鄒慧琦 林祉欣 韋伶逸

由柳州高級(jí)中學(xué)學(xué)生林祉欣、韋伶逸、鄒慧琦聯(lián)合研制的創(chuàng)客作品《顆粒類藥物智能服藥箱》（以下簡(jiǎn)稱智能藥箱）在2015年全國(guó)通用技術(shù)年會(huì)上獲得創(chuàng)客項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，并獲2016年度廣西青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。該智能藥箱主要是針對(duì)老齡化背景下吃藥人群的各方面問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，當(dāng)使用者設(shè)定好吃藥時(shí)間和每種藥物的顆粒數(shù)目之后，智能藥箱會(huì)在吃藥時(shí)間到來(lái)之時(shí)自動(dòng)數(shù)出患者需要服用的不同種類藥片的顆粒數(shù)，并通過(guò)蜂鳴器來(lái)提醒患者按時(shí)服藥。透過(guò)學(xué)生研發(fā)該項(xiàng)目過(guò)程的種種經(jīng)歷，我們可以體會(huì)到通用技術(shù)創(chuàng)客課程對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的巨大作用。

緣起

鄒慧琦：我在瀏覽新聞時(shí)偶然看到一篇報(bào)道中有這樣一段文字：“據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)，到2050年，中國(guó)將有35%的人口超過(guò)60歲，成為世界上老齡化最嚴(yán)重的國(guó)家……中國(guó)的老齡化擁有兩個(gè)世界第一：一是老齡人口數(shù)量世界第一，二是老齡化速度世界第一。的確，世界上還沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家，老齡化得像中國(guó)這么迅速?！弊x到這里，我的心有些發(fā)沉，我想到了我的爺爺奶奶和爸爸媽媽。人老了就會(huì)生病，生病了就要吃藥，老年人常常因?yàn)樯钪懈鞣N各樣的事情而忘記了吃藥，比如因視力下降而看不清藥瓶上寫的服藥次數(shù)和顆粒數(shù)等。如果能設(shè)計(jì)一個(gè)智能藥箱幫助人們按時(shí)準(zhǔn)確地服藥該多好！當(dāng)我向我的同學(xué)說(shuō)出我的想法時(shí)，很快就得到了林祉欣和韋伶逸的支持，于是我們決定組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)研究這個(gè)項(xiàng)目。

團(tuán)隊(duì)的力量

林祉欣：在我看來(lái)，智能藥箱真的是一個(gè)“異想天開(kāi)”的作品，原本以為至少要到2020年藥箱這類產(chǎn)品才有可能出現(xiàn)真正的“智能”，萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)料到我們這些高中生竟然能夠成為觸發(fā)它的第一代“工程師”。

起初我們只是抱著聊天的心態(tài)跟老師提出了自己的構(gòu)想。幾天后，老師就把我們召集到一起，說(shuō)要make the dream come true。霎時(shí)間，我們?nèi)紘槾袅?。?jiǎn)直不可思議，那時(shí)的我們還沒(méi)有真正意識(shí)到我們將成為一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，并且以我們當(dāng)時(shí)的知識(shí)和見(jiàn)識(shí)，我們完全沒(méi)有辦法完成這樣一件作品。但是，既然老師認(rèn)為可行，我們也沒(méi)有拒絕。只是，我的腦海中很快便冒出了一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題：我們要準(zhǔn)備什么？怎么準(zhǔn)備？怎么做出這個(gè)藥箱？藥箱要怎樣才算是智能的？老師看到我們個(gè)個(gè)一臉“萌”態(tài)，便開(kāi)始向我們發(fā)出各種各樣的指令。老師讓我們?nèi)フ{(diào)查中國(guó)老人的分布和發(fā)展趨勢(shì)，于是，我們就去網(wǎng)上查找資料；老師讓我們?nèi)フ{(diào)查老人的吃藥問(wèn)題，于是，我們就去敬老院和醫(yī)院調(diào)查老人吃藥過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題……我們一直處于“接受任務(wù)—完成任務(wù)”的被動(dòng)“研發(fā)”狀態(tài)。漸漸地，身為組長(zhǎng)的我開(kāi)始意識(shí)到，這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人是我們，而不是老師，老師不會(huì)代替我們來(lái)完成這項(xiàng)工作的，他們只是來(lái)幫助我們的。從那以后，我開(kāi)始主動(dòng)學(xué)習(xí)那些原來(lái)我未曾接觸過(guò)的知識(shí)，絞盡腦汁地去思考如何組織我們的項(xiàng)目活動(dòng)并不斷完善我們的項(xiàng)目研究。

孤軍奮戰(zhàn)自然是行不通的。俗話說(shuō)：三個(gè)臭皮匠，賽過(guò)諸葛亮。我開(kāi)始頻繁地跟兩個(gè)伙伴溝通，慢慢引領(lǐng)她們走進(jìn)并融入這個(gè)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)而明確一個(gè)觀念：我們是一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，我們才是這個(gè)項(xiàng)目的主人！

當(dāng)老師提議我們用這個(gè)項(xiàng)目來(lái)參加青少年科技創(chuàng)新大賽時(shí)，我們心里的弦繃得更緊了，對(duì)待項(xiàng)目研發(fā)的積極性開(kāi)始飆升，同時(shí)也開(kāi)始與同伴發(fā)生意見(jiàn)分歧，有時(shí)甚至是互不相讓的爭(zhēng)吵。每當(dāng)此時(shí)，老師都會(huì)站在我們身邊提醒我們：你們是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，要學(xué)會(huì)包容和理解。

是的，我們是一個(gè)團(tuán)隊(duì)。最難忘的便是比賽前一天，我們又一起忙到了晚上11點(diǎn)多。然后，作為主辯的我，離開(kāi)了團(tuán)隊(duì)，一個(gè)人走進(jìn)了比賽場(chǎng)地等評(píng)委，身邊全是各校精英。我不由得為自己捏出了一把冷汗。但是，想起我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)的諸多努力，我的心開(kāi)始慢慢釋然：是的，我們努力了，盡力了！再后來(lái)，我開(kāi)始與各校精英交流，了解到了更多的高科技產(chǎn)品，認(rèn)識(shí)了更多可愛(ài)的伙伴。

發(fā)力和借力

鄒慧琦、林祉欣、韋伶逸：當(dāng)我們想利用所學(xué)的CAD知識(shí)（Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作）繪制我們構(gòu)想中的裝置模型時(shí)，我們被一些操作方法難住了。因?yàn)椴荒苁炀毷褂肅AD，我們只能先放下模型繪制工作，轉(zhuǎn)而去摸索各種工具的使用，直至一個(gè)月后真正熟練掌握了CAD的繪圖方法。在從繪圖到實(shí)踐制作的過(guò)程中，我們反復(fù)修正了許多原本不是很清楚的思路。比如在繪制桃形齒輪時(shí)，我們事先并不知道要選擇多大的半徑以及如何控制才能確保頂住藥粒的凹形口與藥盒的桃形底部的尖口對(duì)齊，于是就嘗試多做了幾個(gè)樣式。然后我們來(lái)到學(xué)校的卡魅實(shí)驗(yàn)室，利用激光切割機(jī)將我們所繪制的幾個(gè)樣式圖全部切割出來(lái)。聞著機(jī)器切割過(guò)程中散發(fā)出的木料的香氣，看到我們的努力終于變成了真實(shí)的模型，我們?cè)絹?lái)越有信心將那些阻礙我們的問(wèn)題全部解決。激光切割機(jī)是用不可見(jiàn)的光束代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械刀，可自動(dòng)排版，具有精度高、切割快速、不受切割圖案限制、切口平滑無(wú)需后續(xù)加工、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，為我們開(kāi)展制作工作提供了極大的便利。再后來(lái)，轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪和藥箱外殼的制作，我們也是用激光切割機(jī)完成的。除此之外，我們需要制作的零件還有很多很多，比如裝藥物的藥盒、裝步進(jìn)電機(jī)的盒子、帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的小齒輪等等。這時(shí)，學(xué)校先進(jìn)的設(shè)備再一次給我們提供了幫助。

老師說(shuō)，我們可以用3D打印機(jī)來(lái)制作剩下的這些部件。在老師的幫助下，我們很快便如魚得水地完成了所有部件的數(shù)字模型設(shè)計(jì)，接下來(lái)就可以去“見(jiàn)識(shí)”3D打印了。

第一次見(jiàn)到3D打印機(jī)，我們都懷著強(qiáng)烈的好奇心；等親眼見(jiàn)識(shí)它如何工作以后，我們才知道小小的一個(gè)模型也要經(jīng)過(guò)那么漫長(zhǎng)的打印過(guò)程。3D打印機(jī)與普通打印機(jī)的工作原理基本相同，只是它們的打印材料有些不同：普通打印機(jī)的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機(jī)里邊卻裝著ABS樹脂、PLA（聚乳酸）和PVA（聚乙烯醇）等不同的打印材料。因此，普通打印機(jī)打印出來(lái)的是平面圖形，而3D打印機(jī)打印出來(lái)的卻是實(shí)實(shí)在在的物品。不管是卡通人物模型還是建筑模型，只要我們能在計(jì)算機(jī)上將它的數(shù)字模型設(shè)計(jì)出來(lái)，3D打印機(jī)就能把它變成現(xiàn)實(shí)。比如我們制作藥盒用的是ABS樹脂材料，這是一種無(wú)毒的簡(jiǎn)單材料，當(dāng)打印機(jī)與電腦連接后，通過(guò)電腦控制，打印出來(lái)的材料一層層疊加，最終便可以把我們?cè)谟?jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)的藍(lán)圖變成實(shí)實(shí)在在的藥盒，而且制作出來(lái)的模型特別精美，可以完全“還原”我們的想象。看到第一件作品出現(xiàn)時(shí)，我們簡(jiǎn)直驚呆了。時(shí)代在不斷向前發(fā)展，我們身邊的高科技產(chǎn)品越來(lái)越多，3D打印機(jī)作為時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志，使我們不必再依賴傳統(tǒng)的模式來(lái)手工制作各種部件。接下來(lái)，我們腦海中的那許多個(gè)小部件便在3D打印機(jī)的幫助下一個(gè)個(gè)順利誕生了。

這個(gè)項(xiàng)目中最難的部分，是程序的編寫和電路設(shè)計(jì)。我們求助于專業(yè)設(shè)計(jì)人員，并在老師的幫助下，一點(diǎn)一滴地完成了整個(gè)程序的設(shè)計(jì)。我們使用串口液晶屏幕控制程序、操作藥箱，因此可以說(shuō)，串口液晶屏幕便是該藥箱的靈魂。我們將自己想象成需要這個(gè)智能藥箱幫助的健忘的老年人，然后從自身的需要出發(fā)來(lái)確定設(shè)計(jì)思路和整個(gè)設(shè)計(jì)程序，比如我們假設(shè)自己一天需要在不同時(shí)段吃幾次不同種類的藥，因此我們知道必須創(chuàng)設(shè)一種裝置來(lái)完成提醒功能，這便是蜂鳴器的由來(lái)：當(dāng)程序啟動(dòng)，出藥裝置輸出藥物達(dá)到與設(shè)置的數(shù)量相符時(shí)，它就會(huì)自動(dòng)響起。智能藥箱最大的特點(diǎn)是能準(zhǔn)確地?cái)?shù)出藥物的顆粒數(shù)量，這時(shí)我們用上了物理課中學(xué)到的光電門，very easy！

收獲

林祉欣、鄒慧琦、韋伶逸：當(dāng)所需的部件都集齊后，我們開(kāi)始組裝。想著幾個(gè)月來(lái)的努力即將變成現(xiàn)實(shí)，我們的心中滿滿的都是豐收的喜悅。現(xiàn)代化的設(shè)備為我們?cè)谥谱鞯穆飞蠏叱嗽S多阻礙，我們也要竭盡所能地做好我們能做的一切。當(dāng)藥箱拼裝完畢并測(cè)試成功時(shí)，我們仨是多么地興奮，心中滿滿的都是感激。感激幾個(gè)月來(lái)一直陪伴著我們的整個(gè)團(tuán)隊(duì)：我們仨，給予我們耐心引導(dǎo)的老師，給予我們大力支持的家長(zhǎng)，給予我們熱情鼓勵(lì)的同學(xué)……

這一天，我們帶著智能藥箱來(lái)到了南寧，準(zhǔn)備參加全區(qū)的創(chuàng)新大賽。比賽的前一天晚上，我們和老師聚在一起，不停地調(diào)試設(shè)備，并為彼此加油鼓勁。第二天，我們很早就來(lái)到了比賽場(chǎng)地——南寧科技館，細(xì)心地準(zhǔn)備并檢查每一個(gè)細(xì)節(jié)。南寧科技館是對(duì)外開(kāi)放的，上午人潮如織，我們熱情、主動(dòng)、仔細(xì)地為前來(lái)參觀的市民展示我們的智能藥箱，得到了來(lái)自市民和參賽師生的鼓勵(lì)。下午的答辯進(jìn)展順利，盡管沒(méi)能獲得一等獎(jiǎng)，但我們對(duì)自己的表現(xiàn)感到十分滿意。因?yàn)?，重要的并不是我們得了幾等?jiǎng)，而是我們?cè)趧?chuàng)造發(fā)明的過(guò)程中各方面的能力都得到了提升。

在參與這個(gè)項(xiàng)目之前，我（韋伶逸）的內(nèi)心曾經(jīng)有過(guò)這樣的顧慮：每天花費(fèi)不少時(shí)間在這個(gè)項(xiàng)目上，會(huì)不會(huì)影響自己的學(xué)業(yè)成績(jī)呀？然而事實(shí)證明，我在參與這次創(chuàng)新項(xiàng)目的過(guò)程中，不僅學(xué)業(yè)沒(méi)受影響，反而學(xué)到了更多在書本里學(xué)不到的知識(shí)。有了這次的經(jīng)歷和體驗(yàn)，我相信以后我會(huì)更加注重創(chuàng)造創(chuàng)新，為提升自己的科學(xué)素養(yǎng)而努力。

信息化、智能化時(shí)代正在高速來(lái)臨，我們這個(gè)小小發(fā)明雖然沒(méi)有耀眼的閃光點(diǎn)，但是也有它自身的魅力，至少可以幫助人們更好地生活。我們還會(huì)對(duì)它不斷改進(jìn)，讓它變得更加便捷、實(shí)用，比如：通過(guò)wifi與手機(jī)app連接，讓設(shè)置和提醒更清晰更方便；內(nèi)設(shè)一些健康小常識(shí)，更加符合當(dāng)代人的需求；等等。

最后，我們想提醒同學(xué)們：智能科技離我們并不遠(yuǎn)，它往往就是你腦海中閃現(xiàn)的那一瞬的“天馬行空”，抓住它，我們就能創(chuàng)造奇跡。讓我們關(guān)注智能，智慧生活！

（本文系編者依據(jù)三位同學(xué)各自的自述整理而成）（責(zé)編白聰敏）