在“试错”中前行——访湖南省长沙县第一中学王子烨

◆本刊记者 田春忆 秦银银

在湖南省长沙县第一中学段贤清创客工作室内，一项名为“基于5G网络交通信号灯故障智能更换预警装置”的创新作品占据了“C”位。它功能多样，实用性强，可180°旋转，能应对各种交通信号灯失灵的状况，它的主人之一便是该校高二学生王子烨。

高一报名参加了段老师的创客班后，王子烨每周都会来这里学习知识、捣鼓作品，有时甚至忙到深夜。休息之余，他也会关注其他同学的作品，看看他们有哪些新发现，并从中学到一些新东西。

自从接触了科技创新，王子烨从以前的沉默寡言变成了现在面对镜头时的滔滔不绝，在一次次与作品的磨合中不断“试错”、不断进步，创新思维和能力逐渐得到加强。

在创客班里寻找乐趣

从小，王子烨就对世界充满了想象，为了满足自己的好奇心，他经常浏览科技方面的新闻，阅读科幻小说、推理类书籍，或拆开家里的物件，探索它们的内部构造。但囿于当时有限的学识，他无法完全弄明白其中的原理。

高一时，听说数学老师段贤清的创客班正在招生，王子烨第一个报了名，并成为创客班的班长。在那里，他首次接触3D打印、开源硬件设计等内容，经历了从“开了眼界”到“云里雾里”、再到能独立完成老师布置的任务并发现其中乐趣的心路历程。

“比如，3D打印课程对空间想象能力和创新能力的要求特别高，刚接触建模时我简直是丈二和尚摸不着头脑，但学习一段时间后发现其实并没有那么难，还挺有趣的。”

王子烨印象最深的是一次做3D茶壶时的情景。当时，学习完相关理论知识后，段老师让他们自主打印一个葫芦形的茶壶，同时要求茶壶内部是中空的。这对于初次将创新理论用于实践的新生们来说不是一件容易的事。

“一开始，我连葫芦的形状都做不出来，感觉特别难。后来好不容易做好了茶壶，又是实心的！在建模五六次、打印五六次、浪费不少材料后，最终还是完成了。”

这次经历不仅让王子烨体会到了创新的艰难，激发了他超越自我的欲望，也让段老师发现了他身上的特质，即善于思考、善于钻研、善于实践。

“每隔一段时间我都会要求学生上交创意表,进行创意分享，在这个过程中，我发现王子烨最擅长提问题。能提出问题，就表明他具有创新潜质。”段老师笑着介绍道，“‘基于5G网络交通信号灯故障智能更换预警装置’就是他在进行创意分享时提出的。”

从交通堵塞中找到灵感

一次放学后，爸爸开车接王子烨回家时遇上了严重堵车，原来是路口的交通信号灯出现了故障。在等待交通恢复的两个多小时内，王子烨不禁思考：如果每次交通信号灯出现故障都要造成这么长时间的堵车，那得耽误多少事？而且，交通信号灯损坏也存在安全隐患。能否找到解决这个问题的办法？

在创客班的课堂上，王子烨向段老师提出了自己的想法。得到老师的认可后，王子烨便邀请创客班的两位伙伴一起组成了研究团队。

王子烨先是提议大家利用休息时间去学校附近的路口实地调查，拍摄交通信号灯故障的照片，分析、总结出现故障的原因；接着设计调查问卷，收集市民关于遭遇交通信号灯故障的经历及对这一问题的看法；最后和小组成员一起统计调查问卷结果。

调查结果显示，交通信号灯发生故障的原因大体有以下几类：长熄不亮，长亮不熄，电流、电压不稳定，被外力撞至倾斜。市民普遍认为，交通信号灯发生故障后，若得不到及时维修会对人们的出行安全造成极大威胁。

根据调查结果，结合学过的机械、编程方面的知识，王子烨提出：能否通过编程以及一些硬件设计一种装置，以实现自动更换出现故障的交通信号灯，达到临时指挥交通的目的？

说起来容易做起来难。“编程对逻辑的要求特别严格，稍不留神就会出错。比如在确定交通信号灯多级旋转角度时，需要不断对其进行调试，才能使其达到理想的状态，不然就会出现卡顿或无效的情况。”王子烨介绍，光是这一步的程序设计他就修改了十多次，最后经过二十多次的测试，得出了理想的旋转角度是88°～91°。

图2 王子烨在段贤清老师的指导下改进作品

作品制作过程中，由于经验不足，自费买回来的零件要么舵机的力度与设计的力度不匹配，要么主板与其他元器件不兼容，导致舵机、主板接连被烧坏。为此虽然浪费了不少“财力”，但因为热爱，加上是第一次制作创新作品，大家都毫无怨言。

最终，“基于5G网络交通信号灯故障智能更换预警装置”达到了预期的目标：当交通信号灯出现异常时，程序自动开启，控制装置底盘舵机、灯板伸缩舵机旋转一定角度，通过舵机、滑块轨道以及连杆装置协同控制，自动更换主灯和备用灯；当装置发生倾斜时，倾斜水银开关组控制电流方向，位于交通信号灯顶部或底部的备用红、绿双色灯亮起；当倾斜度大于预设值时，正面的三个信号灯熄灭，只有顶部或底部的红、绿双色灯亮起。这样无论在什么时候、处于怎样的角度，交通信号灯都能正常工作。

图3 王子烨向记者演示作品

在媒体关注下收获成长

王子烨带着作品先后参加了第37届长沙市青少年科技创新大赛、燎原计划——2020年第一届青少年学科创造教育在线创新思维展示活动等比赛，都获得了一等奖的好成绩，其优异的表现也引来各大电视台、微视频平台、网络媒体等纷纷采访。

通过与不同的人交流、向媒体介绍自己的作品，王子烨变得阳光、开朗了许多。当和父母一起围坐在桌前，看着电视中落落大方的自己时，他的内心充满自豪感。创客班里跟他同一年级的同学们大多因为种种原因而选择中途放弃，只有他及少部分人坚持了下来，而时光也没有辜负这群坚持梦想的人。

回想起在创客工作室学习的时光，虽然走了很多弯路，但王子烨从不后悔：“正如段老师所说，只有经历了‘试错’的过程，才能更好地进步。通过购买国内外不同型号的同类产品，我也发现其中的差距，由此激发了我树立‘创新报国’的志向。”

对于未来，王子烨并没有具体的规划，“可能会从事与人工智能相关的工作”，但有一点他一直确信，那就是这段科技创新的经历对他的人生产生了积极的影响，他会因此在追寻梦想的道路上走得更稳、飞得更远。

图4 王子烨（右）与段贤清老师接受媒体采访时的视频截图