【第一线】科创只是科学家们的“专利”？看全国科学教育试验区的师生们的精彩答卷！
科创只是科学家们的“专利”？近日，宝山作为全国首批科学教育试验区，在第39届上海市青少年科学技术创新大赛计获奖247项。师生们奇思妙想、脑洞大开，所关注的科学话题涉及领域广、角度多，涵盖了对社会的观察和思考。接下来让我们一起看看一等奖作品吧~
争当“小农夫”，收获“绿生活”——宝山区无土栽培教育创新联合体生态文明教育系列科普实践活动
为积极响应保护生物多样性的总体目标，助力履行《生物多样性公约》，引导少年儿童对生命的关心和热爱，加强儿童生物多样性保护宣传教育。2019年9月至2024年1月期间，宝山区青少年活动中心针对区域内的中小幼人群，开展以“争当‘小农夫’，收获‘绿生活’”为主题的系列科普实践活动。活动围绕“人与自然和谐共生”这一热点关注问题，以“关心——种植——记录”的阶梯模式推动活动开展，建立起青少年与保护生物多样性的深度链接。
“植物知识——我关心”活动：学习国家重点保护植物名录，了解国内外有关植物的现状，了解学习植物的相关知识，学用中国自然标本馆、形色APP、大数据平台对身边的植物现在的状况进行广泛的科学调查。以科普故事播讲及自然笔记的方式展示自己的学习成果。
“蔬菜农场——我种植”活动：通过在校园、家庭中开展植物种植活动，将家庭中种植的绿植、花卉、多肉、蔬菜、瓜果等植物开辟成属于自身个人的定制园艺坊。体验现代科技在农业生产中的创新应用，自觉成为保护生物多样性的“小卫士”。
“形态特点——我记录”活动：注重传播和科学普及，通过创意植物容器制作、植物摄影、植物短视频拍摄等方式，记录亲自播种、呵护幼苗、照料植物的过程，并在自媒体平台做展示。
该项目研究的是一种基于自制张力测量装置的牛顿第二定律实验方法，对现有的 DIS 实验进行重要改进，帮助学生更深入地理解这一原理。结合现有DIS实验设备中的力传感器和3D打印技术，实现绳子张力的实时、准确测量。实验可以通过测量张力的方法，帮助学生联系起共点力平衡章节中的平行四边形定则，理解夹角为120度的绳子对定滑轮的压力与绳子张力相等的关系。此外，学生可以通过该实验认识到竖直方向的加速运动会产生超重和失重的效果，深刻认识到牛顿第二定律在生活中的应用，提供一套完整的实验教学解决方案。
董济安在学校专题讲座和社团活动中，初次了解到“碳达峰”“碳中和”已成为国家“双碳”战略，她认为作为一名高中生，应当积极成为减碳的实践者，为宝山绿色低碳转型样板区做出贡献。因为工业、公共交通、农业等领域的减碳离学生较远，因此选择生活中的减碳进行排放分析和提供减碳策略课题研究方向。通过与指导教师的沟通及文献资料的查阅，她将坐便器的排水减碳作为研究对象。通过走访污水处理厂、自来水厂，得到碳的全生命周期有关数据，同时发布调查问卷，通过收集来的有关数据，和指导老师一起做多元化的分析与计算，让大家客观地了解到具体节了多少水、减了多少碳，从而提出更全面的减碳策略。
解决排队烦恼，提升购物体验——基于视觉识别的导购付款一体化超市购物车的研究设计
衣食住行是老百姓们最基本的需求，孟祥泽发现了一个现象：“选购走断腿，结账排长队”。大多数超市采用自助收银方式，但没有缓解付款排队时间长的问题，他希望设计一款智能购物车，解决排队烦恼，提升购物体验。
通过查阅文献资料，他了解到智能购物车的主体设计和各项功能和面临的实际问题，发现自助结账和触摸屏使用在技术上已经很成熟，但在实际应用到购物车等方面的研究比较欠缺。他实地调查，采用问卷和访谈方式收集人们对超市购物的困扰与实际的需求，听取大家对于智能购物车建议与看法。
他设计制作了一个可以对商品进行识别、导购、付款的购物车原型设备。通过AI摄像头和图像识别算法对商品进行识别，通过北斗定位模块和超市商品预设图进行导购，通过程序编写实现商品金额累加和支付的功能。让更多的购物者能够自行对商品进行选购和付款，提高超市的运转效率，为无人超市的推进提供解决方案。
一天下午，徐嘉怡同学偶遇邻居爷爷，却未见平时一同出门的奶奶，经过攀谈得知奶奶患了带状疱疹，十分痛苦，一点点轻微的移动、摩擦就会疼得不行，在大人们的交流中她得知带状疱疹是影响中老年人群健康的常见疾病，但很多患者包括奶奶都没有接种过带状疱疹疫苗，这是怎么回事呢？为了探究其中的原因，她不断查阅资料，发放了700多份问卷，广泛进行访谈，分析了影响疫苗接种的各种各样的因素，包括医疗资源的供应情况、中老年人对疫苗的需求、疫苗接种的难易度，以及社会对疫苗接种的普及和推广等。
徐嘉怡说：“希望能够通过这个研究，揭示出影响带状疱疹疫苗接种的主体问题，并提出针对性的市场优化对策，提高中老年人的疫苗接种率，保护他们的健康。”
唐娴的项目来源于小学时的经历。一次出游，她的智能手表因为电量耗尽无法和爸妈联系，自此她开始思考能否发明一种利用人体运动自发电的装置。
借鉴目前已有的可穿戴发电设备大多分布在在手腕、脚踝、胸部等部位的经验。她想利用运动能量大的人体膝关节为可穿戴智能设备发电。发电装置的初步构想来源于一个手压充电自发电手电筒，但是这种手电筒发电量太小，仅能使LED灯珠短暂发光，微小的电量不能给可穿戴设备发电。
经过和指导老师的多次交流探讨，她计划通过2组齿轮传动和一级皮带轮传动把膝盖的运动转化为发电机的转动并把总传动比设计为10倍，发电机发出的交流电再经过降压整流存储在锂电池模块，以便于稳定的给各种可穿戴设备充电。通过测试，在正常行走的情况下，设备的平均输出功率为0.5W，最大输出功率为1.2W。
唐娴说：“经过不懈努力，对齿轮传动、皮带传动、发电机原理有了较深的理解和应用体验，通过自学Solidworks三维设计软件把自己的想法变成现实，完成了样机的设计制作。”
医院里，导医台周围都是人，人工窗口排队长，而自助机器对于老年人来说难以操作。虽然医院有很多志愿者，且社会上出现了专门从事于陪诊服务的职业，但资源依然有限，需要看病协助的人慢慢地多。于是，她在家门口的华山医院仔仔细细地观察了目前医院的挂号看病流程，通过和一些老年患者面对面沟通，了解病人和家属的需求。
经过全方位的了解，朱笑然想：如果有一款智能的导医机器人，就能帮助老年人更方便地看病了！她开始设计导医机器人，让它帮助病人挂号、在医院内部导航，甚至是在等待的过程中进行陪伴。过程中，她听取了专业医生、护士的意见，一直在改进设计。
朱笑然说：“只要我们用心去处理问题，就能够让我们的生活变得更美好。导医机器人设计初步完成，希望它终有一天能变为现实，解决老龄化社会看病难的问题。”
钟玫瑾同学发现，一旦到了梅雨季节或是没有阳光照射的冬季，湿衣服就不易晒干，也更加容易霉变和变形。现在大家生活节奏快，若无法及时地收取衣物，长期露天晾晒滋生的细菌会引起皮肤过敏等问题。
怎么样才可以实现室内高效卫生地晾晒衣物呢？湿衣物晒干的成因是什么？怎样才能快速使衣物从湿至干？考虑到在外工作的人们不可能频繁往回，她认为要解决“及时收取”问题就要借助物联网。在查阅了大量的文献后，了解到衣物四周的湿度、温度很重要。联想到了平时用的吹风机、电热毯，她突发奇想，装置暖风机、电热片后一定能使衣物快速从湿至干！
钟玫瑾同学说：“研究的成功要感谢程老师，是他带我了解了国际上智能晾衣架的开发与运用，向从未进行设计的我展示建模、平面绘图的方法。”
吕嘉乐创作的《脑机接口》，背景是一块电子屏幕，作为脑机接口的先锋角色。通过纳米级芯片对脑神经进行精细重塑，实现对神经元活动的超精细调控。这项技术革新能够将神经元活动与数字绘画相结合，通过精细调控脑神经，实现对思维的高度抽象表达。
吕嘉乐说：“回顾参赛过程，无数个对画作构思的细节历历在目。曾经，由于没灵感，我几乎想要放弃；曾经，我对于画的颜色搭配纠结不已......很谢谢朱采琳老师和爸爸和妈妈，是他们的关爱与支持，让我全身心地投入到画作的创作中。”
院士欧阳自远在讲座《国际月球科研站》中提到“我们准备在2036年到2045年间建成一个月球科研站，实现人类的长期驻留。”这对邓露菲同学的影响很大，于是她拿起了笔尝试画未来的月球科研站。这个科研站就像是一个移动的城堡，可以每时每刻在月球上行驶到任何地方，城堡里还有着各种科研设备供科学家们对月球进行考察研究。这幅作品表达了在不远的将来实现长久登月的目标与希望！
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