自然态科技创新辅导之“巧手耕耘”

谭迪熬

题记

青少年科技创新辅导，是一项以科技创新活动为载体，全方位培育创新人才的工作。科技创新辅导教师如何把握好青少年身心发展的基本规律，促使学生在“自然态”科技创新活动中达到富有底蕴的成长，是值得探讨的问题。

1997年是我调到长沙市九中工作的第三个年头，一位爱好发明的初一学生引起了我的注意。他叫毛晨曦，多次到我办公室谈自己的发明想法，我觉得他的选题都不够新颖，就没有要求他进一步实施。当他提出要改进雨衣，防止雨水打湿裤管的构思后，我才鼓励他尝试制作。

毛晨曦买了几根塑料软管，准备将其剖开粘到雨衣下摆的边沿上，作为遮挡雨水与引流的水槽用。一天，在学校的制作室，他无意间拿起一根软管甩着玩，听到了“呜呜呜”的声音。毛晨曦觉得很奇怪，立即停下来思考，初步认为声音是甩动时软管子端在空气中产生振动而发出的。他随即告诉我，是否能利用这个小小的“发现”，发明一种新音乐玩具呢？我及时表扬了他这种善于观察、勤于思考的好习惯，支持他深入探究。于是，我和毛晨曦就这一发明课题，开始研讨和实践。

我们买回一大堆粗细不同的塑料软管，一有时间，师生俩就拿起软管甩动，边观察、边思考，想找到突破口。可弄了好一阵子，每根软管都只能发出单一的声音，研究毫无进展。

有一次，师生俩发现，没有甩动的一端管口能吸进小纸屑。这股气流是怎样产生的呢？这时我们才意识到，以前认为的管子发声原因可能是不正确的。管子发声的部位到底在哪儿呢？通过反复试验，我们将甩动管子的手不断向握住管子的另一端末的手靠拢时，声音渐渐减小;当两只手靠拢时，无论怎样甩动管子的另一端，都没有任何声音，由此发现声音是由两手间的管子发出的。

为了科学地解释这一现象，我带着毛晨曦到图书馆查找有关资料，还多次请教相关专家。通过一段时间的努力，师生俩确认这种现象的产生涉及的是流体力学中的伯努利原理。简单地说，管子发声的根本原因就是被甩动的管子一端管口在空气中高速旋转，管口处气流速度快，气压压强相对较小，而没有甩动的管子管口处的气流速度小，气体压强相对较大，这样就形成了气压差，使管内出现一股气流，正是管内的这股气流使两手之间的管子振动发声。由于这股气流较小，所以无论你怎样甩动管子的另一端，管子的振动频率都没有多大变化。

原来的思路不行，我们只得另想办法。联想到竹笛、唢呐等，我们決定将其中之一与塑料软管组合起来试试看，结果仍然令人失望。由于气流太小，一点声响都没有。

还有其他办法吗？毛晨曦感到有些茫然，我连忙鼓励他再找气流需要小、响度却比较大的乐器试试。不久，音乐课堂上老师的定音哨给了毛晨曦新的思路。他将塑料软管不甩动端的管口封住，并在距该管口约3厘米处扎一小孔，将定音哨插入孔中，当甩动管子的另一端时，定音哨发出了悦耳的声音。初步的胜利让毛晨曦信心倍增。后来，在我的悉心指导之下，经过两年多课余时间的不断改进与完善，进入高一学习阶段，毛晨曦终于用口琴中音区段与塑料软管巧妙组合，完成了儿童健身音乐玩具的发明，并获得了国家专利。它集健身、娱乐、开发右脑于一体，还可以达到提高少年儿童音乐素养的效果。2002年11月，这项专利被一家公司看中，用1万元专利转让费成交，成为长沙市首例实现产业化的青少年专利作品。

“青少年的发明专利同样可以产生经济效益。”消息一经媒体传播，全市青少年科技发明激情迸发，一时间，学校科技创新小组如雨后春笋般涌现……这真可谓：“巧手耕耘自天成，小小收获促奋进！”

作 者

湖南省长沙市教育科学研究院科技与创新教育教研员，湖南省特级教师，中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，教育部国培计划专家库专家，湖南省发明协会常务副理事长兼秘书长，湖南省创造学会副理事长。