微风发电。2012年6月，北京四中“发明队”带着他们的发明成果——“便携式微风发电机”，赴美国麻省理工学院参加2012年度EurekaFest（发明者盛会）活动。
2012年6月18日至25日，北京四中物理教师李靖带领该校“发明队”6名学生和他们的发明成果——“便携式微风发电机”，赴美国麻省理工学院参加2012年度EurekaFest（发明者盛会）活动。
在这次发明者盛会上所展出的20余项发明产品主题非常集中：近半数的产品都致力于利用生活中那些被人们忽略的能源。获得最高荣誉的发明项目是一种可以有效提高柴火燃烧效率的净水锅，发明人的发言令人印象深刻：他的发明的服务对象是非洲的穷苦妇女。因为他发现，这些妇女往往是在拾柴的路上遭到暴力、抢劫与羞辱。他希望通过自己的发明，降低她们遇到这种不幸的可能。
还有一些团队则在研发低成本的净水装置，希望能为欠发达地区的人们提供更安全和廉价的饮用水；另有一些产品则专注于为残障人士提供帮助，比如为有书写困难的人特制的写字台。
李靖在接受中国教育新闻网记者采访时深有感触地说，近3年的“发明队”实践和多次赴美学习的经历，让他深深感受到：青少年进行发明创造的核心动力源自于对科学的兴趣以及对生活的热爱，而真正伟大的发明则是技术与人文关怀的融合。
“学生们之前真的不知道，这些看似简单的事情做起来竟然这么复杂”
2012年4月14日，3支北京四中“发明队”（InvenTeams）项目成员，在北京四中科技楼展示了他们经过近半年努力所获得的成果——便携式微风发电机、防洪双层逃生球以及简便立体停车器。“九超”队队长熊铮指着该团队发明的便携式微风发电机介绍说：“这个发电机可以在3级以下的微风中发电，下一步我们要做的是如何找到替代材料让扇叶防水”。该项目指导教师李靖老师，则向现场听取汇报的北京四中常务副校长常菁申请，能否允许学生在校内安装这些微风发电机，以尝试进行夜晚的路灯照明。
大小如同一个小型空气净化器的便携式微风发电机，看起来装置非常简单，两张绿色的瓦楞纸作为两个扇叶，被折成一种特殊的弧形，在微风的吹拂下依靠风力和纸张的弹性来回摆动，带动了两块小磁铁进入由线圈，从而依靠切割磁力线来发电，一般情况下的输出电压可以达到3V。
“可别小看这两个线圈，这些都是学生自己亲手绕的，整整绕了10个小时约4000匝”，李靖老师介绍说，学生们最初并没有想到绕一个线圈竟然会这么复杂，因为绕完的线圈不是松了就是紧了，而且要想绕合格了，前后需要花费几天时间。后来，学生们制作了一个小装置来代替手工绕线圈，结果效率大大提高，绕一个线圈大约需要10个小时，“没有动手制作之前，他们真的不知道，这些看似简单的事情做起来竟然那么复杂”。
李靖介绍说，这个小发明如果从原理上看，没有什么特别之处，但是如果从发电方式上看，可以说是一个新突破，“目前的风力发电基本都是依靠扇叶旋转带动发电机发电，而这个装置是通过扇叶摆动发电。下一步需要学生们解决的问题是，扇叶摇摆的速度与风速、材料弹性等到底是什么定量关系？”
气球塔。图为参加2012年度EurekaFest活动的中美学生，正在以小组方式进行搭建气球搭的活动。
“发明的过程就是不断接受质疑和挑战的过程”
现场的3支“发明队”在逐一展示其发明项目的同时，还需要接受来自专家和其他学生的提问和质疑。
你们的这款微风发电机发电效率如何？有定量数据吗？如果风停了怎么办？如何解决电能的储存问题？扇叶需要多久更换？如何降低噪音？
防洪双层逃生球是针对什么人群的？这种柔软的材料漂浮在洪水中，如何解决碰撞问题？如果遇到尖锐的物体，球被扎破了怎么办？球体充气的时间是否过长？充气方式有没有其他替代解决办法？是否该产品应定位在空降受灾人群更合适？
在街道两旁进行双层停车设计，是否会影响小区一楼住户的视野和城市美观？这种简便立体停车器的成本是否太高，是否会挑战未来公共停车位的共享原则？
美国麻省理工学院“发明队”中国项目负责人林为千告诉现场的学生，发明的过程就是不断接受质疑和挑战的过程，“你们不要觉得难为情，不要觉得大家提出质疑就是否定你们。其实，好的想法是需要在思想碰撞中不断产生并获得提升的，要学会开放地接受别人的批评”。他强调，好的发明一定需要经历一个永不放弃的过程，失败是正常的，也是必要的，要学会从失败中学习，学会克服失败的恐惧。一项好的发明，至少需要在原创性、团队合作、技术价值和商业价值等4个方面有突出表现。另外，要尽可能尝试用简单的方法去解决问题，而不是把简单问题复杂化，“很多伟大的创造发明其想法和出发点都很简单和朴素”。
报纸塔。图为北京四中“发明队”的学生在校园里搭建的报纸塔。为考验报纸塔的牢固程度，塔尖上还放置了一个生鸡蛋。
“参与发明的过程往往比结果更重要”
李靖介绍说，从2011年9月开始，约50名北京四中的高二学生，以自愿报名的方式组成了6支队伍。学生们除需要自己取队名、确定队长及团队分工、通过头脑风暴确定创意项目外，还要根据自己提出的项目进行相关调研和市场分析，并进行多次展示汇报。在这一过程中，这些项目要不断接受来自其他“发明队”小组的质疑和挑战，并接受美国麻省理工学院“发明队”中国项目专家组的指导。
在带领和指导学生的过程中，李靖发现学生们的想象力和创造力非常丰富，记忆棉“沙坑”、近视3D眼睛、视力保护读书器、可随风向旋转雨伞、磁力冰箱、电脑余热利用……在不断的创意和质疑中，一些项目被淘汰，而最终展示的3项发明，则是从学生们提出的42个想法中遴选出来的。李靖相信，中国学生不缺乏创造力，是缺乏创造力的活动，因为创造力的基础首先是要有机会去创造，“如果没有具体的创意活动，培养创造力就是一句空话，毕竟任何一项能力的培养都是在具体的实践中逐渐培养起来的”。
按计划每周两次的“发明队”活动，挑战和争执是常有的事情，而学生们也从最初的不适应，到后来慢慢开始学会接纳他人的意见。在这一过程中，李靖需要经常提醒学生们，大多数的发明都是在别人的成果之上进行的，一定要关注别人的意见和需求，“如果连我们身边的同伴的需求都不了解，我们又怎么能了解社会的需求”。他要求学生不停地追问：我们的项目真的有创意吗？其实用性如何？是否采用了最简单的方式来解决问题？我的团队参考了别人的意见吗？我的团队是一支真正的队伍吗？需要进一步做调整吗？我们的项目如果没有被选中，我们就应该停止进一步的实践吗？
“在这一过程中，让学生们体验、交流、收获、合作和分享，这是我们最希望达到的目的”，李靖说，通过这样的方式，学生获得的不仅仅是超越书本的实用知识，更有通过思考、解决问题获得的训练以及动手能力，“ 如果一个学生能在半年的时间里，每天在课外花2-3小时做相关发明，并最终将成果呈现出来，相信没有兴趣的支撑是很难有如此持久的动力的，而不时的失败、挫折是‘发明队’的每一个成员都要学会面对的”
项目讨论。小组讨论是“发明队”的重要活动形式。图为北京四中“发明队”的学生正在进行热烈的小组讨论。
“用问题带动学生在做中学、在玩中学”
李靖曾有机会在2010年6月份，到美国麻省理工学院参加为期5天的“发明队”项目教师培训。此次培训过程中，美国教育强调的做中学、玩中学给他留下了深刻印象。
计算机的编程可以通过玩来体验，非洲白蚁可以把自己的蚁穴建得很高，如何通过计算机编程模拟实现一下？给你一个棋盘，一个骰子，几个小立方体，几句简单的命令，你不妨试试？再比如复杂系统是如何工作的？也许刚开始我们无法直接回答，但如果让30个人，每个人默默确定两个人作为自己的同伴，并一致保证自己在两位同伴连线的中点上，想想看当所有人都动起来会是一个什么场景？这就是复杂系统。
“玩中学其实是在用很放松的心态进行思考，也许这样的方式更容易激发灵感，也许这才是真正的探究”，李靖感慨地说，在中国，发明本身往往被看作是一种谋生的职业和推动社会进步的工具，“但在我们与美国学生的交流中，最常听到的词是‘有趣’、‘享受’。当他们介绍自己的产品，或者在听别人的讲解中忽然捕捉到某个亮点时，我们分明能感受到他们流露出的喜悦和激情。他们很少将发明分出三六九等，而是充分享受那种志同道合者在一起交流的幸福感”。
李靖是一位物理老师，他至今记得一位美国教授告诉他，物理教学最重要的是动手能力和保持思考，“国内的物理教育虽然也有实验，可是动手能力的培养比较有限，更多关注的是知识的记忆，而科学教育的目标除了培养学生学会尊重事实以外，更重要的还在于培养学生的思维能力和创造力”。
李靖相信，真正的创新不在于有多少知识，而在于其思维能走多远，在于学生所掌握的思维方法以及扎实的思维训练，“以往我比较关注实验的趣味性以引发学生的好奇心，关注实验的验证性以引导学生尊重事实。现在，我却越来越觉得，实验更多的应该是‘真’体验，通过‘真’问题引发学生“真”思考，通过‘真’实验让学生获得真实的感受，这样才是真正的科学探究”。
作为首批参加美国麻省理工学院“发明队”项目的学校，北京四中校长刘长铭说，这个项目是给那些真正醉心于科学和技术发明的学生提供的机会，“这不是一个竞赛项目，也不强调选拔学生，毕竟兴趣不是通过选拔而获得的。”
“参加‘发明队’项目是我做过的最疯狂的事情”
曾参与第一届北京四中“发明队”项目并赴美参加国际展示的张雅淇，回忆起自己的那段发明经历时，感慨万千地说：“这是我做过的最疯狂的事情”。
今年刚考入大学的张雅淇，当时正在上高二，“在大家都在全力备战高考时，我和队友们却起早贪黑地搞发明项目，回想起来我们真的是很疯狂”。
因为是学校开展的首届“发明队”项目，很多学生并不是很了解情况。张雅淇曾在高一时做过一个和化学相关的研究型课题，并且在评选中得了优秀，她最初以为“发明队”是类似的项目，所以就报了名，希望能借此机会把上学期的化学课题继续下去。
报名的近40个学生被分成了4个组。随着项目的进展，每周两次的“发明队”活动及其他精力的投入，让很多学生放弃了，4个组最后变成了2个组。此时，张雅淇所在的小组仅剩4名成员，当时确定的选题是电子黑板，目标是可以自动记录板书，减少灰尘，并需要通过电路设计实现相关目标。这时，一位组员建议，是否可以做一个“抗地震课桌”，以满足地震等灾难来临时为学生提供保护的需要。大家好没来得及讨论该选题，这位组员就退出了。之后，又合并过来了另一组的几位组员。经过一番周折，队伍终于稳定下来，张雅淇被确定为队长，选题也最终定为“抗地震课桌”。
2011年寒假期间，大家先用PVC做出了一个模型。“这个桌子看似很简单，其实涉及很多机械结构和连杆设计的问题，而在这方面我们却完全不懂，大量地阅读相关书籍成了我们最主要的学习途径”，张雅淇说。
抗地震课桌的结构前后修改过很多次，“因为希望桌子能在瞬间变成抗震的三角形，桌子中部的结构就比较复杂。最初曾想用滑轮、弹簧或者电动装置，结果发现若用滑轮太笨重，若用弹簧则损耗太大。经过多次试验，我们最终决定用连杆装置把桌面撑上去”。
在第二版的设计中，出现的最大问题是桌子完成变形后，中间的位斗板滑不下来。小组成员不得不重新进行更严密的轨道计算，“后来的解决方法是，通过一个升高的拉杆将位斗板拉下来。当时我们不会电脑模拟计算，只好完全靠手算，因此理论值和实际值有很大差别”。
“因为桌子是钢结构的，我们没法自己完成，只好到处找加工店帮忙做。”由于画不出详细的设计图，很多加工店不接活，最后张雅淇和队友藏成姝总算在护国寺附近找到一家小店愿意试一试。尽管如此，很多材料仍需要自己买，“那段时间一下课，我们就跑到店里盯着，跟师傅描述我们的想法，还要不停地往五金店跑，购买各种零件”。
很快2个多月过去了，到了快要正式演示的前一天，桌子做好了，结果却发现桌子弹起来后却收不回去，大家只好又重新将桌子拉到加工店进行修改。
2011年3月27日，北京四中的2支代表队和深圳中学的2支代表队，向专程从美国麻省理工学院赶来的发明队负责人，展示了他们的发明成果。最终，北京四中的“抗地震课桌”和深圳中学的“出租车呼叫系统”胜出，并于当年6月代表中国参加了在美国麻省理工学院举行的 Eurekafest。
回忆起那段经历，张雅淇至今感慨万分：“对我来说，参与‘发明队’的过程是一次非常重大的经历。这个项目激发了我对所有新鲜事物和创新的兴趣。以前我也曾有过无数有趣的想法，但从来没有机会去实现。而在‘发明队’项目中，我们的每一步探索都是未知的，都是我们无法预测和想象的，完全是一种全新的体验”。
“别人都在学习时，我和队友们却在做一个与高考无关的事情，可以想象我们要面对的压力有多大。我也曾有过放弃的念头，也曾因困难而跑回家抱头痛哭。每当这时，父母都会耐心地劝导我说，这么多困难都走过来了，以后还怕有什么困难不能克服吗？”张雅淇说，“我知道自己做了一件对一生都会有重要影响的事情，我相信未来所面对的任何困难都能够克服！”：
2012年北京四中“发明队”赴美学生感言
这次赴美交流感触最深的是美国学生对待发明的态度。EurekaFest没有为学生设置任何奖项，而美国的高中生大部分都是自费前来参加的。他们会花很多的课余时间来完成一个项目，而目的就是为了解决生活中的某个不便或者问题。——赵京元
令我印象最深的作品是一辆电动三轮车，因为整个车身从外壳到骨架再到驱动系统，都是美国学生自己设计并手工制作的，而且前后设计了三代。在惊叹他们超强的动手能力之余，更让我感动的是，他们设计的出发点就是为了帮助一位身边的残疾同学。——冀畇蓬
最初，我们很担心会与美国同龄人发生交流上的障碍，但很快这些顾虑全都被打消掉了。我们来自五湖四海，是对发明的热爱让我们一见如故，轻松愉快地交流。发明的动力在于创新，而发明的根本目的在于解决全人类共同面对的生存问题。——黄舫湲
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“发明队”（InvenTeam）项目是由美国Lemelson—MIT项目支持的一个面向全美的教育项目，它为全球高中生提供了一个培养合作精神、创造力和体验发明创造的机会。“发明队”（InvenTeam）是由高中生、老师和指导员组成的团队。每一个“发明队”（InvenTeam）将利用所学知识进行技术创新和发明以解决现实问题。解决的问题必须由参赛学生自行选择。该活动也是世界科技创新型后备人才培养的一个教育活动。
该活动强调学生运用所学的科学、技术、工程学和数学（STEM）的知识去进行发明创造，创新性地解决人类生活中面临的相关问题。在这个过程中，他们需要凭借调查、探究的能力和亲自动手解决问题的精神去完成自己的工作。在这个过程中，互动式的、自我激励型的学习和相应的科学、技术、工程学和数学（STEM）方面的课程将发挥至关重要的作用。
该活动旨在充分发挥教育在让学生增长知识之外的另外几大功能：培养学生的独立思考、自主学习能力与创新思维、合作精神，运用知识去解决生活中问题的应用功能；培养学生运用思维和知识去面临当下生活和学习问题的适应功能。
“发明队”项目于2010年正式进入中国。北京四中和深圳中学成为首批项目学校，2011年6月，北京四中和深圳中学的两支队伍代表中国首次赴美参加该活动。北京四中的“抗地震课桌”和深圳中学的“出租车呼叫系统”。2012年6月，北京四中的“便携式微风发电机”和深圳中学的“自锁自行车”再次赴美参加交流。（新闻来源：中国教育新闻网）
