火星多能源水培基地:火星上的可持續發展|創新人才培養計劃

2021-01-08 青橙創客教育

為激發青少年創新熱情,提升青少年創新能力,培養青少年創新精神,2020年8月初,創新人才培養計劃青島市選拔賽啟動,並於8月30日完成最終評審,活動取得圓滿成功。

本次活動的主題為「人類移居火星」,要求學生以火星城市建設與規劃為切入點,基於智能硬體進行創作,為星際移民計劃助力。自公布獲獎名單後,想必大家對這些同學以及他們的獲獎作品一定充滿了好奇,那就跟著小編一起聽一聽獲獎者背後的故事吧!

火星多能源水培基地

風景在路上

——山東省青島第二中學分校 王梓瑩

2020「創新人才培養計劃」青島選拔賽攪動了疫情下暑假的平靜,從報名、測試到賽中的培訓、團隊合作創造以及作品答辯,我經歷了困惑、迷茫、糾結、感動和喜樂的情感交織。創計劃青島賽為我暑假生活增加了精彩的一筆,在整個比賽過程中我收穫良多。

這次比賽的主題是「火星計劃」,2020年,突如其來的疫情讓我們更深刻的理解人與自然要和諧發展的重要性以及可持續發展的必要性,本著這個思想,我和我的團隊決定未來在火星上設計一個「多能源水培基地」。

雖然我們團隊三個人來自不同的學校,但是磨合的很快,分工明確。隊員們都是多面手,在遇到困難時,我們經常會進行「頭腦風暴」,這個解決問題的過程不僅開闊了我的眼界,也讓我明白「一個人的想法是單一的,但將多人的想法結合在一起,卻是豐富的,採納正確的建議並將它整合,就可以創造出奇蹟」。有了概念,我們的設計初稿完成的很快。在隨後的產品迭代過程中,時空常常被遺忘,團隊成員都認真投入,希望能將自己所學的知識有效融合,並完美地應用到實踐上。我們不停地迭代到交稿最後一刻,甚至到答完辯,我們在私下依然還會經常地問:「如果......,這樣設計會不會更好?」,真是體會到了「對設計者來講,好的產品永遠是下一個」的心理。

產品設計的過程簡直就是一個富有磁性的強大磁場,吸引著我們將所學知識自覺地、系統地梳理一遍,在遇到棘手問題時,它又引導我們如痴如醉地、沒有邊際地擴展知識,生怕因為知識面不足,導致設計方案漏洞百出。我們也發現原來暢遊在知識海洋裡真的是一件幸福的事,每個知識點也變得像小魚一樣鮮活有趣了。

設計不是天馬行空,是要落地可行的。全方位思考設計方案可行性的過程是快樂的,同樣也是燒腦的。在這個過程中,我們也產生過一開始就是錯誤的思路,由於沒有及時發現,走了不少彎路,浪費了一些時間。舉個例子,我們一直生活在地球,可是我們設計的基地卻在火星,我們經常會慣性忽略了這一背景,或者我們的資料和知識片面,經常一版設計方案出來後,重新再看,會發現這裡不行,那裡不周全,很多地方或整個方案都要推翻重新考慮,這些錯誤的發生常常導致大家頹廢低落,還好我們最終也堅持了下來,沒有放棄,正如古語所說「不經一番寒徹骨,哪得梅花撲鼻香」,不然怎會有這樣成果呢?

迭代探索的後期,我們用不斷提問的方法有效地加快了我們的設計進度。每提出一個改進設計點,大家就會針對可行性提出各自的質疑,再查閱資料、求證、修正,進行小組討論,評估整體可行性。通過則改進施行,否定則再補充、刪減,不斷循環,最終完善作品。

感謝比賽中的培訓引導、指導老師的耐心指導,一起比賽的小夥伴毫無怨言的陪伴、鼓勵、幫助,正是因為他們,我才能在遇到困難時沒有退縮,讓我相信「困難是化了妝的祝福」。同時,我也要感激作品設計過程中遇到的困難,正是因為有了解決它們的過程,才讓我的能力得到有效地提升。

思變求新,更上一層樓

——青島第二十六中學 李浩銘

2020年,新冠疫情像一扇堅不可摧的大門,把我密封在家裡,感到十分的苦悶。就在這時,大賽這把鑰匙,為我打開了這扇大門,開啟了我通往社會的道路,為我的生活添加了一些色彩。在這裡,我結識了許多的朋友,認識了很多大咖,意識到了合作的重要性。如果不是合作,我也拿不到這麼好的成績。

我們組由我、青島二中分校的王梓瑩,以及同樣來自青島第二十六中學的劉浩銘組成。我們主要是為火星移民計劃製作一個沙盤,為特定人群製作一個火星基地。我們試圖利用風能、太陽能發電,利用二氧化碳和鎂產生光和熱並生成碳,利用植物的光合作用為居民區提供氧氣,利用無人基地開採兩極的固態水,將採來的水通過四個大柱子裡的管道運輸至居民區。基地還設有火箭發射臺,火箭用於運輸。在居民區有四個彩燈,分別模擬地球的朝霞、白天、晚霞以及夜晚。

定好設計思路,我們馬上投入到了施工中。這其中,五邊形房子的製作最具樂趣,同時也充滿曲折。我們的首選材料是塑料板,畫好圖形,著手裁剪,裁著裁著,「啪」一聲,板子上出現了一道長長的裂紋,貫穿我們所畫的大部分五邊形,無力拯救。於是乎,我們不得不放棄這種材料,改換木板。相比塑料板,木板的裁剪過程容易很多,我們很順利地裁剪出了所需的全部五邊形。然而,美中不足的是,我們裁剪的五邊形有點誤差,導致兩兩貼合上不是那麼的緊密,最後的房子有些歪歪扭扭,不甚美觀。但這不影響我們從中產生成就感,感受到創作的快樂。

四天,我們大部分的時間都用在了作品創作上,我們不畏奔波辛苦,不畏夏日炎炎,最後拿到了一等獎的成績。我覺得,這四天時間是值得的。

另外,特別感謝隊伍導師對我們的支持,隊長王梓瑩學姐的幫助。這僅僅是一個開始,以後,我還會經歷許多類似的比賽,特別是將要到來的「創計劃」總決賽。我和組員們會更加努力,思變求新,砥礪前行,更上一層樓!

知識融合,能力鍛鍊,受益匪淺

——青島第二十六中學 劉浩銘

我是來自青島第二十六中學的劉浩銘,非常高興能有機會參加創計劃比賽,與互不相識的同學和老師在一起度過這半個月。

這次比賽的主題是火星移民,既現實又帶著一絲科幻。火星移民說得簡單,但這背後卻必須有科學作支撐,還要有想像力的存在,又不能過於天馬行空。我們組一開始也是為設計理念下了好大功夫,最後將目光定向了自給自足的生產。人類必須有資源才能生存下去,而資源並不是憑空而來的,要麼從地球運到火星,要麼就要想辦法在火星上自己生產。從地球運到火星將耗費大量額外資源,不是長久之計,於是,我們決定建設一個生產基地,用於實現大批量生產,滿足人們對資源的長期需求。

我們的基地建設開始只有一層,同時用於人類的生產和居住。後來通過查閱資料發現火星地表有沙塵暴和隕石襲擊,便將水培基地和居住區移到了地下兩層,既可以保證人們的安全,也能保證發生災難後人們也有食物可吃。

通過對初期產品進行迭代,我們把基地建築改分為兩層,上層為能源生產區,下層為居住區和食物水培區。上層有三種能源裝置,分別為太陽能、化學能和風能。為了解決火星水資源匱乏的問題,我們在兩極地區設置了無人開採裝置,用於開採兩極地區的固態水,然後進行液化、淨化,再分配到水資源儲存罐和地下城供人使用。地下城裝有大量的彩燈,可以模仿地球的環境,幫助人們更快地適應火星生活。還有專門的水培區,專門負責培育菌種、生產氧氣和人們的食物,為人類生存及可持續發展提供可能性。

參加這次比賽是對我各方面能力的一個很好的鍛鍊,尤其讓我學會把以前學過的各個學科的知識橫向縱向靈活運用,並且從不敢表達到大膽表述自己的創意和設計,我感覺受益匪淺!半個月的時間雖說不長,但每天都很充實。在這裡,我們相互協作,共同努力,向著我們共同的目標「創計劃」奮勇前進。不僅收穫了知識與友誼,同樣也收穫了一段難忘的經歷,磨練了我的意志。能獲得青島賽區一等獎我超開心,我將繼續努力,和組員團結協作密切配合,力爭晉級賽上遊!

在11月的「創計劃」創客挑戰賽上,

相信同學們也會全力以赴,

揮灑汗水,努力拼搏,

讓自己的青春大放異彩!

創新人才培養計劃為廣大青少年提供了交流與展示的舞臺,致力於培養和選拔更多優秀創新人才,為國家科技創新貢獻力量。2020創新人才培養計劃已經全面啟動,青島賽的圓滿落幕,向大家展示了青少年的創新態度、創新水平、創新價值。願不久的將來我們能與更多地區共同攜手,不斷豐富創客文化,讓創客的種子在全國更廣範圍播撒開來。

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