近日,一場(chǎng)別開(kāi)生面的科普活動(dòng)在青少年群體中掀起了一股“科技潮”。來(lái)自山東大學(xué)集成電路學(xué)院安芯守望科創(chuàng)小隊(duì)的三位大學(xué)生,帶著他們自主研發(fā)的“摩擦納米發(fā)電(TENG)摔倒檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)”,以通俗易懂的方式,將科創(chuàng)技術(shù)帶到了青少年身邊。這不僅是一次知識(shí)的傳遞,更是一場(chǎng)關(guān)于創(chuàng)新與人文關(guān)懷的生動(dòng)實(shí)踐。
緣起:從實(shí)驗(yàn)室到青少年課堂
摩擦納米發(fā)電(TENG)是近年來(lái)能源收集與自驅(qū)動(dòng)傳感領(lǐng)域的前沿技術(shù)。我們團(tuán)隊(duì)利用這一原理,設(shè)計(jì)出一款可穿戴的摔倒檢測(cè)報(bào)警裝置——當(dāng)使用者發(fā)生摔倒時(shí),器件產(chǎn)生的電信號(hào)會(huì)觸發(fā)警報(bào),為老年人、康復(fù)患者等群體提供及時(shí)的“隱形守護(hù)”。在今年的社會(huì)實(shí)踐中,我們決定將這項(xiàng)融合了物理、電子工程與人工智能技術(shù)的科研項(xiàng)目,轉(zhuǎn)化為面向青少年的科普內(nèi)容,讓科學(xué)的種子在年輕的心中生根發(fā)芽。
三層遞進(jìn),讓復(fù)雜科技“聽(tīng)得懂”
為了讓青少年真正理解這套系統(tǒng)背后的科學(xué)邏輯,我們?nèi)粓F(tuán)隊(duì)成員分別從器件原理、電路系統(tǒng)和人工智能三個(gè)維度展開(kāi)講解,層層遞進(jìn),環(huán)環(huán)相扣。
第一講:摩擦生電——看不見(jiàn)的“能量魔法”
第一位同學(xué)從日常生活中最常見(jiàn)的“摩擦起電”現(xiàn)象入手,用氣球、塑料尺等簡(jiǎn)單道具演示靜電的產(chǎn)生,迅速拉近了科學(xué)與孩子們的距離。隨后巧妙地將這一現(xiàn)象引向“摩擦納米發(fā)電”的原理:當(dāng)兩種不同材料接觸分離時(shí),會(huì)產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移,從而形成電流。通過(guò)生動(dòng)的比類比,讓青少年直觀理解了TENG器件如何將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,并作為傳感器感知人體動(dòng)作。
第二講:從信號(hào)到警報(bào)——電路系統(tǒng)的“翻譯官”
器件產(chǎn)生的電信號(hào)微小而復(fù)雜,如何讓它“說(shuō)話”?第二位同學(xué)以“腦袋”為比喻,講解了電路系統(tǒng)的作用。他展示了我們項(xiàng)目中的的信號(hào)處理模塊。當(dāng)孩子們親眼看到模擬摔倒動(dòng)作觸發(fā)警報(bào)燈閃爍時(shí),現(xiàn)場(chǎng)響起了陣陣驚嘆。這一環(huán)節(jié)讓青少年認(rèn)識(shí)到,再前沿的科技也離不開(kāi)扎實(shí)的硬件基礎(chǔ),每一個(gè)“智能”背后都是精準(zhǔn)的電路設(shè)計(jì)。
第三講:會(huì)“學(xué)習(xí)”的算法——人工智能如何判斷摔倒

最引人入勝的部分當(dāng)屬人工智能的講解。第三位同學(xué)以“如何讓機(jī)器學(xué)會(huì)判斷”為題,用“教小朋友分辨摔倒和蹲下”作類比,解釋了機(jī)器學(xué)習(xí)的基本邏輯。他通過(guò)幾組簡(jiǎn)單的動(dòng)作,讓青少年親身體驗(yàn)“數(shù)據(jù)采集—特征提取—分類識(shí)別”的過(guò)程,并展示了我們訓(xùn)練好的模型如何實(shí)時(shí)區(qū)分正常活動(dòng)與摔倒姿態(tài)。過(guò)程中,孩子們一個(gè)個(gè)稚嫩卻犀利的問(wèn)題,讓現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈而深刻。
不止于科普:在實(shí)踐中收獲成長(zhǎng)
本次科普活動(dòng)不僅讓青少年近距離感受到了科技的魅力,也讓我們?nèi)淮髮W(xué)生在“輸出”中實(shí)現(xiàn)了“反哺”。為了把復(fù)雜的科研內(nèi)容講得生動(dòng)有趣,我們反復(fù)打磨語(yǔ)言、設(shè)計(jì)互動(dòng)環(huán)節(jié),真正理解了“讓科學(xué)走向大眾”的意義。同時(shí),青少年們天馬行空的提問(wèn)也啟發(fā)了我們對(duì)項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景的新思考——比如是否可將裝置應(yīng)用于體育競(jìng)技、兒童安全等領(lǐng)域。
結(jié)語(yǔ)
一場(chǎng)科普活動(dòng),三層知識(shí)解析,一群熱愛(ài)科技的青少年,一次充滿溫度的社會(huì)實(shí)踐。我們用“摩擦生電”連接起物理世界與數(shù)字智能,也用真誠(chéng)與熱情搭建起大學(xué)與中學(xué)、科研與科普之間的橋梁。未來(lái),我們將繼續(xù)以科技為媒,把更多有溫度、有深度的創(chuàng)新成果帶到公眾面前,讓科技之光點(diǎn)亮更多青春夢(mèng)想。