金陵中学牛娃辈出！近日，在清华大学“2021丘成桐中学科学奖”比赛现场，来自金陵中学中美班的胡馨元、余星瑶、陈昭融三位同学在与国内外顶尖高手的对决中脱颖而出，获得物理金奖！在2021年江苏省青少年科技创新大赛中，金中国际部李仕嘉同学获得高中部培源奖（省长奖），并受邀参加了第四届“世界顶尖科学家论坛”。学霸是怎样练成的？扬子晚报/紫牛新闻记者为您揭晓。
两颗葡萄和一个微波炉
金中学子征服“丘奖”评委
据了解，丘成桐中学科学奖，始于数学大师丘成桐先生2008年设立的丘成桐中学数学奖。它区别于普通数学、科学竞赛，面向全球中学生，倡导创新思维和团队合作，舍弃试卷和标准答案，让学生以提交研究论文的形式参与竞赛，旨在从中学生抓起，培养科学精神和科学素养。
本届丘成桐中学科学奖共设立中国内地、亚洲、美国16个分赛区，共有来自中国、英国、美国、新加坡、印度等国家及地区的1500余支队伍报名参赛，提交有效论文822篇。经过激烈角逐，最终来自全球的61个中学生团队分别获得数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模奖6个学科的金、银、铜奖和优胜奖，6个学科的金奖最后竞争跨学科的最高奖——科学金奖。
参赛队伍来自国内外，都是各大名校的顶尖高手，金中学子到底是靠什么征服了评委？三位同学表示，他们的研究灵感来自两个葡萄和微波炉。
两个葡萄放进微波炉发生爆炸的科普短视频激发了他们的研究灵感，设计实验加以验证成了他们的研究课题。在前人研究的基础上，他们以葡萄plasma（等离子体）为研究对象，提出了自己的猜想，利用一系列定性、定量实验，验证了猜想，明确了plasma现象的产生既有燃烧机制，又有放电机制。从课题准备、文献收集、实验设计、论文撰写到现场答辩，历时8个多月，他们不断调整葡萄的大小、距离，尝试使用不同的水果，通过微波炉加热，成功获得并验证了葡萄等离子体的机制。
参赛感言
当火花绽放的瞬间，一切艰辛都值得
中美高二（2）班余星瑶告诉记者，微波炉加热两颗葡萄竟然能引发爆炸——这条“爆炸性”新闻激发了我们极大的好奇心。实验一开始总是失败，不知道微波炉该调到哪个火力挡位，两颗葡萄之间距离多远，我们常常量尺寸、切葡萄、调微波炉、录视频、回看现象，不知不觉就在微波炉和葡萄前坐上一整天。“当我们观察到等离子火花的瞬间，每个队员兴奋地喊出声来——哇，我们真的做到了！我们的故事从四月到现在终于落下了帷幕，但我们的科学探索之路才刚刚开始。”
“最初阅读文献时，我们天真地以为实验难度不大，但真正操作起来才发现并没有想象中那么简单，比如预实验中的葡萄很难产生预设的火花现象；又比如文献中科学家们使用了特殊的凹面玻璃器皿，以保持两颗葡萄能稳定接触，可我们当时并没有这种仪器，在老师的启发和点拨下，我们经过多次实验，终于用不起眼的胶带成功替代。”中美高二（2）班胡馨元告诉记者，“备赛过程让我体会到了科学研究需要付出的艰辛和耐心，但成功时的喜悦让我们觉得一切都是值得的。”
中美高二（2）班陈昭融告诉记者：“经过无数次尝试，我们终于观测到微波炉中两颗葡萄间产生的plasma等离子体现象。万分激动之余，另一件事又引起了我们的好奇：火花出现时，我们明显听到了文献资料中没有提到的类似放电的声音。对此，我们进一步设计实验，并给出了我们对原论文关于plasma产生原理的不同解释。这让我意识到，在追求真理的路上，要充满好奇，要大胆假设、小心求证，要用科学严谨的态度去对待每个实验。”
让科技赋能体育
爱运动的他发明“会自动测距的铁饼”
获得2021年省青少年科创大赛高中部培源奖的李仕嘉在老师眼中是怎样的学生？金中steam中心资深科创老师陈界山告诉记者，李仕嘉特别痴迷于体育和科学，脑子里经常冒出很多的奇思妙想。他经常爬雪山，15岁登顶非洲乞力马扎罗峰，也酷爱跑马拉松，能承受失败带来的压力，具有一往无前的拼搏精神。
“在学习之余，李仕嘉只要一有空就往steam中心跑，积极参加各项科技活动，而且他有一种做一件事就成一件事的心态，遇到困难迎难而上，不退缩不放弃。”金中steam中心通用技术组组长、英才计划和科创导师张启军这样评价。
李仕嘉分享了他利用计算机方法对体育运动的探索。“有一次我去省田径中心，看到运动员正在室内投掷铁饼，投出去5米就被拦掉。经调研我了解到，天气不好室内投掷，不知道投掷距离，只能检查技术动作，在全国皆是如此。因此，我希望能找到多种方法，通过投掷铁饼的初始情况，来预测完整投掷距离和飞行轨迹。” 李仕嘉告诉记者，在金中STEAM中心老师以及英才计划的导师——南京大学计算机系钱柱中教授的帮助下，他学习了系统的研究方法，进行了工程项目搭建，并在江苏省田径中心收集了上万个时点的数据，最终实现了自己的设想——把普通铁饼改造为数字铁饼，在铁饼上安装了九轴陀螺仪传感器，记录投掷铁饼的初速度和投出去的角度，并以此计算出投掷的距离，准确率可达95%。除了室内场馆，铁饼也可用于有风的室外场地，这样免去皮尺测的麻烦，节省了人工，提高了训练效率。
李仕嘉还有很多正在实践的奇思妙想，“我最近研究了蚂蚁社会的‘蚁群算法’；正在研究企鹅走路摇晃与能量回收的关系，还有已经发明制作的碳中和生态智能垃圾桶等……”
创新开设“通研课程”
让每一个孩子都有科创成功的经验
金陵中学steam中心主任姚舜介绍，金陵中学从1997年就开始做研究性学习的探索，到目前为止已经有20多年了，其间经历了多次的迭代更新。从最早的基于研究性学习平台进行每个科目的独立探索，慢慢地发展成将选修课程、社团课程整体进行的课程开设，到后来将研究性学习和通用技术课进行打通，以解决真实情境下的问题为导向进行项目立项。
“今年我们创新性地做了每一个班都必上的通研课程，通用技术与研究性学习结合起来，利用学校智慧融通的省级课程基地steam中心作为平台和抓手，将选修社团科目的知识进行融会贯通，进行有架构地协调组织。” 姚舜表示，金中坚持给每一个孩子都有动手进行科创，并且获得成功的经验。每一个在金中的孩子都会掌握一门技能，比如激光雕刻或是3D打印，这门技能掌握之后，他们会迸发出很多新的一些科创能力和想法，用于解决现实当中的问题。比如说，数学课上让大家做一个数学架构的切面图，很多孩子很快就用激光雕刻做出非常精美的作品，而不是传统地用纸盒来做。而且通过3D设计，同学们对几何空间的立体切面有更加深刻的认识，这是让数学老师都感觉很惊讶的事。
姚舜告诉记者，在此基础上，金中还为学生创立了各种各样的平台，比如英才计划、机器人比赛、还有高校的“双高合作”，比如跟南大和东大的合作，通过这些渠道让孩子们进行自我的选择和个性化的发展。学校通过课程培养了孩子们的研究精神，让他们掌握了研究方法，并且具备了动手实践能力，再去跟高校的平台对接，形成一套完整的金中科创模式。
正是在这样的课程理念和科创中心的孵化下，2021年，金陵中学在各项大赛中硕果累累，捷报频传。据了解，2021年，金中李仕嘉和王子豪两位同学获得英才计划优秀学员并收录到年度英才计划“英才风采人物”；2022年，金中12人成功入选“英才计划”。机器人社团获得江苏省VEX选拔赛总决赛获一等奖。学校课题《普通高中科创教育二十年探索》获“2021年江苏省基础教育类教学成果奖”一等奖。
校对 盛媛媛
来源：紫牛新闻
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