还记得前不久在我校举办的第二届民办中小学拔尖创新人才培养研讨会上,来自小初高三个学部的八位 “创新之星”吗?他们来到论坛,现身说法,以自己在创新领域的科研成果深深震撼着来访嘉宾。
他们中最小的只有10岁,最大的也只有17岁,却已经在各自热爱的创新领域取得了优异成绩:火星建筑、东风导弹、汽车模型、3D打印、未来之城、盲人学习机、颜色识别APP、无人机......他们的研究兴趣广泛,领域尖端,他们是二十一世纪学校冉冉升起的“创新之星”。
倪士博 四年级

我觉得元素很神奇,危险的氯和危险的钠放在一起,却变成了非常安全的氯化钠,也就是我们每天都会吃的食盐。
社团:搭建火星建筑
倪士博同学对地心引力和元素的奥秘一直非常感兴趣。在“搭建火星建筑”课题中,他对挑战提出了针对性的破解灵感:针对火星特点提出建筑属性;针对气压低提出密封加压;针对火星早晚温差大提出密封调温;针对缺水和建筑材料提出3D原位打印;针对缺少建筑人员提出运用机器人和人工智能......
在“搭建火星建筑”实施方面的挑战,倪士博也面临很多挑战:低重力引起宇航员骨质疏松和肌肉萎缩,太空辐射的防护,发射窗口短,宇航员的饮用水问题,与宇航员共存的可能生命......相信在兴趣的驱动下,倪士博同学能在航天创新之路上越走越宽广。
王驭尧 五年级

我发现氢弹爆炸时能量是不可控的,因此我想在今年的研究中继续研究如何实现可控核聚变。
小课题:
物体在水中沉浮的原因(三年级)
东风导弹的各主要部分及其原理(四年级)
可控核聚变(五年级)
对军事和航天感兴趣的王驭尧希望了解东方导弹的组成和原理、氢弹及原子弹的工作原理。四年级时,他在研究小课题《东风导弹的各主要部分及其原理》时形成了几项自己的发现:东方导弹中使用的是火箭发动机,原理虽然复杂,但是动画等形式可以让我们快速了解;原子弹是由热中子轰击铀235或钚238等重原子,产生核裂变反应造成质量亏损,释放大量能量;氢弹是由氢的两个同位素氘和氚在高温高压环境下,产生核聚变反应,生成氦,反应过程中有部分质量亏损,会释放大量能量;氢弹的爆炸需要在高温高压的环境下进行,其所需的温度只有原子弹爆炸时的温度才能满足,因此氢弹内部通常会装有一个小型原子弹。
带着“火星基地模型建造”的任务,王驭尧参加了全国青少年航天创新大赛。他建造的火星基地模型分地上和地下两部分,满足航天员的生活需求外,还可研究动植物在火星上的生长、火星大气、土壤、和地形等问题。在北京市近300组参赛队伍中,王驭尧获得了前五十名的好成绩。他的探索并未止步,接下来,他将在火星基地模型的建造中加入程序化控制结构,构思火星基地可持续发展的可能性。
吴越 九年级

看过很多和火星移民计划相关的展览,于是我成立了火星移民计划项目组。后来又了解到3D打印可以帮助同学做出心仪的作品,我又成立了3D打印社。
社团:
火星移民项目(八年级)
汽车模型项目(八年级)
3D打印社 (九年级)
“车模的底座是怎么做出来的,用激光切割可以制作出来么?”怀着好奇心,吴越在初二下学期成立汽车模型项目组,计划用3D打印技术制作模型。初二寒假,他自学了3D建模。开学后,他带领项目组成员制定计划,严格推进。在吴越的带领下,小组成员逐渐掌握了3D打印技术,并制作出汽车3D模型。初二下学期末,吴越同学小组作品获得了期末作品展示小组第一名。
有了3D建模的成功经验,吴越又组建了3D打印社,希望更多人了解3D打印。3D打印社成立后,他们先后开发了一系列礼品,“中国龙”成为3D打印社的拳头产品。未来,他们希望通过3D技术打印飞机、大坝等,让大家认识了解军机、客机及无人机,以及各种大坝内部构造、受力分析、材料选择的原因,让大家通过建模和3D打印从结构上认识大型工业品。
黄美雯 九年级

小组的每个成员都对城市规划、建筑设计、艺术审美很感兴趣,因此大家聚在了一起。过程中我们也克服了很多困难。
比赛:建设绿色增长为核心的电力驱动未来城市
黄美雯与同学们的项目“蜘蛛网-防城港市”在“未来之城大赛”中荣获中学组国家二等奖。
在比赛中,他们希望构建一个绿色增长、电力驱动、零排放、零污染、零浪费的未来城市。一个半月内,10位同学快速组队分工,讨论城市架构、发电方式、创造属于自己的未来之城,他们一遍遍优化城市构想,自行设计模型,撰写论文和编排展演。除了网上查找资料、头脑风暴、合理分工外,黄美雯和组员们还联系外援,与北京建筑大学学生沟通,了解整个城市的建造逻辑、特色方向的呈现方法,最终选定并呈现了“蜘蛛网式发电方式、上下两层”的搭建架构。
赵晨曦 十一年级

在国内,每年只有个位数的盲人学生会参与到高考中,我希望能改变这个现状。
项目:盲人化学学习机的设计
中国目前约有1700万视障人群。但是,用盲文表示的化学符号非常复杂,盲人学生需要花费大量时间记忆这些符号,这导致盲人学习化学非常困难。
几年前,赵晨曦被一位盲人撰写的关于声纳系统的论文所折服,他希望通过科研创新,改善盲人的学习环境,于是,他参与了“盲人化学学习机的设计”项目组,为盲人学生记忆化学元素、反应条件、物质状态、元素的原子序数、相对原子质量、元素得失电子能力、电负性等化学知识提供一套解决方案。
通过小组研发,他们的学习机设计通过语言播报、指针转动、位置凸起、亮灯等即时反馈,可以提高盲人学生的记忆效率,降低盲人化学学习入门门槛。“如何从设计到成品”是他们面临的挑战,赵晨曦希望继续和团队一起,研究用3D打印的方式建模,利用网络上模型复合来解决产品化的问题。
张知行 十一年级

我想把计算机和色觉识别结合在一起,然后来帮助生活中有色觉识别困难的人。
项目:颜色识别APP的开发&计算机深度学习的运用
张知行从十年级开始开发颜色识别器 app。他加入了由中国传媒大学教授作为导师的1v1科研项目,研究如何利用AI与计算机视觉相结合,帮助视障人群(盲人、弱视)更容易地感知周边环境,更轻松地生活希望帮助色觉障碍人士更好地分辨颜色。
在项目研究中,他学习了关于计算机视觉、深度学习、OpenCV、卷积神经网络CNN、YOLO等相关知识;在教授的指导下,开发了基于YOLOV8n的实时物体识别手机app,可以实时快速地通过手机扫描,识别周边物体并语音播报;他完成了论文《基于YOLO的目标检测及其在盲道识别上的应用》,正在发表排期中。
今年4月,张知行参与研发的颜色识别APP取得软件著作权许可,并成功被北京301医院眼科采用,作为色盲色弱患者门诊以及外地患者远程诊断使用,截至2024年10月20日,上线半年时间累积用户2100人。
段昱辛 十一年级

经济学存在于人类社会的各个层面,要多观察,将抽象的理论知识与现实生活联系起来,同时也不要停止探索的脚步。
项目:
“造膜绝水”浴垫方案设计
AI怎样影响劳动力市场和区域经济
段昱辛2023年1月参加北京市高中生创新峰会,作品“造膜绝水”浴垫方案设计获得北京市第三名。在这个课题中,段昱辛了解并关注到我国的老龄人口是在逐年增长的,这也警示我们需要更加关注老人居家安全。段昱辛和队友设计的“造膜绝水”浴垫使用防漏电材料ABS塑料,可以通过吸附进行回收实现环保循环使用,能够隔绝脚掌周围6cm的水,使范围内地面保持干燥,从而降低老人浴室摔伤的机率。
今年8月,段昱辛和队友参加NEC全美经济学挑战赛全球赛,获得团队全球金奖。他们的课题是《AI对劳动力市场的影响和政策建议》,在论文中,他们分析了AI对劳动力市场、垄断与单买方、生活水平与收入分配、经济增长等方面的短期、长期影响,并提出了相应的政策建议。
葛国盛 十二年级

我其实很早的时候就上过网课,但发现很多时候网络不好,导致网课体验不佳,所以我就想解决这些网络上的问题。
项目:
无人机
光纤激光器在通讯工程方面的运用
电子通信研究
从初中到高中,一直对理工学科怀有浓厚兴趣的葛国盛手头项目不断,交错推进:无人机设计从半成品、手动控制到全自动,他熟悉了相关工程的优化之路;通过对光纤通信、激光器原理及光传输损耗的研究,他了解了光纤激光器在通讯工程方面的运用;通过对电子通信项目的研究,他探索着通信领域的前沿技术。他参加“未来太空学者大会”,获得全国一等奖。
Science Technology
八位“创新之星”是我校创新人才的优秀代表,还有更多二十一世纪拔尖创新人才“新苗”在兴趣驱动、课程培养和家庭浸润的环境中茁壮成长。通过系统构建和优化科学课程,依据学生年龄和能力发展特点选取不同的方式培养,并根据最新变化不断调整和探索新策略,更多二十一世纪学子将拥有优秀的科学核心素养和在未来脱颖而出的能力基础!