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浙江大学:本科生中培育创新土壤

来源:中国科学报 作者: 钟华 作者: 日期:2015年11月23日 访问次数:7855

 近日,在由中国工程院、美国国家工程院、英国皇家工程院联合主办的“全球重大挑战峰会”学生日竞赛单元中,一台被评委们称为“绝妙的创意”的“空气洗手装置”,击败来自麻省理工学院、剑桥大学、帝国理工大学等14所全球著名高校参赛团队的作品,以最高分获得全球金奖。
    
    这项装置的创造者是来自浙江大学的7名学生。作为全球重大挑战峰会的重要组成部分,学生日竞赛的宗旨是鼓励大学生成为应对全球重大挑战的下一代工程领袖。这支团队从校内选拔赛到全国大学生节能减排大赛,再到“全球重大挑战峰会”这一路的摘金之旅,也折射出浙大近年来在培养创新土壤中的“深耕细作”。
    
    梦想到现实,距离并不遥远
    

    “用水洗手多浪费啊,我们为什么不能用空气来洗手呢?”当浙江大学能源工程学院级本科生陈璞阳在学校食堂的饭桌旁对同学说这句话的时候,大概没想到,一台真正的“空气洗手装置”会从他们手中诞生。
    
    事实上,自从2008年由中国工程院院士、浙江大学教授岑可法等人发起首届全国大学生节能减排竞赛以来,各种各样奇特的“点子”就像蒲公英的种子一样,在学生们中间蔓延生长。到目前为止,全国大学生节能减排大赛已成功举办八届,全国几乎所有“211工程”大学都参与其中,累计参赛人数达20余万人。浙江大学累计获得12项特等奖、26项一等奖等奖项。
    
    在第八届全国节能减排大赛上荣获特等奖的李启章等同学带着作品“空气洗手装置”,参加了第二届全球重大挑战峰会并斩获大赛唯一金奖。作为团队的指导教师,浙江大学能源工程学院副院长高翔和该院副教授郑成航给予了团队成员悉心的指导。他们经常与同学一起讨论创意的可行性,并在实践中指出需要解决的问题。高翔认为:“学生们本身有很大潜力,他们有很强的搜集信息、整合资源的能力。他们需要做的就是发挥创造力,把这些知识运用起来。”
    
    最初,团队主要成员、浙江大学能源工程学院本科生李启章、陈璞阳等提出创意思路时,郑成航便对他们说:“你们先多想几个点子,我们再来讨论。”于是,团队的每个同学每天都在绞尽脑汁琢磨新点子,在不断修改方案中探寻新思路。“我们研究了洗手过程中水的作用,发现仅有5%的水用于溶解手上的污渍,95%的水都用于冲走污渍。基于流体的共性,我们可以用空气流体替代这些用于冲洗的水。”当他们带着初步方案向郑成航提出“空气洗手装置”的想法时,郑成航老师眼睛一亮。也正是这种不断试错的努力,最终成就了后来的“空气洗手装置”。
    
    对此,郑成航有自己的看法,他认为:“其实每位同学都很有创造力,思维火花碰撞,产生的结果是很多的。当他们提出想法后,我基于自己的经验,大概会有一个判断。但是,我不会把自己的判断直接说出来,否则会限制他们的思维。”他认为,在学生一颗颗梦想的种子从发芽到变成果实的过程中,他所要做的就是——引导。
    
    一支团队的成长之路
    

    查阅资料,找学院的教师咨询请教……这个团队也由最初的三人组发展到了七人组。“最初是3个能源学院的同学,慢慢发现需要其他专业有特长的同学来加入,比如说要做控制系统,我们就找了电气专业的学生,要做专业的机械结构,我们就找了机械专业的学生……”在这个组团的过程中,李启章成为了“面试官”:“我们每一个选择都有好几个候选人,为了吸引更优秀的团队成员,我们也是‘拼了’。比如当时‘面试’机械学院学生史煜昆就用了一个月的时间,整个团队轮流跟他交流沟通,费煞苦心。”
    
    此外,李启章还发挥自己参加过中美数学建模大赛的优势,从是否有空闲时间、专业背景与专业实力、参与积极性、性格与团队的契合度等四个角度,用一个数学建模的方法,对候选人进行了量化分析,全体人员参与评分,择优录取,形成了最终的团队。
    
    一年的时间,一台简洁、实用的“空气洗手装置”诞生了:当使用者站上洗手装置前约22厘米高的踏板上时,踏板由于人体重力而下沉,通过滑轮组牵引活塞挤压空气获得高速气流,令水龙头喷出雾状水滴。细密的水雾和高速的气流,冲洗掉手上的污渍。
    
    设备做出来了,还需要检测洗手的效果,看洗得干不干净。郑瑞芮说:“最初的验证实验我们做了两个多月,每天不停地洗手。”为了更具科学性,从主观上的比较变成了定量化的比较。
    
    他们通过显色反应和细菌残留两种实验来验证。“显色是用化学方法,油、酱油、灰尘……不同的污渍用不同的显色剂表现出来,比较两种结果。而细菌残留,则是到医学院做实验。”郑瑞芮说,“这些都是常识,但是正是在做装置的过程中,我们不仅想到这些知识,而且在实验中得到了应用。”
    
    平均个人洗一次手大概要500毫升水,而用“空气洗手装置”只需要50毫升,平均节水量达91%。在高节水量的同时,污渍和细菌残留程度与用水洗手的效果并无差异。
    
    “我不能说我们是全校最优秀的团队,但我敢说,我们一定是最努力的团队。”回望这一年,李启章不无感触地说。正是这种不懈的努力,这种精益求精,使他们的作品得到了一致认可。如今,“空气洗手装置”已申请四个专利,并计划继续改进设备、走向商业化。
    
    在主动参与中提高创新能力
    

    谈到取得的成绩,李启章认为,成功得益于自己曾在大二时加入学长组织的团队,有过参与节能减排大赛的经历,“正是这些经历,使我对比赛有了更深入的了解”。
    
    事实上,近年来,浙江大学积极参与大赛的学生正在变得越来越多。“今年学校组织的节能减排大赛,吸引了全校100余支队伍、1000余名同学参加,参与度是很高的。而能源学院超过一半的学生参与了。”这个氛围令郑成航十分欣慰,“竞赛活动是非常好的平台,更有挑战性。学生们是发自内心地想去把这个东西做好,与老师分派任务效果完全不同。本科生要把整个项目完成,既要涉及外部的很多知识,又要发挥自己的主动性,他们在这个过程中获得了很好的科学训练。团队合作的能力,也在这个过程中得到提高。”
    
    “学生的大脑不是一个用来填充知识的容器,而是一个需要被点燃的火把。学科竞赛就是点燃火把的火种。”浙江大学本科生院常务副院长陆国栋说,因为竞赛特别倡导创新,“这些年来,浙大通过学科竞赛、科研训练等第二课堂,试图把‘考生’变回‘学生’。”
    
    而如今,浙江大学正在努力做的是把以学科竞赛为主的第二课堂慢慢融入第一课堂,把两个课堂打通,做更好的结合。陆国栋认为:“未来每个浙大学生在校学习的四年时间里,会有若干个学科竞赛与专业课程是结合的,而且特别希望学生能够跨学科参加各类竞赛。”
    
    (2015-11-19)


 

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