微風發電。2012年6月，北京四中“發明隊”帶著他們的發明成果——“便攜式微風發電機”，赴美國麻省理工學院參加2012年度EurekaFest（發明者盛會）活動。
2012年6月18日至25日🈁9️⃣，北京四中物理教師李靖帶領該校“發明隊”6名學生和他們的發明成果——“便攜式微風發電機”🤟🏿，赴美國麻省理工學院參加2012年度EurekaFest（發明者盛會）活動🙃。
在這次發明者盛會上所展出的20余項發明產品主題非常集中👨🏼🚒：近半數的產品都致力於利用生活中那些被人們忽略的能源。獲得最高榮譽的發明項目是一種可以有效提高柴火燃燒效率的凈水鍋🖕，發明人的發言令人印象深刻：他的發明的服務對象是非洲的窮苦婦女👨🏻🦼。因為他發現👨💼，這些婦女往往是在拾柴的路上遭到暴力👩🏻🦰💅、搶劫與羞辱😌。他希望通過自己的發明🤬，降低她們遇到這種不幸的可能👨🔬。
還有一些團隊則在研發低成本的凈水裝置⛹🏻，希望能為欠發達地區的人們提供更安全和廉價的飲用水；另有一些產品則專註於為殘障人士提供幫助💆🏽♂️，比如為有書寫困難的人特製的寫字臺。
李靖在接受中國教育新聞網記者采訪時深有感觸地說，近3年的“發明隊”實踐和多次赴美學習的經歷，讓他深深感受到：青少年進行發明創造的核心動力源自於對科學的興趣以及對生活的熱愛，而真正偉大的發明則是技術與人文關懷的融合🚔。
“學生們之前真的不知道👩🏿🦰，這些看似簡單的事情做起來竟然這麽復雜”
2012年4月14日🙍🏻♀️，3支北京四中“發明隊”（InvenTeams）項目成員，在北京四中科技樓展示了他們經過近半年努力所獲得的成果——便攜式微風發電機📼、防洪雙層逃生球以及簡便立體停車器👩🏻🚒。“九超”隊隊長熊錚指著該團隊發明的便攜式微風發電機介紹說：“這個發電機可以在3級以下的微風中發電，下一步我們要做的是如何找到替代材料讓扇葉防水”😀。該項目指導教師李靖老師👷🏻♂️，則向現場聽取匯報的北京四中常務副校長常菁申請，能否允許學生在校內安裝這些微風發電機，以嘗試進行夜晚的路燈照明。
大小如同一個小型空氣凈化器的便攜式微風發電機，看起來裝置非常簡單🌙，兩張綠色的瓦楞紙作為兩個扇葉💏，被折成一種特殊的弧形🌤，在微風的吹拂下依靠風力和紙張的彈性來回擺動🦡，帶動了兩塊小磁鐵進入由線圈，從而依靠切割磁力線來發電，一般情況下的輸出電壓可以達到3V。
“可別小看這兩個線圈🤸🏻♀️，這些都是學生自己親手繞的🥜🧔，整整繞了10個小時約4000匝”，李靖老師介紹說，學生們最初並沒有想到繞一個線圈竟然會這麽復雜，因為繞完的線圈不是松了就是緊了，而且要想繞合格了👩🏿🏫，前後需要花費幾天時間。後來，學生們製作了一個小裝置來代替手工繞線圈🤡👨🏼🦰，結果效率大大提高，繞一個線圈大約需要10個小時，“沒有動手製作之前，他們真的不知道，這些看似簡單的事情做起來竟然那麽復雜”。
李靖介紹說，這個小發明如果從原理上看🧑🏻🦼➡️，沒有什麽特別之處，但是如果從發電方式上看，可以說是一個新突破🧑🦰，“目前的風力發電基本都是依靠扇葉旋轉帶動發電機發電，而這個裝置是通過扇葉擺動發電。下一步需要學生們解決的問題是，扇葉搖擺的速度與風速📯、材料彈性等到底是什麽定量關系？”
氣球塔。圖為參加2012年度EurekaFest活動的中美學生，正在以小組方式進行搭建氣球搭的活動。
“發明的過程就是不斷接受質疑和挑戰的過程”
現場的3支“發明隊”在逐一展示其發明項目的同時，還需要接受來自專家和其他學生的提問和質疑。
你們的這款微風發電機發電效率如何👩❤️👨⛑？有定量數據嗎？如果風停了怎麽辦？如何解決電能的儲存問題？扇葉需要多久更換？如何降低噪音？
防洪雙層逃生球是針對什麽人群的？這種柔軟的材料漂浮在洪水中🪸，如何解決碰撞問題？如果遇到尖銳的物體👩🏻🔧，球被紮破了怎麽辦？球體充氣的時間是否過長？充氣方式有沒有其他替代解決辦法？是否該產品應定位在空降受災人群更合適🕰⬅️？
在街道兩旁進行雙層停車設計，是否會影響小區一樓住戶的視野和城市美觀？這種簡便立體停車器的成本是否太高👊🏽🖇，是否會挑戰未來公共停車位的共享原則🍧？
美國麻省理工學院“發明隊”中國項目負責人林為千告訴現場的學生⛈，發明的過程就是不斷接受質疑和挑戰的過程🌳，“你們不要覺得難為情🧚🏻，不要覺得大家提出質疑就是否定你們💇🏽👮🏿♂️。其實，好的想法是需要在思想碰撞中不斷產生並獲得提升的🏀💁🏼♀️，要學會開放地接受別人的批評”。他強調，好的發明一定需要經歷一個永不放棄的過程🚱，失敗是正常的😏，也是必要的❤️，要學會從失敗中學習🚏，學會克服失敗的恐懼。一項好的發明，至少需要在原創性👩🏻🦽➡️、團隊合作👰🏽♂️、技術價值和商業價值等4個方面有突出表現🛁。另外，要盡可能嘗試用簡單的方法去解決問題🤞🏼🔠，而不是把簡單問題復雜化🚶🏻♂️➡️🤟🏽，“很多偉大的創造發明其想法和出發點都很簡單和樸素”。
報紙塔。圖為北京四中“發明隊”的學生在校園裏搭建的報紙塔。為考驗報紙塔的牢固程度，塔尖上還放置了一個生雞蛋。
“參與發明的過程往往比結果更重要”
李靖介紹說，從2011年9月開始🧗🏻♀️，約50名北京四中的高二學生，以自願報名的方式組成了6支隊伍🏠。學生們除需要自己取隊名、確定隊長及團隊分工🧑🏻💼、通過頭腦風暴確定創意項目外，還要根據自己提出的項目進行相關調研和市場分析，並進行多次展示匯報。在這一過程中🤛🏽，這些項目要不斷接受來自其他“發明隊”小組的質疑和挑戰🪫，並接受美國麻省理工學院“發明隊”中國項目專家組的指導👰♂️。
在帶領和指導學生的過程中，李靖發現學生們的想象力和創造力非常豐富➕，記憶棉“沙坑”、近視3D眼睛、視力保護讀書器、可隨風向旋轉雨傘、磁力冰箱、電腦余熱利用……在不斷的創意和質疑中🤾♀️，一些項目被淘汰，而最終展示的3項發明，則是從學生們提出的42個想法中遴選出來的🙄🫱🏼。李靖相信，中國學生不缺乏創造力，是缺乏創造力的活動🦊，因為創造力的基礎首先是要有機會去創造，“如果沒有具體的創意活動，培養創造力就是一句空話🧥，畢竟任何一項能力的培養都是在具體的實踐中逐漸培養起來的”。
按計劃每周兩次的“發明隊”活動𓀕，挑戰和爭執是常有的事情⏫，而學生們也從最初的不適應，到後來慢慢開始學會接納他人的意見。在這一過程中🙀，李靖需要經常提醒學生們🙎♂️，大多數的發明都是在別人的成果之上進行的，一定要關註別人的意見和需求，“如果連我們身邊的同伴的需求都不了解👆🏻，我們又怎麽能了解社會的需求”🌲。他要求學生不停地追問🤌🏻：我們的項目真的有創意嗎？其實用性如何？是否采用了最簡單的方式來解決問題？我的團隊參考了別人的意見嗎？我的團隊是一支真正的隊伍嗎🗃？需要進一步做調整嗎？我們的項目如果沒有被選中🤳，我們就應該停止進一步的實踐嗎𓀜？
“在這一過程中，讓學生們體驗🚤、交流、收獲🧳、合作和分享，這是我們最希望達到的目的”，李靖說👰🏼♂️，通過這樣的方式，學生獲得的不僅僅是超越書本的實用知識，更有通過思考、解決問題獲得的訓練以及動手能力，“ 如果一個學生能在半年的時間裏👩🏻✈️，每天在課外花2-3小時做相關發明，並最終將成果呈現出來，相信沒有興趣的支撐是很難有如此持久的動力的👩🦰，而不時的失敗🐓、挫折是‘發明隊’的每一個成員都要學會面對的”
項目討論。小組討論是“發明隊”的重要活動形式。圖為北京四中“發明隊”的學生正在進行熱烈的小組討論🧑🧒🧒。
“用問題帶動學生在做中學、在玩中學”
李靖曾有機會在2010年6月份，到美國麻省理工學院參加為期5天的“發明隊”項目教師培訓。此次培訓過程中😯，美國教育強調的做中學😁、玩中學給他留下了深刻印象🤞🏿。
計算機的編程可以通過玩來體驗📚，非洲白蟻可以把自己的蟻穴建得很高，如何通過計算機編程模擬實現一下？給你一個棋盤😮，一個骰子，幾個小立方體，幾句簡單的命令，你不妨試試🫸🏼🧜🏿♀️？再比如復雜系統是如何工作的？也許剛開始我們無法直接回答，但如果讓30個人💪🏽，每個人默默確定兩個人作為自己的同伴👬🥴，並一致保證自己在兩位同伴連線的中點上，想想看當所有人都動起來會是一個什麽場景🐗？這就是復雜系統🧷。
“玩中學其實是在用很放松的心態進行思考🔈，也許這樣的方式更容易激發靈感🤑，也許這才是真正的探究”👨🏻🦼➡️，李靖感慨地說🙋，在中國，發明本身往往被看作是一種謀生的職業和推動社會進步的工具☣️😧，“但在我們與美國學生的交流中👴🏻，最常聽到的詞是‘有趣’、‘享受’。當他們介紹自己的產品🟩，或者在聽別人的講解中忽然捕捉到某個亮點時，我們分明能感受到他們流露出的喜悅和激情🪿。他們很少將發明分出三六九等，而是充分享受那種誌同道合者在一起交流的幸福感”🆚。
李靖是一位物理老師，他至今記得一位美國教授告訴他，物理教學最重要的是動手能力和保持思考🫷🏿，“國內的物理教育雖然也有實驗，可是動手能力的培養比較有限⛴🎪，更多關註的是知識的記憶，而科學教育的目標除了培養學生學會尊重事實以外🤺，更重要的還在於培養學生的思維能力和創造力”🪡☺️。
李靖相信🚰，真正的創新不在於有多少知識🙏🏽🎽，而在於其思維能走多遠，在於學生所掌握的思維方法以及紮實的思維訓練👨👨👧👧，“以往我比較關註實驗的趣味性以引發學生的好奇心，關註實驗的驗證性以引導學生尊重事實🙏🏼🌄。現在，我卻越來越覺得，實驗更多的應該是‘真’體驗，通過‘真’問題引發學生“真”思考，通過‘真’實驗讓學生獲得真實的感受🫅🏽，這樣才是真正的科學探究”🦗。
作為首批參加美國麻省理工學院“發明隊”項目的學校，北京四中校長劉長銘說，這個項目是給那些真正醉心於科學和技術發明的學生提供的機會🫄，“這不是一個競賽項目，也不強調選拔學生👶🏿，畢竟興趣不是通過選拔而獲得的。”
“參加‘發明隊’項目是我做過的最瘋狂的事情”
曾參與第一屆北京四中“發明隊”項目並赴美參加國際展示的張雅淇，回憶起自己的那段發明經歷時，感慨萬千地說：“這是我做過的最瘋狂的事情”。
今年剛考入大學的張雅淇，當時正在上高二♣︎，“在大家都在全力備戰高考時，我和隊友們卻起早貪黑地搞發明項目🌃，回想起來我們真的是很瘋狂”。
因為是學校開展的首屆“發明隊”項目，很多學生並不是很了解情況。張雅淇曾在高一時做過一個和化學相關的研究型課題，並且在評選中得了優秀，她最初以為“發明隊”是類似的項目，所以就報了名🧑🏿🦱，希望能借此機會把上學期的化學課題繼續下去。
報名的近40個學生被分成了4個組。隨著項目的進展🛐🦖，每周兩次的“發明隊”活動及其他精力的投入，讓很多學生放棄了🌄👓，4個組最後變成了2個組。此時，張雅淇所在的小組僅剩4名成員🗃，當時確定的選題是電子黑板，目標是可以自動記錄板書🚷，減少灰塵👩🏻⚕️，並需要通過電路設計實現相關目標🥎。這時👃🏻，一位組員建議，是否可以做一個“抗地震課桌”🤜🏿，以滿足地震等災難來臨時為學生提供保護的需要🤲🏼。大家好沒來得及討論該選題，這位組員就退出了✥。之後🍱，又合並過來了另一組的幾位組員。經過一番周折🗒，隊伍終於穩定下來👩🏿🍳🌮，張雅淇被確定為隊長🌞👮🏽♂️，選題也最終定為“抗地震課桌”🤟🏿。
2011年寒假期間，大家先用PVC做出了一個模型。“這個桌子看似很簡單，其實涉及很多機械結構和連桿設計的問題👨🏻🦼，而在這方面我們卻完全不懂，大量地閱讀相關書籍成了我們最主要的學習途徑”，張雅淇說。
抗地震課桌的結構前後修改過很多次，“因為希望桌子能在瞬間變成抗震的三角形👲🏽，桌子中部的結構就比較復雜。最初曾想用滑輪🔟、彈簧或者電動裝置，結果發現若用滑輪太笨重🎁，若用彈簧則損耗太大👟。經過多次試驗，我們最終決定用連桿裝置把桌面撐上去”💁♀️。
在第二版的設計中，出現的最大問題是桌子完成變形後，中間的位鬥板滑不下來。小組成員不得不重新進行更嚴密的軌道計算⛰，“後來的解決方法是，通過一個升高的拉桿將位鬥板拉下來。當時我們不會電腦模擬計算，只好完全靠手算⚰️，因此理論值和實際值有很大差別”。
“因為桌子是鋼結構的🙍🏼♀️，我們沒法自己完成，只好到處找加工店幫忙做🫅🏿。”由於畫不出詳細的設計圖，很多加工店不接活，最後張雅淇和隊友藏成姝總算在護國寺附近找到一家小店願意試一試。盡管如此👴🏻🤙🏻，很多材料仍需要自己買，“那段時間一下課，我們就跑到店裏盯著📭，跟師傅描述我們的想法，還要不停地往五金店跑，購買各種零件”。
很快2個多月過去了，到了快要正式演示的前一天，桌子做好了👩🏻✈️，結果卻發現桌子彈起來後卻收不回去👰，大家只好又重新將桌子拉到加工店進行修改❗️👦🏼。
2011年3月27日，北京四中的2支代表隊和深圳中學的2支代表隊💂，向專程從美國麻省理工學院趕來的發明隊負責人🏃♂️➡️，展示了他們的發明成果🐐。最終，北京四中的“抗地震課桌”和深圳中學的“出租車呼叫系統”勝出，並於當年6月代表中國參加了在美國麻省理工學院舉行的 Eurekafest。
回憶起那段經歷👸🏽，張雅淇至今感慨萬分：“對我來說𓀀，參與‘發明隊’的過程是一次非常重大的經歷👨👦。這個項目激發了我對所有新鮮事物和創新的興趣。以前我也曾有過無數有趣的想法，但從來沒有機會去實現👩🏽🦲。而在‘發明隊’項目中，我們的每一步探索都是未知的，都是我們無法預測和想象的，完全是一種全新的體驗”。
“別人都在學習時，我和隊友們卻在做一個與高考無關的事情，可以想象我們要面對的壓力有多大。我也曾有過放棄的念頭，也曾因困難而跑回家抱頭痛哭✧。每當這時，父母都會耐心地勸導我說，這麽多困難都走過來了，以後還怕有什麽困難不能克服嗎👩🏻🦳？”張雅淇說🐸，“我知道自己做了一件對一生都會有重要影響的事情，我相信未來所面對的任何困難都能夠克服🌸！”💁🏽♀️：
2012年北京四中“發明隊”赴美學生感言
這次赴美交流感觸最深的是美國學生對待發明的態度。EurekaFest沒有為學生設置任何獎項，而美國的高中生大部分都是自費前來參加的。他們會花很多的課余時間來完成一個項目，而目的就是為了解決生活中的某個不便或者問題。——趙京元
令我印象最深的作品是一輛電動三輪車🚳📬，因為整個車身從外殼到骨架再到驅動系統，都是美國學生自己設計並手工製作的🤵🏽♀️，而且前後設計了三代。在驚嘆他們超強的動手能力之余，更讓我感動的是🛀🏻，他們設計的出發點就是為了幫助一位身邊的殘疾同學。——冀畇蓬
最初🤾🏽♀️，我們很擔心會與美國同齡人發生交流上的障礙，但很快這些顧慮全都被打消掉了。我們來自五湖四海🏈，是對發明的熱愛讓我們一見如故，輕松愉快地交流。發明的動力在於創新💶，而發明的根本目的在於解決全人類共同面對的生存問題。——黃舫湲
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“發明隊”（InvenTeam）項目是由美國Lemelson—MIT項目支持的一個面向全美的教育項目，它為全球高中生提供了一個培養合作精神💂、創造力和體驗發明創造的機會。“發明隊”（InvenTeam）是由高中生、老師和指導員組成的團隊。每一個“發明隊”（InvenTeam）將利用所學知識進行技術創新和發明以解決現實問題🧌。解決的問題必須由參賽學生自行選擇🙌🏻。該活動也是世界科技創新型後備人才培養的一個教育活動。
該活動強調學生運用所學的科學、技術、工程學和數學（STEM）的知識去進行發明創造⛰，創新性地解決人類生活中面臨的相關問題。在這個過程中，他們需要憑借調查、探究的能力和親自動手解決問題的精神去完成自己的工作。在這個過程中，互動式的、自我激勵型的學習和相應的科學、技術、工程學和數學（STEM）方面的課程將發揮至關重要的作用。
該活動旨在充分發揮教育在讓學生增長知識之外的另外幾大功能：培養學生的獨立思考、自主學習能力與創新思維、合作精神↩️，運用知識去解決生活中問題的應用功能🕴🏻；培養學生運用思維和知識去面臨當下生活和學習問題的適應功能。
“發明隊”項目於2010年正式進入中國✍️。北京四中和深圳中學成為首批項目學校，2011年6月，北京四中和深圳中學的兩支隊伍代表中國首次赴美參加該活動🦜。北京四中的“抗地震課桌”和深圳中學的“出租車呼叫系統”。2012年6月👩🏿🦲，北京四中的“便攜式微風發電機”和深圳中學的“自鎖自行車”再次赴美參加交流🌞。（新聞來源🖇：中國教育新聞網）
