宋庆玲少年儿童发明（翻遍宋庆龄少儿发明奖的获奖作品）

最近和大家分享了很多科创类的干货，包括科学启蒙、科创赛事等等。但科普后就有姐妹好奇：

科创赛的形式，是和编程、数学完全不同的，既没有明确的规则，也没有真题可以练，那孩子到底要怎么才能学好科学、准备好一场科创赛呢？

为了让大家更直观地了解科创赛的核心，我翻遍了历年来的全国科创赛事获奖作品，给大家详细讲讲：科创比赛到底比什么，又要怎么培养孩子的科创能力。

01

因为关注我的朋友的孩子大多在低年级，所以今天选了零门槛的“宋庆龄少年儿童发明奖”这个比赛（也是国家白名单重点赛事），和大家聊聊科创发明赛的核心思路。我很喜欢这类比赛的原因有两个：

第一是不设限，你可以在比赛中看到任何领域、任何形式的作品；

第二是重创意，作品不一定要用多“高大上”的科技，但对孩子的观察视角、要解决的社会问题更为关注。

所以你能看到，很多小学三四年级的孩子，也能在比赛中获奖，这是孩子独有的获奖水平的体现。下面就来分享几个获奖作品：

01、“向前看”的后视镜

它的诞生背景很有意思，白同学发现，爸爸在开车经过狭窄的山路时，只要对面有来车，就会往右靠，但又因为右前方有盲区看不见路况，很容易就会刮蹭到车子。

为了保护家人和车子的安全，她就用凸透镜和棱镜，设计了一个能看到盲区的后视镜。

别看它的结构好像很简单，但里面的核心部件五棱镜，用得是恰到好处。下面就来给大家讲讲原理。

在开车的时候，如果想看到右前方的盲区，最简单的方法，就是拿一面镜子，把右前方的光线垂直地反射到主驾驶位。

但问题来了，只要平面镜的角度稍微改变，那么反射来的光也会跟着改变，而在颠簸的车子上，是做不到让镜子保持不动的。

所以，白同学想到了用五棱镜来解决这个问题。它的特点就是，无论镜片的角度怎么变，永远能把前面的光以90°的光路反射出来。

问题又来了，这么小的五棱镜，能反射到的景象也很有限，要怎么看到更多的盲区呢？

为了解决这个问题，白同学在前方安装了一个凸透镜，利用光线汇聚的原理，很好地扩大了五棱镜的视野。所以最后的镜体结构，就长下面这样。

​从实际效果图里我们也可以看到，车右前方的景象已经很完整地出现在了五棱镜中，很好地解决了视野盲区的问题。

​能在不用电、不费钱的条件下，用最基础的原理制作出这么实用的工具，这个创意和基本功，以及“保护安全”的理念，非常值得我们点赞。

02、植物版空气净化器

这个看上去普普通通的盆栽，却拿下了第十三届宋少的金奖。

它就是由两位初中生发明的“植物景观空气净化装置”，背后藏着许多解决空气污染的小巧思，很值得给大家逐个讲。

如果你仔细看盆栽的外表，就会发现水箱的旁边有个白白的装置，它就是盆栽净化空气的第一关——气泵。

​这个气泵会将周围的空气灌进盆栽的水体里，把空气中的颗粒物、甲醛这类常见的污染物过滤掉，完成“水下净化”。

第二关，就是土壤。在盆栽的中层放了许多硅藻土和沸石，它们都有一个特点：多孔，吸附强。

​所以在空气上升到土壤层的时候，污染物就会受到第二次过滤，完成“土壤净化”。

最后一关，就是植物。它不仅会吸收空气中的二氧化碳和甲醛，还能抑制藻类植物的生长，完成“茎叶净化”。

​平时家里不起眼的盆栽，却摇身一变成了天然的空气净化器。虽然净化范围有限，但还是用简单的设备带来了不一般的观赏性和清新空气。这种从100%到101%的改造思维，以及“保护环境”的理念，真的很值得孩子学习。

03 省力楼梯

这是我心中的“带娃爬楼神器”。发明者观察到，带着孩子的妈妈和拖着行李箱的人们，在爬楼梯的时候，就要把孩子抱起来或是把箱子拎起来，这会特别费劲，于是他就设计出了这个省力楼梯。

​楼梯看上去和平常的没啥两样，但内部其实大有乾坤。

每个台阶下面都装备了强力弹簧，能在支撑50KG重量（正常儿童及拉杆箱重量小于50KG）的情况下不变形。当大人带着孩子踩到第一个台阶时，由于重量超过了50KG，所以台阶就会下降。

​而当大人迈到第二个台阶时，在第一个台阶上的孩子就会因为重量小于50KG，被弹簧“托”起来，托起的高度就刚好和被大人踩下的第二个台阶形成了一个平面。

所以对孩子来说，就像是在走平坦的路，可以毫不费力地来到第二个台阶上。

这个发明的核心部件虽然简单，但却巧妙地做到了省力的效果。

​值得一提的是，这个发明出现在2015年，而国外出现类似发明的时间，是2017年。

▲乔治亚理工和艾莫利大学▲

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可以说，孩子对改变世界的创造力和新颖性，其实是完全不输大人的。只要基本功够扎实，孩子也能用简单的设计，做到“辅助生活”的效果。

02

还有很多作品我放在文末资源里，大家可以点“赞”就可以一览小朋友们的创意，也会为你辅导孩子提供一些积极的灵感。

我也跟孩子在上的德拉科学课的老师深入聊过科创赛的参赛要点，印象很深刻的一点便是要鼓励孩子先形成深入、全面的科学思维，这需要潜移默化的沉浸和学习，才能让孩子从小打好这个基础。▼

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我一直觉得科学在小学阶段，其实就是探究式项目的系统学习，通过老师的巧妙引导，学生的思维火花，让孩子能够达到像肌肉记忆一样，把科学思维融入到自己的思考模式中，只有这样子，火花和灵感，才能产生极大的影响力。

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就跟牛顿如果没有基本的知识底子，苹果树下掉下来一个苹果，对他来说是一点意义都没有的，也因为他是那样的牛顿，所以苹果才让他发现了万有引力。

我结合孩子在学的科学课，跟你们聊聊我是如何从中去找孩子知识点的原型，父母可以像课堂上的老师学习什么，要怎么给孩子讲好这些科学知识，又能用它做些什么。

01、反射与折射

刚才讲到的“扫盲”后视镜，总共用到了两个关于光的原理，一个是棱镜的反射作用，而另外一个原理很容易被忽略掉，那就是透镜的折射作用。

我们都知道，光射入不透光的物质就会发生反射，而如果射入另一个透光的物质中，就会发生偏折。

最常见的就是将筷子插入水里，从杯子的侧面观察，筷子就像断掉了一样。

​又比如渔夫在捕鱼的时候，需要瞄准鱼的下方才能精准命中，也是应用了折射的知识。

了解完光的折射，我们就可以来讲讲透镜了。大家一定见过放大镜、老花镜和近视眼镜，但细看之后，你会发现它们都不是直直的平面镜面，而是有一定弧度的曲面，这里就来聊聊最常见的凹凸透镜。

仔细观察凸透镜，你会发现它的镜片是边缘薄，中心厚的。

​那它有什么作用呢？就是把折射的光线靠拢到一点上，达到光线会聚的效果。

我们常用的放大镜、老花镜、相机镜头，其实就是凸透镜。

而凹透镜，就是凸透镜的反面，边缘厚厚的，中心则很薄。

​它的作用和凸透镜相反，就是把光线发散出去，成的像也总是比原来的物体要小。

像我们常用的近视眼镜，就是用凹透镜来做镜片的。

​看到这里，你是不是觉得凹凸透镜也太好区分了，那么来看下面这张图，它是凹透镜，还是凸透镜呢？

​是不是有点懵了？让我们回到透镜的定义：边缘薄，中间厚的，就是凸透镜，反之就是凹透镜。再来看这张图，中间厚，两边薄，所以就能确认它是凸透镜了。

​而这一款凹凸透镜，也是被用在了后视镜的发明中，把盲区的景象汇聚到棱镜上，达到扩大视野的作用。

​我们可以看到，即使是再复杂的镜片，其实都离不开反射和折射这两个基本原理。

02、吸附与过滤

在上面的盆栽发明中，能让空气被净化的，其实就是两个原因：①杂质被吸住了 ②大颗粒被筛掉了

起到这两个作用的，就是盆栽里的土层和植物。其实日常用到的空气净化器，也是这个原理。只需要一片滤网、一个小排气扇、一个箱子，我们就能在家制作出简易版的空气净化器。

首先，在箱子上开几个孔，让空气能够被吸进来。

​然后在箱内放置一张滤网，把空气中的大颗粒杂质给吸附住。

​最后，就是在滤网的顶部安装好排气扇，把过滤后的空气排出来。

​打开开关，空气第一时间会“横冲直撞”地进入滤网中，分子间的作用力会让空气中的部分颗粒和滤网粘在一起；

​然后滤网会把大颗粒物拦截在纤维层外，最后排气扇把简单过滤后的空气排出。

▲被拦截的颗粒物▲

​这就是过滤器的基本原理，很适合带孩子动手做一做，还能了解混合物和纯净物的概念。

03、弹力的作用

刚刚讲到，省力楼梯的核心部件就是弹簧，它和橡皮筋、软糖一样，都属于“弹性物质”的一种。它们的知识，也很值得给孩子讲讲。

就拿橡皮筋举例，首先，被拉伸时可以变得又长又细，当松开手后又会恢复原状，这就是它的“弹性”在起作用。

​而当皮筋被拉伸时，形状上发生的改变，就被称作“弹性形变”。

​拉动皮筋时，还可以感受到它对我们的手也有一股反向的力，这就叫“弹力”。

这里有个很重要的知识点：弹性形变的大小，会影响弹力的大小。也就是说，橡皮筋拉得越长，它回弹的力度就越大，我们的手就越痛。

我们可以用一只小船，让孩子更直观地了解形变和弹力的关系。

把橡皮筋的一头绑在螺旋桨的轴上，把浆轮转上一圈再松手，能看到小船的浆轮短暂地旋转了几圈就停了下来。

​如果把浆轮转上四五圈，船底下的皮筋也会有更大的形变，那么松手后的驱动力也会更大。可以看到，这次浆轮转动的速度更快，持续的时间也更长了。

​聊完弹力，再回过头看这个省力楼梯，是不是瞬间能够明白它的运作原理了呢？

03

一轮介绍下来，大家应该也会发现，科学和科创赛其实并没有那么遥远，甚至可以用“接地气”来形容。

没错，科创其实就像搭房子，有简朴实用的小小平房，也有华丽大气的高楼大厦，但它们的本质，都是一砖一瓦的堆砌。

即使过了几百年，我们依然会用光的反射原理，探测每个元素的属性；会把基本的过滤技术，应用到半导体工业中；简单的弹力，也成了高精度的运动感应技术的基础。

这些孩子从小就在学的知识，并不会“变老”，而是陪着孩子一直成长，支撑他到达更高更远的地方。打好科学基本功，慢慢来，反而会更快。

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另外，关于我家孩子在上的德拉科学课，这个我上个月推荐过，是帮助孩子提高科学思维，中科院团队创立，科学老师带的小班直播授课，带孩子做科学实验的同时，辩证、发散、全面提升科学能力。

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每个孩子，都有着发明家的潜力，相信每一个认真积累的科学知识，都会在未来某个瞬间，大放异彩。

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作者萌芽，学龄前家庭教育品牌【小芽启萌】创始人，全球婚姻疗法和情绪训练权威机构约翰戈尔曼的首位中国弟子。专注于早教启蒙和亲子沟通，是百万妈妈信赖的育儿号。

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