探究身边科学点亮创新思维

作者: 贺泽荣;阳晓婷

据调查,2005年全国有超过2 500万的学生参加了青少年科技创新大赛,可见科技创新已经受到了广泛的关注。

“校园科技活动”成为许多学生日常生活中的一部分,他们凭着对科技的执着与热爱,在老师的指导下,进行着各种科技创新活动,并发明了许多实用价值很高的科技作品。

“校园科技活动”的方法多种多样,但从总体上来说可以分为以下四大类:探究类、调查类、实验类、技术发明类。

探究类和调查类

探究类是指学生运用现有知识,借助一定的工具,通过一定的方法、手段研究未知物。调查类则是通过对大量现象的观察和数据分析,寻找隐藏在现象之内的本质规律。由于这两种方法在实际操作中能互为补充,所以在“校园科技活动”中,探究和调查通常结合在一起使用,而且也是最常用的两种方法。

湖南省长沙市第一中学祝子雄同学很喜欢用随身听听音乐,在一次偶然的检查中,他发现自己的听力受到了损伤,他马上想到可能是经常听随身听的缘故。他通过自己的调查和研究终于发现随身听有害于听力,他所选用的正是探究类和调查类相结合的形式。

在研究过程中,祝子雄首先对听觉原理进行了研究。

在我们的耳蜗里,有一种长着许多纤毛的听觉细胞,纤毛整齐地排列着,有点像刷墙用的排刷,这种细胞就叫“毛细胞”。这些“毛细胞”能将声音的刺激转变成神经冲动,神经冲动沿听觉神经传到听觉中枢,使我们产生听觉;同时,它还能向外耳道发射很微弱的声能,这种声能就叫耳声发射。有些人就是因为损伤了这些非常重要的毛细胞才导致耳聋的。

在毛细胞受到损伤的早期,它的耳声发射就会发生改变。

接下来,他在同学们中间做了个试验来证实随身听是否会使耳蜗中的“毛细胞”受到损伤。

本试验是用听力计与耳声发射仪检测85名初中生(其中63名长期使用随身听,25名未使用过)的耳声发射和听力图。发现试验组(长期使用随身听的学生)的畸变耳声发射异常率是对照组(未使用过随身听的学生)的3.8倍,而在畸变耳声发射异常的22人中,有2人听力图异常。由此证明:畸变耳声发射图能检测出耳蜗毛细胞的无临床症状的早期病理改变。有学者研究表明:早期发现的毛细胞受损,停止损害则可能不会出现临床症状。因此,早期检查发现无症状的毛细胞损害,有可能预防耳聋的发生。

通过研究,他不仅证实了随身听会损害听力,而且在调查中发现87.6%的城市青少年学生在使用随身听,其中约有17%出现无临床症状的早期毛细胞病变,约1.5%出现轻度噪音性耳聋。针对这一现象,祝子雄同学还提出了中肯的建议。

(1)仍在使用随身听的同学最好去医院做听力图和畸变耳声发射图的检测,及早发现无症状的早期毛细胞病变,采取积极的方法预防和治疗。

(2)已经测出耳声发射有异常的同学一定不要再使用耳塞式耳机,最好使用喇叭听英语或音乐,并且要避免强噪声,还要避免使用庆大霉素、卡那霉素、链霉素等耳毒性药物。

(3)控制音量,尽量将音量开小点,以同时能听到别人说话为宜,而且每次使用随身听的时间不要超过半小时。用后有耳鸣、听力下降、耳胀等症状者最好不要使用随身听。

(4)建议政府有关部门要求生产厂家在说明书中提醒使用者,随身听有可能损伤听力,提醒使用者控制音量和持续使用的时间。

祝子雄同学的研究引起了社会上很多人的关注,他的研究报告《随身听导致听觉损害的早期检测》也在第19届全国青少年科技创新大赛中荣获了二等奖。

实验类

实验类是指学生针对生活中发现的问题,提出切实可行的实验模型,在老师或其他人的帮助下完成实验的操作,并从中获得知识和乐趣。这是“校园科技活动”中很实用的方法。

袁文杰是四川省长宁县双河镇犁头小学四年级的学生,他想到人们在使用电脑时,需要开、关许多外设电源,很不方便,于是想做一个电脑外设电源一点通,并用实验验证了自己的想法。

我这个“电脑外设电源一点通”的原理很简单:在电源插线板里加一个小小的电控开关,用一根USB线来为这个电控开关提供控制电流,而USB线的另一头,则接在电脑的USB接口上。当电脑关闭时,USB接口停止供电,引发电控开关关闭,从而关闭所有外设的电源。当人们启动电脑时,电脑就会自动接通所有电脑外设电源。关闭电脑时,只要在电脑的操作系统中选择“开始”→“关闭计算机”,电脑就会自动关闭所有的外设电源。

现在有了“外设电源一点通”,人们就可以很方便地控制这些外设的电源了。

这个实验的设计思路非常不错,效果明显,对电源插线板的改造也比较简单,原理也容易理解。唯一的缺点是这个改造后的电源插线板会占用一个电脑上的U SB接口,而目前大多数的外设产品,使用的也是U SB接口,这样可能会引起U SB接口资源紧张。

技术发明类

技术发明类是青少年科技创新大赛中一个主要的类别。由学生自由发挥设计,亲自动手制作出自己的科技作品。这样不但可以培养对技术发明的认识,同时还可以陶冶科技情操。

澳门工联职业技术中学的黄志权同学通过自己的设计,发明了“声控智能家居系统”,这个系统简单、廉价,除了智能功能以外,还有声控的功能,即使行动不便的伤残人士,也可以享受科技带来的好处。

我们利用家中的个人计算机作为控制系统。从市场上买回语音控制器,利用语音指挥计算机进行各种不同的工作。

另外,也可以通过光控电路、热感电路、红外线感应电路及烟雾感应电路等将屋内情况信息反馈给控制系统。计算机接收到这些信息,便能做出相应的行动,如调整灯光及空调温度,或激活一些安全程序。当接收到有火警或小偷的信息时,计算机可自动拨出求救电话,或发送电子邮件。若家中的计算机与网络联通,我们便能够随时随地知悉、监控家中的情况,遥控家中的任一设施。

声控智能家居系统安装了一些太阳能装置,以达到节省能源的目的,还使用了无线技术,减轻了控制器的重量。

黄志权同学通过这次发明创造,不但学到了丰富的电脑知识,同时也体会到了科技发明给自己带来的无穷乐趣。