

隨著眾多城市中高樓的拔地而起,和我們生活密切相關的各種電梯安全事故也就層出不窮。就是源于這一頻發事故,重慶市南岸區珊瑚實驗小學四年級學生梁榆姍開動腦筋,設想了一部“防墜井安全電梯”。在第八屆中國少年科學院“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院(共青團中央、全國少工委創建)十佳小院士,她也是重慶市唯一獲得該殊榮的參賽學生。
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站的工作人員,梁榆姍良好的科學素養離不開家庭和學校的熏陶。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。
家庭和學校的引導與熏陶
梁榆姍提到,除了學校老師的輔導外,爸爸梁洪對自己的影響非常之大。可能是由于梁洪工作性質的原因,他非常重視科技教育,所以從梁榆姍上小學一年級開始,他就帶女兒現場觀摩市內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、感應器和處理器,就是一臺機器車了。后來我就開始加線路,給小車裝上,機械手,這樣就可以拿工具走迷宮。”梁榆姍介紹說。
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任務:在女兒小學一年級時,教她設計和搭建模型;二年級時教她編程序,比如讓模型按照既定線路運行;三、四年級時教她給模型設定不同的任務。
就是在爸爸的引導和幫助下,自小學一年級第一次參加全國青少年機器人大賽以來,梁榆姍在市外參加了不少于5次的大型科技比賽,創作了蛇形救援機器人、足球機器人、掃道路機器人等發明。梁榆姍——這位校園里的發明小天才的最愛就是機器人。早在一年級時,梁榆姍就在梁洪的指導下學會了初步的機器人大賽電腦編程,并赴北京參賽。現在,梁榆姍已經是國際、國內機器人大賽的常客了。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,能夠設計出更多的科技作品。”
“防墜井安全電梯”發明的由來
梁榆姍眉清目秀,說話還帶點奶氣,其實設計“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電梯事故的最大危害原因——纜繩斷裂,并下決心自己動手設計一部更加安全的電梯。
梁榆姍頭腦中有了這個創意之后,就在電腦上了解電梯的具體結構,查閱和電梯相關的各種資料,她首先制作了一份有5個問題的調查問卷。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……她向學校和所居住小區共發出50份調查問卷,以便針對性地進行實驗。隨后進行的“防墜井安全電梯”的創作實驗,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,如何編程才能使機器運作等。當梁榆姍每每想放棄的時候,學校科學老師楊建軍始終堅持悉心指教,并鼓勵她堅持完成實驗。
“纜繩斷裂是引發電梯事故的最大危害。”梁榆姍說,她設想的“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。在進行“防墜井安全電梯”模型的現場演示時,梁榆姍闡述了運作原理:“首先要在電梯的車廂內安裝光電傳感器,然后在電梯的一面實體墻上貼上黑白相間的橫條紋,當光電傳感器檢測到兩條黑條紋間的時間差小于常規值時,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,在輪胎相互摩擦時,減緩電梯墜落并最終固定轎廂。”聽了梁榆姍的闡述后,中國科學院中國遙感衛星地面站研究員潘習哲指出,“防墜井安全電梯”的設想具有很強的實用性,但在此需要強調的是,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。如何第一時間發現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實體墻上貼上黑白相間的橫條紋,安上機器人比賽用的光電傳感器,這樣當光電傳感器檢測到兩條黑條紋間的時間差小于常規值時,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。梁榆姍把心愛的機器人的兩只橡膠輪胎拆下來安裝在轎廂底部,結合自己在機器人大賽中學到的程序,制作了一塊主控板,并編制了電腦程序。當電梯墜落時,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,全都是在機器人模塊里淘的。現在,梁榆姍的“防墜井安全電梯”的創意發明正準備申請國家專利。
令人稱奇的點子不斷
“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,并表示對女兒的發明一點也不吃驚。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!”學校科學老師楊建軍也表示,參加機器人興趣小組活動時,別的同學都按老師的要求按部就班操作,梁榆姍卻經常利用學到的知識,想出一些連老師都稱奇的點子。
現在梁榆姍又有了新的創意,看到爸爸的汽車擋風坡璃因冷熱溫差老起霧,不得不經常擦拭,梁榆姍打算發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作感興趣,首先要學會尊重,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,科技創作對邏輯思維能力有一定的要求,當年級較小的孩子在實踐中出現迷茫時,家長一定要做好引導工作,幫助孩子完成創作。