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每年我们都会特邀陈老师针对ISEF大赛的情况和获奖作品作品进行总结和深入解读。今年的文章分为两部分，本篇我们深入探讨了今年ISEF大奖作品的独到之处，另一篇我们则着重回顾一下2024年ISEF高潮迭起的抄袭造假事件。希望能够给广大想要和正在准备科创竞赛的同学们一起启发。
作者：陈愈容，原创文章，转载请注明出处！
- 前Arduino中国董事总经理
- 前高通创锐讯市场总监
- 全球发明大会ICW国际评委
- 全国“互联网+”大学生创新创业大赛评委专家
- 哈佛商学院MBA
- 美国康奈尔大学电子工程硕士
- 清华大学自动化系学士
- 高考北京理科状元
ISEF一等奖作品不仅体现了青少年科技创新者的智慧和创造力，而且凸显了科技与社会责任结合的重要性。学生们不仅关注科技前沿，还关心社会经济价值，特别是在环境保护、能源利用、医疗健康和社会福利等方面的应用。
参加科创大赛做课题，最难的一关就是确立课题。同学们一想课题，就是智能垃圾桶、智能拐杖、忘带东西提醒、自动擦黑板等等已经被做烂掉的课题。让我们从ISEF的一等奖课题中看看他们在选题上有哪些值得学习的地方。
1
Harnessing Ultrasound for Microplastic Filtration
利用超声波进行微塑料过滤
该项目获得”地球与环境科学“赛道一等奖，同时获得Gordon E. Moore Award的$50,000奖金。微塑料对人体和动物都产生极大的影响，而且很难从体内清除。不同于传统的物理过滤和化学过滤法，研究者巧妙地使用了超声波能将微粒子聚集起来的特性，将微粒子挡住，起到过滤的效果。装置简单实用，成本低且耗能低。
2
Gasochromic Technology Enhancing Hydrogen Safety
用气体显色技术改进氢气安全
该项目获“能源：可持续材料和设计”赛道一等奖。氢能是一种重要的可再生零碳能源，但是其安全性一直制约着它的发展。该项目从快速探测氢气泄漏为出发点，创新性地利用了氧化钨遇到氢气会变色这一特性，结合Arduino和光电二极管自动探测颜色变化，设计出了一个快速反应且低功耗的氢气传感器！
"同利用超声波过滤微塑料一样，这个课题的选取既有很高的社会价值，又具备别人没想到的巧思，简单而又有效地解决了问题！这才是一个高中生课题应有的样子。"
3
OralAI: A Fluorescence Based Mobile System for Dental Disease Prevention
基于荧光的口腔疾病预防手机APP
生物医学工程的一等奖作品，设计了一款新型的牙齿检测系统，用于口腔健康的家庭监测，尤其是针对发展中国家。在那里稀缺的口腔护理资源和昂贵的治疗费用常常让牙齿检测和治疗遥不可及。研究者巧妙地利用了牙菌斑和牙结石在荧光下能显现这一特质，结合人工智能的图像识别模型能够快速准确地识别这两大牙齿问题，达到了93.4%的识别率。再结合手机APP和绑在牙刷上的荧光灯+摄像头，就可以在家检查牙齿刷得干不干净了。了不起！👍
4
Origami Chair: Always Accessible to Everyone, Everywhere
折纸椅：随时随地为所有人提供服务
同样解决大众问题的是这个“工程技术”赛道的一等奖作品。工程技术赛道一向是每年最卷的赛道之一，竞争项目从飞行器到机器人、潜艇、火箭都是高科技中的高科技。偏偏这个折纸椅拿到一等奖，不得不让人产生疑问 。
首先项目立意很高，是为了解决受灾地区和贫困地区学生的座椅问题。根据这个设定，项目选取了廉价且随处可得的纸板箱作为原材料，通过严谨的工程设计和测试，使得椅子的坚固程度和安全性达到ISO标准，并考虑了靠背、扶手的设计以增加椅子的舒适度。同时制作过程简单，任何人都可以轻松地由一个纸板箱制作出折叠椅，可以说是实实在在地解决了一个重要问题。
5
Effective Robotic Swarm Controller
有效的机器人群控制器
该项目是“机器人与智能机器”赛道的一等奖。机器人赛道也是每年最卷的赛道之一。该项目另辟蹊径，从单个机器人设计跨越到多机器人合作，对其进行动态路径规划和任务分配这一更大的挑战。应用场景也贴合当前工业自动化和智能制造的发展趋势，在已经广泛使用机器人的工业制造生产线中，通过多机器人合作实现可根据实际需求进行动态组装的生产线，提高了生产线的灵活性和个性化。
6
Diffusion-Based 3D Art Generation
基于扩散模型的三维艺术生成
“科技增强艺术”是ISEF今年最新加入的赛道，体现了组委会对科技与艺术跨学科融合的重视。作为该赛道的首个一等奖作品，该项目旨在实现Text-to-3D printing （即文字生成3D模型）这一目标！继文生图、文生视频之后，文生3D模型可以帮助艺术家们摆脱繁琐耗时的CAD设计过程，根据自然语言提示直接创建三维模型。该项目将当前最先进的人工智能模型创造性地运用于3D艺术创作这一领域，可以说是眼光独到！
7
Multi-Sensory Mixed Reality Therapy for Dementia
针对老年痴呆症的多感官混合现实康复治疗
作为”转化医学”赛道的一等奖作品，针对老年痴呆症患者的多感官混合现实康复治疗法，利用嗅觉、听觉和视觉三种感官刺激和沉浸式虚拟环境，帮助患者提升身体和认知能力。给笔者印象最深的是该项目不仅在测试阶段得到香港耆康老年学会的帮助，有6个老年痴呆症患者参与了8周的测试，还在最后阶段在香港耆康老人福利会正式投入使用。这样的资源是非常稀缺和珍贵的，也为该项目获得$10,000的Craig R. Barrett Award for Innovation奠定了基础。
8
The Digital Air Rifle Ballistic Measuring Device
数字气枪弹道测量设备
今年“嵌入式系统”赛道的一等奖颁给了跟枪有关的项目，也是让我小小地惊讶了一下。项目作者是两个加拿大女孩子，她们针对奥林匹克10米气步枪项目，设计了一个气枪弹道测量设备，不仅可以对枪支进行测试，还能记录射击者全过程的数据，为更有效地训练提供科学数据。设备本身利用ESP32，3D打印机，光传感器，加速度和陀螺仪传感器等，技术上并没有什么特别之处，但是比较难得的是她们在两个中队的21支步枪上进行了测试，完成了超过2000次射击，确定了4支故障和4支漏气的步枪。如同上一个项目，该项目得益于拥有真实的测试环境和产生真实的效果，拥有改进这一奥运项目的潜力。
时间原因，今天就介绍这些让笔者眼前一亮的一等奖项目，还有一些非常厉害的项目，因为专业性非常强（例如干细胞、化学材料，医学等）超出了笔者能力范畴。高中生能进入这些领域，想必也是有专家带领，且得是真爱。
从上述项目，我们可以看出好的课题有以下几个特点：
有明确的社会经济价值
尤其是和可持续发展相关的主题，特别是环境、能源、医疗、弱势群体、智能智造等。学生们平时如果只是关心学校和家里的事情，两耳不闻窗外事，缺乏对所处世界的好奇和认知，就很难找到具有价值的选题。家长平时可以多给学生创造探索一些真实世界问题的机会，多跟学生讨论周围的人和事，加强学生的思辨能力和好奇心。
每年联合国SDG科技夏令营都会围绕其中1-2个目标，帮助孩子们更深入地探究这些问题，激发孩子们产生课题想法。2024享渔夏令营围绕气候与能源主题开展探究。
有跨学科知识的融合应用
从这些一等奖作品可以看出，无论是利用气体显色这一化学现象和光电子传感进行氢气的检测，用超声波进行微粒子的过滤，还是利用荧光效果进行牙齿菌斑的探测，这些问题的解决并不在于用了多高深的技术，而是能够进行巧妙的跨学科联想，起到四两拨千斤的作用。这需要学生平时在学习各学科知识的时候，能够对所学知识的现实应用有充足的好奇心和思考，而不是为了考试成绩而学习。
对于独特资源的合理利用
如果你有老人院的资源，做老年人项目就不愁没有研究和测试对象；如果你有奥运气步枪训练队的资源，做相关项目不仅有深入的理解还有真实的测试环境；当然如果身边有某一领域的专家可以提供该领域的专业指导和实验设备，又正好是你愿意去花时间深入探索的领域，那么选题就可以沿着这个领域去思考。学会利用别人没有的独特资源建立自己的特色，是能够脱颖而出的重要方式。
选择科创课题时，同学们应该拥抱跨学科的思维，秉持对现实世界问题的好奇心与认知，并合理利用手头的独特资源。这样，不仅能让自己的项目更具社会意义和实用价值，还能在竞赛中脱颖而出。
如果你打算利用这段时间跳脱出考试的羁绊，尝试开启一个科创课题，自由地探索某一自己可能感兴趣的领域，暑期是最适合孩子准备竞赛的时间啦！
4年级以上学生可以立刻联系我们进行科创竞赛的规划咯！1v1竞赛课题辅导，在实践中提升自己的科创素养和能力！心动不如行动，创造从现在开始。
在科技创新的道路上，每个人都有机会造就一份独到的成就。如果你是对科技充满热情的学生，不妨在今年暑期开始你的科创之旅。毕竟，创造并不只是少数人的特权，它等待每一个愿意付出努力和创新思维的人。
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小享老师
