的空间内收集更多的垃圾。当垃圾被丢进垃圾桶后，感应器感应到有物品放入，压缩板便开始向中间压缩，将垃圾的体积压缩到最小值。之后，被压缩的垃圾从载物板之间的缝隙中滑入收集箱，装满之后，装置顶部红外线发出提示信号，方便环卫工人及时进行清理、回收。

图2 智能垃圾桶获第十四届宋庆龄少年儿童发明奖金奖

“虽然智能垃圾桶也是生活化的作品，不同的是，我将一些已经实现的科技成果应用其中了。”

为创意赋予温度

2019年12月21日晚，长沙市长沙大道与万家丽路交汇处以南100米处发生地面塌陷，形成一个巨大窟窿，导致高桥等片区停电。救援人员虽及时赶到现场，但担心塌陷面扩张，未能使用大型救援设备。

看到这则报道后，周逸航通过查看救援报告、走访救援工作人员、阅读救援相关资料，发现许多用于救援的大型机械设备不能及时到达救援现场实施救援，或受条件限制不能使用机械设备。而人工施救时，救援人员因缺乏提供外力的装备，徒手救援极大地消耗体能，影响救援速度，伤员易错过最佳救治时间。

周逸航想通过一个新的装置为救援者提供充沛的体力，同时又能实时监测救援者的生命体征，及时将信息发送至指挥中心，实现精准救援，提高救援效率。科幻电影《环太平洋》中的情节闯入他的脑海：人类操控机甲军团奋起反抗怪兽军团，最终取得了胜利。

图3 参观中南大学虚拟仿真实验教学示范中心

“科幻电影点燃了我的热情，当时觉得那身机甲真酷炫，我也要把它做出来。”周逸航将理想中的救援机甲画了出来，一步步地开展探究：对突发性灾害情况进行实地考察，了解在突发情况下应急救援存在的问题；走访大学虚拟仿真实验研究室、防灾应急体验馆等，考虑所需的制作材料；利用PRE建模设计对外骨骼各零部件模块，通过仿真模拟技术验证，对语音识别技术进行研究；借助3D技术设计模型，监测实时数据……经过一番研究，集成多种传感器、搭载强大CPU的基于仿生的外骨骼机甲达到了设计的效果。

图4 测试调试、展示基于仿生的外骨骼机甲

中国发明协会中小学创造教育分会会长谭迪熬对周逸航的这项创意赞不绝口：“高中生要完成这样难度大的创新作品，必须具备敢于挑战自我、超越他人的创新精神，以及跨学科运用知识解决实际问题的能力。”

2020年初，新冠肺炎在全球各地蔓延，在抗击疫情的早期阶段，医疗系统超负荷运转是影响防控疫情的主要因素之一，人们不得不从技术和管理方面研究对策。

基于这一背景，周逸航运用所学科学知识，结合人体肺部疾病患者的临床病症，开展了“新冠肺炎患者呼吸特征的智能化监测”的探究，通过提取患者特征、纯化表面肌电信号、建构人工智能分类器，让这种无接触的数字化智能系统辅助医护人员监测患者的病情变化。目前，他已经做出了模型。

“我认为好的作品并不一定要用复杂、高深的技术或手段去实现某个功能，应尽可能地利用简单的材料、已有的成果去解决实际问题。”敬重生命，热爱生活，周逸航用一颗温暖的心，让自己的创意作品更加鲜活。

拒绝“内卷”不“躺平”

“强调自主学习，引导团队合作，尊重自我选择，注重全面发展。”得益于这样的家庭教育观，除了文化课成绩保持优异，周逸航在其他领域也有不俗的成绩。作为年级团总支干部，由他策划、主讲的抗疫微团课“‘中国速度’的达芬奇密码”在湖南有线电视台播放，他自己还被学校评为2020年“抗疫之星”。

既要学好文化知识，又要挤出时间开展各种活动，周逸航自有一套学习方法：“每天早上，我都会把当天的学习任务记下来，每完成一项就划个勾；每天睡觉之前，再把一天的知识在脑海中回顾一遍。”

在民主、平等的家庭氛围下，周逸航不会为了“内卷”而学习，更不会因为有了成绩而“躺平”。在研究“智能垃圾桶”项目时，他设计的“垃圾桶被填满后App能将收集的信息传送到环卫工人手机上”的思路，得益于初中三年的信息学的学习经历。之后，在是否继续学信息学的问题上，他做出了自己的选择：在物理学科上投入更多的时间。于是就有了智能垃圾桶中信息学与物理学知识的深度融合，这样的设计理念打动了专家评委，让他获得第十四届全国宋庆龄发明金奖。

周逸航将未来分为长期梦想和短期梦想，他将每一个阶段的自己安排得明明白白：“因为我比较擅长工科，所以上大学后我会选工科类的专业。我想把思考问题、动脑筋当成我的工作和职业。”

图6 2020年，周逸航被长沙市团委授予“小小宣讲家”