全国中学生水科技发明比赛总决赛落幕陕西中学生20个项目获奖

　　日前，第二十二届全国中学生水科技发明比赛总决赛落下帷幕。陕西省共有25个项目参赛，最终20个项目获奖，其中《斑马鱼太空智能生态系统研制》项目获得一等奖，4个项目获三等奖，15个项目获优秀奖。

　　来自西安市高新一中初级中学的何瑾轩是陕西省入选全国总决赛的唯一参赛选手。“在去参赛的火车上，他一遍又一遍地修改PPT，反复打磨发言稿。这份用心、认真、努力、责任感，让我们动容。”西安市高新一中初级中学科学教育副组长曹峰说。

　　总决赛上，何瑾轩表现得阳光自信，最终凭借项目《斑马鱼太空智能生态系统研制》拔得头筹，获得全国一等奖。

　　“‘斑马鱼太空智能生态系统’这个作品，主体部分鱼缸由两部分组成，一部分是比较大空间的鱼室，空间小一点的是藻室。”何瑾轩介绍。

　　何瑾轩研制的斑马鱼太空智能生态系统中，斑马鱼呼吸释放的二氧化碳可供金鱼藻进行光合作用，而金鱼藻进行光合作用释放的氧气又可供斑马鱼呼吸，两者构成一个自给自足的生态循环系统。这一智能生态系统内置各类传感器，通过物联网技术，可对鱼缸的水质进行实时监测，并自动进行调节。

　　“这是一块树莓派主板，内部置了一个天线，天线可以连接互联网，就可以在网络中实现对这个装置的控制。这是我们的一个控制界面，在这里，我们可以控制鱼缸的整个装置，里面的水循环，两室的光照时间独立控制，以及对各种数据的监测。”何瑾轩介绍说。

　　在实际设计这一智能生态系统时，何瑾轩需要解决许多具体问题。斑马鱼和金鱼藻生存所需的最佳光照时长不一致，如何在不影响氧气和二氧化碳交换的情况下，实现斑马鱼和金鱼藻的最佳光照时长呢？何瑾轩想了一个妙招完美地解决了这一问题。

　　“我在鱼室和藻室之间放了两块黑色隔板，隔板上面有错位的洞，这样可以保证水、空气通过，但是光照无法通过，这样就实现了鱼室、藻室的光照独立控制。”何瑾轩说。此外，该装置使用循环水泵和净水过滤棉净化水质、收集鱼卵，保证智能生态系统长期有效运行。

　　“因为在鱼类中，斑马鱼的基因与人类的基因相似度较高，而且它繁殖周期短，可以产生大量胚胎，对于以后太空生物养殖以及研究太空中辐射对生物胚胎的影响，有铺垫性的作用。”何瑾轩说。

　　“我校是国家首批科学教育实验校。我们坚信科技创新人才至少需要从初中生抓起，未来科学家的培养需要当今科学家的引领，学生只有在真实的科学实践活动中才能增长才干。”高新一中初级中学副校长胡清元说。为此，高新一中初级中学不断丰富科学社团，倾力打造家庭实验室，精心组织科技研学，创新举办科学实践挑战赛等。

　　“今后，我们将进一步打造好科学教育这张靓丽的名片，培养更多的拔尖创新人才，希望将来能够解决国家的一些‘卡脖子’问题，为科技强国贡献一份力量。”胡清元说。

　　汉江是南水北调中线工程的重要水源地，其水质状况直接关系到水源区居民饮用水安全及流域生态系统的稳定性。近年来，随着国家对汉江流域生态环境的治理，点源污染得到有效控制，但非点源污染对水环境构成了潜在威胁。

　　来自西安交通大学附属中学雁塔校区的学生张艺滔参赛的项目《陕西汉江流域景观格局与污染关系及管理措施探究》，聚焦汉江流域非点源污染，获得三等奖。

　　“研究方法主要有调查和总结，我请水文局提供了一些关于水域污染的报告，我引用了其中的数据，又分析了耕地面积和农药使用量的数据，并进行了总结。”西安交通大学附属中学雁塔校区初二学生张艺滔说。

　　“通过研究我发现，农田施肥是影响水域污染的关键因素。为此，我提出了一些改善措施，一是在景观上，可以在坡度较缓的山坡上种果树等经济树，植树种草可以优化水域，还可以在河道中间种植植物，过滤污染物。二是在生活中减少一些污染，使用清洁肥料，减少农田对水域的氨氮污染，甚至是实现零污染。”张艺滔说。

　　“提出河流治理方案时，这个孩子就不只是一个参赛者，更是一个区域治理的参与者，是我们水生态文明的保护者，还是未来可持续发展的共建者。”西安交通大学附属中学雁塔校区地理学科组备课组长杨朵朵说。

　　来自西安市第一中学的学生李浩宇的参赛项目也与水环境保护息息相关，他研制的是一款多功能水下机器人，获得国赛优秀奖。

　　“现在进行的是水面上漂浮物的抓取，这个球代表着水面上漂浮的饮料瓶或者落叶等漂浮物。”西安市第一中学高二学生李浩宇操作着他研制的机器人。

　　设计水下机器人的灵感来源于城市公园里的人工湖。李浩宇发现，进行湖面清洁时，清洁工需要在严寒或者酷暑下水，而目前进口的专业清洁机器人成本高昂。

　　“它主要有两个功能，一是遥控清洁，通过使用游戏手柄遥控机器人，完成抓取、清洁等一系列任务。第二个是自主巡检，通过使用机器人所带的一系列传感器，自主无人地完成对整个环境的检测。”李浩宇说。

　　李浩宇研制的机器人由三部分组成，前部的机械爪采用模块化设计，通过更换不同模块以实现夹取、清洁等不同功能，尾部加装各种探测器，是无人自动巡检的基础，两侧的推进器，为机器人在水下运动提供了足够的灵活性。

　　“整个研制过程中，重心平衡是最重要的问题。”李浩宇告诉记者，为了解决重心不稳这一问题，在实验室里反复调试，“最终通过增加足够的浮力板和垫片以调节重心的方法，解决了这一问题。”

　　机器人的自主巡检功能代替人工下水，提高了安全性，遥控操作的清扫功能对水环境进行了有效保护。材料选择上使用ABS塑料代替金属材料，大大降低成本，减少了二次污染。

　　“在李浩宇参赛过程中，要涉及多学科知识的学习，我们学校的实验室提供了很好的实践环境，同时利用我校的一些合作资源，给他提供技术指导。”西安市第一中学信息技术组教研组长曹伟说。

　　“未来我将继续改进机器人，利用更多的机器人组成机器人集群来助力陕西的水环境保护。”李浩宇说。

　　据了解 ，全国中学生水科技发明比赛陕西选拔赛由陕西省环境保护宣传教育中心承办。“科学永无止境。”陕西省环境保护宣传教育中心相关负责人表示：“希望广大青少年不断探索，勇于创新，让科技力量为生态保护注入源源不断的青春动能。”九游官网app