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创新,就要特立独行

2021-08-24田春忆

发明与创新·中学生 2021年8期
关键词:广德韩老师磁感应

田春忆

如果你是第一次认识安徽省广德中学高二学生赵晨宇,一定会为他的“古怪”行为侧目:做课间操时,由于他特别认真,每一个动作都力争做到标准,在人群中显得“格格不入”;在他的课桌上,总是堆积着一些工具和让人“看不懂”的手工模型;平常的他性格内向、不善言辞,但只要你和他探讨学习上的问题,他瞬间就变得滔滔不绝……

这个在师生眼中“特立独行”的少年,凭借对科技创新的执着追求,取得了一项项优异的成绩。从不被理解到获得称赞,赵晨宇走过了一条艰辛而漫长的路。

相比于在同学之间受欢迎的青春小说、漫画书,赵晨宇更喜欢看与数学、化学、物理相关的书籍。渐渐地,他不满足于“仅仅是看”,而是尝试用各种材料将数学图形、化学分子结构或物理模型制作出来。一开始,他都是“凭感觉瞎做”,模型的外观往往“比较丑陋”。上高中后,随着知识的增加,他会先计算出模型的尺寸,再画出图纸,最后制作,模型也变得越来越科学和美观。

“赵晨宇热衷于制作模型,常常一个人一丝不苟地埋头捣鼓。他还喜欢把自己制作的模型摆放在课桌上,虽然有的让人‘看不懂,但只要你问他,他就会一一为你讲解:‘这个是化学的分子模型,那个是物理的弹簧模型……”语文科代表郑承竹对记者介绍道,“不过,大多数时候,很少有人‘光顾那些模型,但他并不太在意,依然默默坚持着。”

为了提高自己制作模型的水平,赵晨宇利用休息时间主动查找资料,深入研究。一到课间和放学后,老师上课用的电脑就成了他学习的利器。当其他同学都在午休或回家后,他却在上网搜索各种学习资料,在电脑上画出形态各异的函数图像,常常一个人边吃面包边研究。由于他经常使用电脑,对电脑的各项功能都非常熟悉,有时上课电脑出现了问题,老师都会请他帮忙解决。

在学习椭圆的相关知识时,有的同学不能很好地理解。如何帮助他们?赵晨宇想通过制作一种装置直观地表现椭圆的性质。比如,为说明“椭圆上的任意一点到两个焦点的距离之和为常数”这一性质,他设想先制作一个椭圆模型,再在模型的两个焦点处摆放两个乒乓球,这样从任意一个焦点弹出乒乓球,必定会经过另一个焦点。

“相比于抽象的理论,椭圆模型看起来更直观,更有助于同学们理解。”赵晨宇说,这次看似简单的尝试有效地提高了他的思考和动手能力。

赵晨宇的爸爸妈妈一开始并不赞同他把太多的精力放在科技创新上,因为他们认为“如果占用了太多时间,会影响文化课学习”。然而,物理老师韩先煌不这样认为:“我觉得很多学生有这方面的天赋,也很热爱科技创新,我们应该给予他们鼓励。”

2018年11月,广德市科技创新教育韩先煌名师工作室成立,以广德中学教师为主要成员,帮助爱好科技创新的学生圆梦。赵晨宇进入广德中学后,韩老师就发现了这棵好苗子,他邀请赵晨宇加入工作室的创新小组,带领赵晨宇一起做项目。

2020年国庆节,工作室在广德中学举办了迎国庆科学论坛系列活动。在该活动中,赵晨宇的探究实验——“矩形交变电流线圈内部磁感应强度的变化规律”获得了第一名。

谈起这个作品的灵感,赵晨宇表示,在物理课上进行磁感应强度的相关实验时,他发现将一台小电风扇放在矩形线圈内部并不断移动风扇的位置,风扇在线圈中间不转动,在线圈边缘转动。为了更形象地体现线圈中磁感应强度的变化,他又将与小线圈连接的小灯泡放在矩形线圈中央,发现小灯泡发亮;匀速向边缘靠近时,小灯泡的亮度逐渐增强。由此他初步得出结论:磁感应强度变化率在线圈中央最弱,越往四周越强,且增强的速率不断加快。

有了这个发现,赵晨宇进一步思考:能否对矩形线圈内部的磁感应强度变化规律进行定量描述?

“最开始我认为只要用传感器测量电压的变化就行了,后来发现把传感器放入线圈内仪器基本不显示。”赵晨宇不得不另想办法。

在接下来的研究过程中,一个个困难接踵而至:他尝试进行公式推导,但折腾了几天都没有头绪;研究的时间和学习冲突,他不得不挤时间补上落下的学习任务……最后,他通过将小线圈放在坐标纸的不同位置,测出了对应位置的感应电动势大小,用数据直观地印证了自己的设想。

在此基础上,赵晨宇还进行了拓展实验。他将小灯泡放入矩形线圈中,用金属网罩罩住正在发光的小灯泡,发现小灯泡虽然亮度变暗,但仍然发光。“该实验不仅证明了网罩不能屏蔽交变磁场,也解释了电话信号在隧道中较弱的原因。”

实验报告完成后,赵晨宇带着它参加了2020年廣德市青少年科技创新大赛,获得一等奖;接着参加2021年宣城市青少年科技创新大赛,又获得一等奖。接连的喜报让爸爸妈妈渐渐改变了他们当初的想法。

在同学眼中,赵晨宇最鲜明的优点就是乐于在学习上帮助他人。对此,赵晨宇笑着说:“当帮助别人解决问题时,等于自己又思考了一遍,如果又能很好地表达出来,说明自己真正理解了这个问题。”

通过加入韩老师的创新小组,赵晨宇各方面能力都得到了提高,尤其是表达能力。这个在妈妈眼中极度腼腆、不善言辞的孩子,“居然也能有条有理地向别人表达自己的观点,这让我非常惊讶。”赵晨宇的妈妈高兴地说。

其实他妈妈不知道的是,早在参加2020年广德市青少年科技创新大赛时,赵晨宇的表现就已让同伴刮目相看:在作品展示环节,当观摩老师询问作品的一些问题时,其他组员介绍相关原理的用词不对,一旁的赵晨宇十分着急,最后他干脆直接上前,快速且清晰地对老师的问题进行了解答。“由于当时较激动,在旁人看来,我就像是在和老师吵架。”赵晨宇不好意思地说,“不过,也正因为有了这些经历,我才会快速成长。”

在韩老师写给记者的有关赵晨宇的推荐语中有这样一句话:“一个中考成绩勉强达到广德中学录取分数线的学生。”上高中以前,赵晨宇的成绩并不拔尖,然而现在,通过坚持不懈的努力和研究,他每次的考试成绩都名列班级前茅。

“这样的学生‘后劲很足,他将科技创新与高考衔接得很好,让科技创新在我们这所省示范高中也有生命力。”韩老师笑着向记者说道。

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