我们和智能药箱的“神秘”约会

邹慧琦 林祉欣 韦伶逸

由柳州高级中学学生林祉欣、韦伶逸、邹慧琦联合研制的创客作品《颗粒类药物智能服药箱》（以下简称智能药箱）在2015年全国通用技术年会上获得创客项目一等奖，并获2016年度广西青少年科技创新大赛二等奖。该智能药箱主要是针对老龄化背景下吃药人群的各方面问题而设计的，当使用者设定好吃药时间和每种药物的颗粒数目之后，智能药箱会在吃药时间到来之时自动数出患者需要服用的不同种类药片的颗粒数，并通过蜂鸣器来提醒患者按时服药。透过学生研发该项目过程的种种经历，我们可以体会到通用技术创客课程对学生创新能力培养的巨大作用。

缘起

邹慧琦：我在浏览新闻时偶然看到一篇报道中有这样一段文字：“据世界卫生组织预测，到2050年，中国将有35%的人口超过60岁，成为世界上老龄化最严重的国家……中国的老龄化拥有两个世界第一：一是老龄人口数量世界第一，二是老龄化速度世界第一。的确，世界上还没有任何一个国家，老龄化得像中国这么迅速。”读到这里，我的心有些发沉，我想到了我的爷爷奶奶和爸爸妈妈。人老了就会生病，生病了就要吃药，老年人常常因为生活中各种各样的事情而忘记了吃药，比如因视力下降而看不清药瓶上写的服药次数和颗粒数等。如果能设计一个智能药箱帮助人们按时准确地服药该多好！当我向我的同学说出我的想法时，很快就得到了林祉欣和韦伶逸的支持，于是我们决定组成一个团队来研究这个项目。

团队的力量

林祉欣：在我看来，智能药箱真的是一个“异想天开”的作品，原本以为至少要到2020年药箱这类产品才有可能出现真正的“智能”，万万没料到我们这些高中生竟然能够成为触发它的第一代“工程师”。

起初我们只是抱着聊天的心态跟老师提出了自己的构想。几天后，老师就把我们召集到一起，说要make the dream come true。霎时间，我们全都吓呆了。简直不可思议，那时的我们还没有真正意识到我们将成为一个研究团队，并且以我们当时的知识和见识，我们完全没有办法完成这样一件作品。但是，既然老师认为可行，我们也没有拒绝。只是，我的脑海中很快便冒出了一个又一个问题：我们要准备什么？怎么准备？怎么做出这个药箱？药箱要怎样才算是智能的？老师看到我们个个一脸“萌”态，便开始向我们发出各种各样的指令。老师让我们去调查中国老人的分布和发展趋势，于是，我们就去网上查找资料；老师让我们去调查老人的吃药问题，于是，我们就去敬老院和医院调查老人吃药过程中出现的各种问题……我们一直处于“接受任务—完成任务”的被动“研发”状态。渐渐地，身为组长的我开始意识到，这个项目的负责人是我们，而不是老师，老师不会代替我们来完成这项工作的，他们只是来帮助我们的。从那以后，我开始主动学习那些原来我未曾接触过的知识，绞尽脑汁地去思考如何组织我们的项目活动并不断完善我们的项目研究。

孤军奋战自然是行不通的。俗话说：三个臭皮匠，赛过诸葛亮。我开始频繁地跟两个伙伴沟通，慢慢引领她们走进并融入这个团队，进而明确一个观念：我们是一个研发团队，我们才是这个项目的主人！

当老师提议我们用这个项目来参加青少年科技创新大赛时，我们心里的弦绷得更紧了，对待项目研发的积极性开始飙升，同时也开始与同伴发生意见分歧，有时甚至是互不相让的争吵。每当此时，老师都会站在我们身边提醒我们：你们是一个团队，要学会包容和理解。

是的，我们是一个团队。最难忘的便是比赛前一天，我们又一起忙到了晚上11点多。然后，作为主辩的我，离开了团队，一个人走进了比赛场地等评委，身边全是各校精英。我不由得为自己捏出了一把冷汗。但是，想起我们这个团队的诸多努力，我的心开始慢慢释然：是的，我们努力了，尽力了！再后来，我开始与各校精英交流，了解到了更多的高科技产品，认识了更多可爱的伙伴。

发力和借力

邹慧琦、林祉欣、韦伶逸：当我们想利用所学的CAD知识（Computer Aided Design，计算机辅助设计，指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作）绘制我们构想中的装置模型时，我们被一些操作方法难住了。因为不能熟练使用CAD，我们只能先放下模型绘制工作，转而去摸索各种工具的使用，直至一个月后真正熟练掌握了CAD的绘图方法。在从绘图到实践制作的过程中，我们反复修正了许多原本不是很清楚的思路。比如在绘制桃形齿轮时，我们事先并不知道要选择多大的半径以及如何控制才能确保顶住药粒的凹形口与药盒的桃形底部的尖口对齐，于是就尝试多做了几个样式。然后我们来到学校的卡魅实验室，利用激光切割机将我们所绘制的几个样式图全部切割出来。闻着机器切割过程中散发出的木料的香气，看到我们的努力终于变成了真实的模型，我们越来越有信心将那些阻碍我们的问题全部解决。激光切割机是用不可见的光束代替传统的机械刀，可自动排版，具有精度高、切割快速、不受切割图案限制、切口平滑无需后续加工、节省材料等优点，为我们开展制作工作提供了极大的便利。再后来，转动的齿轮和药箱外壳的制作，我们也是用激光切割机完成的。除此之外，我们需要制作的零件还有很多很多，比如装药物的药盒、装步进电机的盒子、带动步进电机转动的小齿轮等等。这时，学校先进的设备再一次给我们提供了帮助。

老师说，我们可以用3D打印机来制作剩下的这些部件。在老师的帮助下，我们很快便如鱼得水地完成了所有部件的数字模型设计，接下来就可以去“见识”3D打印了。

第一次见到3D打印机，我们都怀着强烈的好奇心；等亲眼见识它如何工作以后，我们才知道小小的一个模型也要经过那么漫长的打印过程。3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同，只是它们的打印材料有些不同：普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机里边却装着ABS树脂、PLA（聚乳酸）和PVA（聚乙烯醇）等不同的打印材料。因此，普通打印机打印出来的是平面图形，而3D打印机打印出来的却是实实在在的物品。不管是卡通人物模型还是建筑模型，只要我们能在计算机上将它的数字模型设计出来，3D打印机就能把它变成现实。比如我们制作药盒用的是ABS树脂材料，这是一种无毒的简单材料，当打印机与电脑连接后，通过电脑控制，打印出来的材料一层层叠加，最终便可以把我们在计算机上设计的蓝图变成实实在在的药盒，而且制作出来的模型特别精美，可以完全“还原”我们的想象。看到第一件作品出现时，我们简直惊呆了。时代在不断向前发展，我们身边的高科技产品越来越多，3D打印机作为时代进步的标志，使我们不必再依赖传统的模式来手工制作各种部件。接下来，我们脑海中的那许多个小部件便在3D打印机的帮助下一个个顺利诞生了。

这个项目中最难的部分，是程序的编写和电路设计。我们求助于专业设计人员，并在老师的帮助下，一点一滴地完成了整个程序的设计。我们使用串口液晶屏幕控制程序、操作药箱，因此可以说，串口液晶屏幕便是该药箱的灵魂。我们将自己想象成需要这个智能药箱帮助的健忘的老年人，然后从自身的需要出发来确定设计思路和整个设计程序，比如我们假设自己一天需要在不同时段吃几次不同种类的药，因此我们知道必须创设一种装置来完成提醒功能，这便是蜂鸣器的由来：当程序启动，出药装置输出药物达到与设置的数量相符时，它就会自动响起。智能药箱最大的特点是能准确地数出药物的颗粒数量，这时我们用上了物理课中学到的光电门，very easy！

收获

林祉欣、邹慧琦、韦伶逸：当所需的部件都集齐后，我们开始组装。想着几个月来的努力即将变成现实，我们的心中满满的都是丰收的喜悦。现代化的设备为我们在制作的路上扫除了许多阻碍，我们也要竭尽所能地做好我们能做的一切。当药箱拼装完毕并测试成功时，我们仨是多么地兴奋，心中满满的都是感激。感激几个月来一直陪伴着我们的整个团队：我们仨，给予我们耐心引导的老师，给予我们大力支持的家长，给予我们热情鼓励的同学……

这一天，我们带着智能药箱来到了南宁，准备参加全区的创新大赛。比赛的前一天晚上，我们和老师聚在一起，不停地调试设备，并为彼此加油鼓劲。第二天，我们很早就来到了比赛场地——南宁科技馆，细心地准备并检查每一个细节。南宁科技馆是对外开放的，上午人潮如织，我们热情、主动、仔细地为前来参观的市民展示我们的智能药箱，得到了来自市民和参赛师生的鼓励。下午的答辩进展顺利，尽管没能获得一等奖，但我们对自己的表现感到十分满意。因为，重要的并不是我们得了几等奖，而是我们在创造发明的过程中各方面的能力都得到了提升。

在参与这个项目之前，我（韦伶逸）的内心曾经有过这样的顾虑：每天花费不少时间在这个项目上，会不会影响自己的学业成绩呀？然而事实证明，我在参与这次创新项目的过程中，不仅学业没受影响，反而学到了更多在书本里学不到的知识。有了这次的经历和体验，我相信以后我会更加注重创造创新，为提升自己的科学素养而努力。

信息化、智能化时代正在高速来临，我们这个小小发明虽然没有耀眼的闪光点，但是也有它自身的魅力，至少可以帮助人们更好地生活。我们还会对它不断改进，让它变得更加便捷、实用，比如：通过wifi与手机app连接，让设置和提醒更清晰更方便；内设一些健康小常识，更加符合当代人的需求；等等。

最后，我们想提醒同学们：智能科技离我们并不远，它往往就是你脑海中闪现的那一瞬的“天马行空”，抓住它，我们就能创造奇迹。让我们关注智能，智慧生活！

（本文系编者依据三位同学各自的自述整理而成）（责编白聪敏）