【当前热闻】乡村小学四位五年级学生共同研制申请 孩子设计的书桌获国家专利

怀柔北房镇中心小学是一所普通的乡村小学，这里四名五年级学生设计的智慧书桌模型获得了国家专利局颁发的外观设计专利证书。这款书桌能语音控制升降，提醒学生归纳物品，还隐藏着一个坐姿矫正器。

一间不锁门的实验室

(资料图片)

在学校励耘楼二层楼梯转角的第一间教室，记者被里面热闹的讨论声吸引——学生们三个一组、五个一群，拿着各式各样的电子元件、小型仪器，在这间实验室里一边讨论一边组装。

记者在这里见到了此次荣获外观设计专利的“科研团队”全部成员：五年级六班的史悦鑫、于晨曦、李多和赵雨涵。他们面前摆着一个科技感满满的模型，这就是他们的专利作品——智慧书桌。桌子长宽约15厘米、高约20厘米，纯白色的桌面上拼搭着木质书柜，书柜格子里有不同颜色的提示灯。书桌背后延伸出的线路通向一侧的外接主控设备盒，盒子里装满了各种电子元件。通过语音控制，书桌能自动升降，还可以提醒学生归纳物品、自动开关坐姿矫正器。最近，他们正忙着对已经拿到国家设计专利的智慧书桌进行优化。

视线离开智慧书桌，记者发现这间小小的实验室里琳琅满目。正对大门的是一台旅行箱大小的3D打印机，外形好似一台大号烤箱。透过玻璃门，可以看到里面干净的操作台面。一根细线从顶部伸出，延伸到旁边的卷轴上，这根塑料细线就是可融化的打印原料。3D打印机北侧摆着一台硕大的激光切割机。实验室正中放着四个大书桌，方便学生们分组工作。书桌旁的柜子上陈列着不少待组装完成的小型无人机、游乐园门禁装置、小型房屋模型等。

下午放学之后的一小时是全校社团活动时间，其中科技社团活动时间安排在周三。考虑到实验室太受欢迎，每天中午12:30至1:20的时段，如果孩子们不想午休也可以到实验室来。而且，这间实验室随时敞开，不锁门。

日复一日，孩子们对科技制作的热爱在这间小实验室里萌芽。

校园生活中发现“金点子”

种下一颗热爱科研的种子，提供一间小小实验室，孩子们生活中的一些灵感都有了落地生根的土壤。

获得国家专利的“小科研团队”成员都参加了学校特色的科创教育“人工智能+编程”课程。在课上，孩子们各怀创意：“近视的同学很多，能不能自助检测视力？”“放假班里没人了，能不能设计个机器自动给班里的植物浇水？”“学习时间不好分配，能不能有个机器人辅助我们学习？”大家都渴望着用所学知识把自己的灵感转化为实际应用。

“智慧书桌的设计初衷很简单，就是为了提升学生的学习舒适度，创意适合这一年龄段的孩子动手操作。”信息科技教师刘煜说，史悦鑫最先提出了这个点子。当时班里有其他几名学生也感兴趣，他们就组成了“科研小团队”。“4年级的信息技术课上，学生们已经掌握了编程和语音交互基础知识，孩子们怀揣对科技制作的热爱，启动了这个小小的研发项目。”

可没过几天，设计图刚完成，小团队就碰壁了。“台灯、灯带、音响、抽屉、屏幕……设计草图像一张难以实现的科幻画，各式各样的功能都集成在一张书桌上，已经脱离实际了。”看到草图后，刘煜没有浇灭孩子们的设计制作热情，而是耐心指导，“要围绕核心功能画，画出的东西要能实现，你们可以开展一次校园征集，看看大家心中的智慧书桌什么样，了解清楚大家的实际需要。”

几个人分工协作，挨个咨询身边的同学，还在微信群里征集意见。“大家的问题集中在平时爱丢三落四、课桌高度不好调节上。”赵雨涵说，“通过调研，我们制定了最终目标，通过语音交互，实现课桌高度自动调节、物品收纳自动提醒、坐姿矫正器自动开合三个核心功能。”

设计工作中大家各司其职：程序设计由踏实稳重的史悦鑫担当；于晨曦、李多、赵雨涵负责前期调查、查阅资料；最终的搭建则由大家共同完成。

遇到难题绝不放弃

获奖后，小科研团队的成员们成了校园里的明星，但他们自己知道这背后需要付出多少汗水。

捋清了设计方案思路，操作过程也不是一帆风顺，没过多久，“研发”就遇到了难题。

“模型结构小巧，主要靠手工制作，最适合的制作材料就是硬纸板。”李多和于晨曦提出了对制作材料的建议，但上手后两个人就发现，因为手劲儿小，厚纸板裁不动。

史悦鑫和赵雨涵为书桌机械升降设计的齿轮结构也出了问题。齿轮和齿轮咬合，再由电机带动，这样的机械设计结构有点复杂。此时还有一个大问题等着小团队解决：齿轮和硬纸板该怎样结合？重重难题让制作陷入僵局，几名学生一筹莫展。

就在一次课间喝水时，史悦鑫注意到了矿泉水的瓶盖。逆时针拧动，瓶盖便会上升，顺时针拧动便会下降。史悦鑫眼前一亮，兴冲冲地将这个可用于机械升降的点子告诉了刘煜，刚巧学校新采购的3D打印和激光切割机到货，制作一个可由电机带动的螺纹部件不就解决问题了。这个创意很快实现。

“书桌我们也想用3D打印机制作。”“书柜是不是可以用激光切割机制作呢？”设计团队对这几台新来的“大家伙”爱不释手。他们学会使用后，很快打印好塑料书桌和木质书柜结构。

完成拼搭的同时，程序代码也编写完成，大伙儿自信满满。通过一个小小的外接掌控板，声音信息被转化为数字信息，驱动小喇叭播放提示音并让课桌动起来。眼看智慧书桌即将搭建完成，掌控板的不稳定性又让大家犯了难。

“说完‘你好’，有时智慧书桌的反应时间要好几秒。”四名学生又开始研究语音识别板，上网搜各式替代品、研究其他语音识别设备、掌握其中原理……经过刻苦钻研，几个人成了小专家。最终，他们通过学校划拨的“科研经费”采购到了心仪的语音识别板。

两个月完成专利申请书写

“桌子太矮了，写字不舒服”“书桌高度可以调节，请说出您的身高”……通过人机简单对话，书桌的高度抬升到预定标准。在春季学期即将结束时，功能完备的智慧书桌正式亮相。

这件作品集合团队的各式“脑洞”，孩子们兴奋不已，北房镇中心小学党总支书记张建新也格外惊喜。“这件作品完工了，还能不能产生更大的教育效果？比如尝试申请国家专利，争取更大的认可，也让孩子们体验一下申报过程。”小团队进入到紧锣密鼓的专利申请文书撰写阶段。

“国家专利的申请文书写作繁琐，需要准备的素材庞杂，这是对孩子们的一次考验。”刘煜也是摸着石头过河，从国家专利局的官方网站一点点摸索，实在不懂的就咨询有过申请经验的外校教师。

设计团队成员利用假期时间集中在学校的实验室完成了《外观设计专利请求书》《智慧书桌研究报告》的书写，再由刘煜提供指导，并做汇总、格式调整等工作。在这个过程中，最难的部分是“科技查新”，他们需要对大量的同类产品进行调研，并列举出智慧书桌的独特之处。此时，担任学校科技副校长的中国科学院大学教授、中科院高能物理所研究员彭光雄为孩子们提供了指导。前前后后修改完善，专利申请书写历时两个多月完成。

“小小科学家”课堂

总结起获得国家专利的关键，史悦鑫说，“智慧书桌的每个细节都花了我们很多心血。控制书桌升降的3D打印螺纹部件以及隐藏式的坐姿矫正器是智慧书桌的关键部分，这是我们团队的创新，也是制作中最难的一环。虽然获得了国家专利，但目前这个书桌还只是一个模型，未来我们将对它加以改进，希望有一天它能应用到每一间教室里。”

“孩子们坚持下来没有放弃，最终让灵感成为现实，这是最打动我的地方。”作为带队教师，刘煜看到了孩子们的成长，也看到了孩子们对科研的热爱。“科技教育最大的不同，就是在创意走向现实的过程中，问题会层出不穷，这需要孩子们一件件解决。在未来的人生中也是一样，孩子们需要学会独立思考，自己动脑筋把遇到的难题一一克服，哪怕解决得并不完美。对孩子们来说，这是科技教育最大的魅力。”