懷柔北房鎮中心小學是一所普通的鄉村小學，這里四名五年級學生設計的智慧書桌模型獲得了國家專利局頒發的外觀設計專利證書。這款書桌能語音控制升降，提醒學生歸納物品，還隱藏著一個坐姿矯正器。

一間不鎖門的實驗室

在學校勵耘樓二層樓梯轉角的第一間教室，記者被里面熱鬧的討論聲吸引——學生們三個一組、五個一群，拿著各式各樣的電子元件、小型儀器，在這間實驗室里一邊討論一邊組裝。

【資料圖】

記者在這里見到了此次榮獲外觀設計專利的“科研團隊”全部成員：五年級六班的史悅鑫、于晨曦、李多和趙雨涵。他們面前擺著一個科技感滿滿的模型，這就是他們的專利作品——智慧書桌。桌子長寬約15厘米、高約20厘米，純白色的桌面上拼搭著木質書柜，書柜格子里有不同顏色的提示燈。書桌背后延伸出的線路通向一側的外接主控設備盒，盒子里裝滿了各種電子元件。通過語音控制，書桌能自動升降，還可以提醒學生歸納物品、自動開關坐姿矯正器。最近，他們正忙著對已經拿到國家設計專利的智慧書桌進行優化。

視線離開智慧書桌，記者發現這間小小的實驗室里琳瑯滿目。正對大門的是一臺旅行箱大小的3D打印機，外形好似一臺大號烤箱。透過玻璃門，可以看到里面干凈的操作臺面。一根細線從頂部伸出，延伸到旁邊的卷軸上，這根塑料細線就是可融化的打印原料。3D打印機北側擺著一臺碩大的激光切割機。實驗室正中放著四個大書桌，方便學生們分組工作。書桌旁的柜子上陳列著不少待組裝完成的小型無人機、游樂園門禁裝置、小型房屋模型等。

下午放學之后的一小時是全校社團活動時間，其中科技社團活動時間安排在周三?？紤]到實驗室太受歡迎，每天中午12:30至1:20的時段，如果孩子們不想午休也可以到實驗室來。而且，這間實驗室隨時敞開，不鎖門。

日復一日，孩子們對科技制作的熱愛在這間小實驗室里萌芽。

校園生活中發現“金點子”

種下一顆熱愛科研的種子，提供一間小小實驗室，孩子們生活中的一些靈感都有了落地生根的土壤。

獲得國家專利的“小科研團隊”成員都參加了學校特色的科創教育“人工智能+編程”課程。在課上，孩子們各懷創意：“近視的同學很多，能不能自助檢測視力？”“放假班里沒人了，能不能設計個機器自動給班里的植物澆水？”“學習時間不好分配，能不能有個機器人輔助我們學習？”大家都渴望著用所學知識把自己的靈感轉化為實際應用。

“智慧書桌的設計初衷很簡單，就是為了提升學生的學習舒適度，創意適合這一年齡段的孩子動手操作。”信息科技教師劉煜說，史悅鑫最先提出了這個點子。當時班里有其他幾名學生也感興趣，他們就組成了“科研小團隊”。“4年級的信息技術課上，學生們已經掌握了編程和語音交互基礎知識，孩子們懷揣對科技制作的熱愛，啟動了這個小小的研發項目。”

可沒過幾天，設計圖剛完成，小團隊就碰壁了。“臺燈、燈帶、音響、抽屜、屏幕……設計草圖像一張難以實現的科幻畫，各式各樣的功能都集成在一張書桌上，已經脫離實際了。”看到草圖后，劉煜沒有澆滅孩子們的設計制作熱情，而是耐心指導，“要圍繞核心功能畫，畫出的東西要能實現，你們可以開展一次校園征集，看看大家心中的智慧書桌什么樣，了解清楚大家的實際需要。”

幾個人分工協作，挨個咨詢身邊的同學，還在微信群里征集意見。“大家的問題集中在平時愛丟三落四、課桌高度不好調節上。”趙雨涵說，“通過調研，我們制定了最終目標，通過語音交互，實現課桌高度自動調節、物品收納自動提醒、坐姿矯正器自動開合三個核心功能。”

設計工作中大家各司其職：程序設計由踏實穩重的史悅鑫擔當；于晨曦、李多、趙雨涵負責前期調查、查閱資料；最終的搭建則由大家共同完成。

遇到難題絕不放棄

獲獎后，小科研團隊的成員們成了校園里的明星，但他們自己知道這背后需要付出多少汗水。

捋清了設計方案思路，操作過程也不是一帆風順，沒過多久，“研發”就遇到了難題。

“模型結構小巧，主要靠手工制作，最適合的制作材料就是硬紙板。”李多和于晨曦提出了對制作材料的建議，但上手后兩個人就發現，因為手勁兒小，厚紙板裁不動。

史悅鑫和趙雨涵為書桌機械升降設計的齒輪結構也出了問題。齒輪和齒輪咬合，再由電機帶動，這樣的機械設計結構有點復雜。此時還有一個大問題等著小團隊解決：齒輪和硬紙板該怎樣結合？重重難題讓制作陷入僵局，幾名學生一籌莫展。

就在一次課間喝水時，史悅鑫注意到了礦泉水的瓶蓋。逆時針擰動，瓶蓋便會上升，順時針擰動便會下降。史悅鑫眼前一亮，興沖沖地將這個可用于機械升降的點子告訴了劉煜，剛巧學校新采購的3D打印和激光切割機到貨，制作一個可由電機帶動的螺紋部件不就解決問題了。這個創意很快實現。

“書桌我們也想用3D打印機制作。”“書柜是不是可以用激光切割機制作呢？”設計團隊對這幾臺新來的“大家伙”愛不釋手。他們學會使用后，很快打印好塑料書桌和木質書柜結構。

完成拼搭的同時，程序代碼也編寫完成，大伙兒自信滿滿。通過一個小小的外接掌控板，聲音信息被轉化為數字信息，驅動小喇叭播放提示音并讓課桌動起來。眼看智慧書桌即將搭建完成，掌控板的不穩定性又讓大家犯了難。

“說完‘你好’，有時智慧書桌的反應時間要好幾秒。”四名學生又開始研究語音識別板，上網搜各式替代品、研究其他語音識別設備、掌握其中原理……經過刻苦鉆研，幾個人成了小專家。最終，他們通過學校劃撥的“科研經費”采購到了心儀的語音識別板。

兩個月完成專利申請書寫

“桌子太矮了，寫字不舒服”“書桌高度可以調節，請說出您的身高”……通過人機簡單對話，書桌的高度抬升到預定標準。在春季學期即將結束時，功能完備的智慧書桌正式亮相。

這件作品集合團隊的各式“腦洞”，孩子們興奮不已，北房鎮中心小學黨總支書記張建新也格外驚喜。“這件作品完工了，還能不能產生更大的教育效果？比如嘗試申請國家專利，爭取更大的認可，也讓孩子們體驗一下申報過程。”小團隊進入到緊鑼密鼓的專利申請文書撰寫階段。

“國家專利的申請文書寫作繁瑣，需要準備的素材龐雜，這是對孩子們的一次考驗。”劉煜也是摸著石頭過河，從國家專利局的官方網站一點點摸索，實在不懂的就咨詢有過申請經驗的外校教師。

設計團隊成員利用假期時間集中在學校的實驗室完成了《外觀設計專利請求書》《智慧書桌研究報告》的書寫，再由劉煜提供指導，并做匯總、格式調整等工作。在這個過程中，最難的部分是“科技查新”，他們需要對大量的同類產品進行調研，并列舉出智慧書桌的獨特之處。此時，擔任學校科技副校長的中國科學院大學教授、中科院高能物理所研究員彭光雄為孩子們提供了指導。前前后后修改完善，專利申請書寫歷時兩個多月完成。

“小小科學家”課堂

總結起獲得國家專利的關鍵，史悅鑫說，“智慧書桌的每個細節都花了我們很多心血。控制書桌升降的3D打印螺紋部件以及隱藏式的坐姿矯正器是智慧書桌的關鍵部分，這是我們團隊的創新，也是制作中最難的一環。雖然獲得了國家專利，但目前這個書桌還只是一個模型，未來我們將對它加以改進，希望有一天它能應用到每一間教室里。”

“孩子們堅持下來沒有放棄，最終讓靈感成為現實，這是最打動我的地方。”作為帶隊教師，劉煜看到了孩子們的成長，也看到了孩子們對科研的熱愛。“科技教育最大的不同，就是在創意走向現實的過程中，問題會層出不窮，這需要孩子們一件件解決。在未來的人生中也是一樣，孩子們需要學會獨立思考，自己動腦筋把遇到的難題一一克服，哪怕解決得并不完美。對孩子們來說，這是科技教育最大的魅力。”

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