在“試錯”中前行

田春憶 秦銀銀

在湖南省長沙縣第一中學段賢清創(chuàng)客工作室內(nèi)，一項名為“基于5G網(wǎng)絡(luò)交通信號燈故障智能更換預(yù)警裝置”的創(chuàng)新作品占據(jù)了“C”位。它功能多樣，實用性強，可180°旋轉(zhuǎn)，能應(yīng)對各種交通信號燈失靈的狀況，它的主人之一便是該校高二學生王子燁。

高一報名參加了段老師的創(chuàng)客班后，王子燁每周都會來這里學習知識、搗鼓作品，有時甚至忙到深夜。休息之余，他也會關(guān)注其他同學的作品，看看他們有哪些新發(fā)現(xiàn)，并從中學到一些新東西。

自從接觸了科技創(chuàng)新，王子燁從以前的沉默寡言變成了現(xiàn)在面對鏡頭時的滔滔不絕，在一次次與作品的磨合中不斷“試錯”、不斷進步，創(chuàng)新思維和能力逐漸得到加強。

在創(chuàng)客班里尋找樂趣

從小，王子燁就對世界充滿了想象，為了滿足自己的好奇心，他經(jīng)常瀏覽科技方面的新聞，閱讀科幻小說、推理類書籍，或拆開家里的物件，探索它們的內(nèi)部構(gòu)造。但囿于當時有限的學識，他無法完全弄明白其中的原理。

高一時，聽說數(shù)學老師段賢清的創(chuàng)客班正在招生，王子燁第一個報了名，并成為創(chuàng)客班的班長。在那里，他首次接觸3D打印、開源硬件設(shè)計等內(nèi)容，經(jīng)歷了從“開了眼界”到“云里霧里”、再到能獨立完成老師布置的任務(wù)并發(fā)現(xiàn)其中樂趣的心路歷程。

“比如，3D打印課程對空間想象能力和創(chuàng)新能力的要求特別高，剛接觸建模時我簡直是丈二和尚摸不著頭腦，但學習一段時間后發(fā)現(xiàn)其實并沒有那么難，還挺有趣的。”

王子燁印象最深的是一次做3D茶壺時的情景。當時，學習完相關(guān)理論知識后，段老師讓他們自主打印一個葫蘆形的茶壺，同時要求茶壺內(nèi)部是中空的。這對于初次將創(chuàng)新理論用于實踐的新生們來說不是一件容易的事。

“一開始，我連葫蘆的形狀都做不出來，感覺特別難。后來好不容易做好了茶壺，又是實心的！在建模五六次、打印五六次、浪費不少材料后，最終還是完成了。”

這次經(jīng)歷不僅讓王子燁體會到了創(chuàng)新的艱難，激發(fā)了他超越自我的欲望，也讓段老師發(fā)現(xiàn)了他身上的特質(zhì)，即善于思考、善于鉆研、善于實踐。

“每隔一段時間我都會要求學生上交創(chuàng)意表，進行創(chuàng)意分享，在這個過程中，我發(fā)現(xiàn)王子燁最擅長提問題。能提出問題，就表明他具有創(chuàng)新潛質(zhì)。”段老師笑著介紹道，“‘基于5G網(wǎng)絡(luò)交通信號燈故障智能更換預(yù)警裝置就是他在進行創(chuàng)意分享時提出的。”

從交通堵塞中找到靈感

一次放學后，爸爸開車接王子燁回家時遇上了嚴重堵車，原來是路口的交通信號燈出現(xiàn)了故障。在等待交通恢復(fù)的兩個多小時內(nèi)，王子燁不禁思考：如果每次交通信號燈出現(xiàn)故障都要造成這么長時間的堵車，那得耽誤多少事？而且，交通信號燈損壞也存在安全隱患。能否找到解決這個問題的辦法？

在創(chuàng)客班的課堂上，王子燁向段老師提出了自己的想法。得到老師的認可后，王子燁便邀請創(chuàng)客班的兩位伙伴一起組成了研究團隊。

王子燁先是提議大家利用休息時間去學校附近的路口實地調(diào)查，拍攝交通信號燈故障的照片，分析、總結(jié)出現(xiàn)故障的原因;接著設(shè)計調(diào)查問卷，收集市民關(guān)于遭遇交通信號燈故障的經(jīng)歷及對這一問題的看法;最后和小組成員一起統(tǒng)計調(diào)查問卷結(jié)果。

調(diào)查結(jié)果顯示，交通信號燈發(fā)生故障的原因大體有以下幾類：長熄不亮，長亮不熄，電流、電壓不穩(wěn)定，被外力撞至傾斜。市民普遍認為，交通信號燈發(fā)生故障后，若得不到及時維修會對人們的出行安全造成極大威脅。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，結(jié)合學過的機械、編程方面的知識，王子燁提出：能否通過編程以及一些硬件設(shè)計一種裝置，以實現(xiàn)自動更換出現(xiàn)故障的交通信號燈，達到臨時指揮交通的目的？

說起來容易做起來難。“編程對邏輯的要求特別嚴格，稍不留神就會出錯。比如在確定交通信號燈多級旋轉(zhuǎn)角度時，需要不斷對其進行調(diào)試，才能使其達到理想的狀態(tài)，不然就會出現(xiàn)卡頓或無效的情況。”王子燁介紹，光是這一步的程序設(shè)計他就修改了十多次，最后經(jīng)過二十多次的測試，得出了理想的旋轉(zhuǎn)角度是88°～91°。

作品制作過程中，由于經(jīng)驗不足，自費買回來的零件要么舵機的力度與設(shè)計的力度不匹配，要么主板與其他元器件不兼容，導致舵機、主板接連被燒壞。為此雖然浪費了不少“財力”，但因為熱愛，加上是第一次制作創(chuàng)新作品，大家都毫無怨言。

最終，“基于5G網(wǎng)絡(luò)交通信號燈故障智能更換預(yù)警裝置”達到了預(yù)期的目標：當交通信號燈出現(xiàn)異常時，程序自動開啟，控制裝置底盤舵機、燈板伸縮舵機旋轉(zhuǎn)一定角度，通過舵機、滑塊軌道以及連桿裝置協(xié)同控制，自動更換主燈和備用燈;當裝置發(fā)生傾斜時，傾斜水銀開關(guān)組控制電流方向，位于交通信號燈頂部或底部的備用紅、綠雙色燈亮起;當傾斜度大于預(yù)設(shè)值時，正面的三個信號燈熄滅，只有頂部或底部的紅、綠雙色燈亮起。這樣無論在什么時候、處于怎樣的角度，交通信號燈都能正常工作。

在媒體關(guān)注下收獲成長

王子燁帶著作品先后參加了第37屆長沙市青少年科技創(chuàng)新大賽、燎原計劃——2020年第一屆青少年學科創(chuàng)造教育在線創(chuàng)新思維展示活動等比賽，都獲得了一等獎的好成績，其優(yōu)異的表現(xiàn)也引來各大電視臺、微視頻平臺、網(wǎng)絡(luò)媒體等紛紛采訪。

通過與不同的人交流、向媒體介紹自己的作品，王子燁變得陽光、開朗了許多。當和父母一起圍坐在桌前，看著電視中落落大方的自己時，他的內(nèi)心充滿自豪感。創(chuàng)客班里跟他同一年級的同學們大多因為種種原因而選擇中途放棄，只有他及少部分人堅持了下來，而時光也沒有辜負這群堅持夢想的人。

回想起在創(chuàng)客工作室學習的時光，雖然走了很多彎路，但王子燁從不后悔：“正如段老師所說，只有經(jīng)歷了‘試錯的過程，才能更好地進步。通過購買國內(nèi)外不同型號的同類產(chǎn)品，我也發(fā)現(xiàn)其中的差距，由此激發(fā)了我樹立‘創(chuàng)新報國的志向。”

對于未來，王子燁并沒有具體的規(guī)劃，“可能會從事與人工智能相關(guān)的工作”，但有一點他一直確信，那就是這段科技創(chuàng)新的經(jīng)歷對他的人生產(chǎn)生了積極的影響，他會因此在追尋夢想的道路上走得更穩(wěn)、飛得更遠。