来源 |龙湾中学
热烈祝贺
近日，温州市第二十八届中小学生科技节高中组 “数据应用创新研究活动” 圆满落幕。活动要求学生在真实生活情境中发现并提出问题，基于各种真实数据进行分析研究，最终得出结论或者解决实际问题。
赛事分为两轮进行：第一轮开展文档筛选，第二轮进行现场答辩。我校高三（6）班吴钦鑫、高二（14）班王品文，在郑亚中老师指导下，凭借《面向生物过程模拟的物联网发酵监控系统构建与应用验证》项目，从全市众多优秀作品中脱颖而出，以扎实的技术实力、创新的设计理念和精彩的现场答辩，斩获一等奖第一名的优异成绩！这一成果既是学生科创能力的集中展现，更是我校 “拔尖创新人才项目” 育人模式的生动实践。
项目分享
《面向生物过程模拟的物联网发酵监控系统构建与应用验证》这一项目是跨学科融合创新的典型代表——将信息技术、生物工程、机械设计等多学科知识有机结合。
本研究旨在基于ESP32微控制器设计并开发一款智能化发酵罐控制系统，重点解决传统发酵过程中温度与转速控制精度低、响应滞后、能耗高等问题。通过集成高精度温度传感模块与闭环PID控制算法，实现发酵罐内部温度的毫伏级误差恒温调节；结合ESP32的PWM调速功能及电机驱动模块，构建转速自适应调控系统，确保不同发酵阶段转速参数的精准执行。借助ESP32的物联网功能，系统可实时监测发酵环境数据并支持远程控制，有效提升微生物发酵过程的稳定性与可控性，为模拟发酵生产提供低功耗、高精度的智能化控制解决方案。
发酵系统工作流程图
发酵罐装置实物图
技术亮点
1.精准控制体系：采用 ESP32-WROOM 模块为主控制器，搭配 DS18B20 高精度温度传感器与闭环 PID 控制算法，实现 30-60℃范围内 ±1℃的恒温控制，同时通过 L298N 电机驱动模块与 PWM 调速功能，构建 50-500r/min 的无级调速系统，扭矩波动≤5%，满足不同发酵场景的精准需求。
2.物联网交互设计：搭建本地 Wi-Fi 热点与 Web 控制界面，支持通过手机或电脑远程监控温度、转速等实时数据，参数修改响应时间≤200ms，实现 “随时随地精准调控”，打破传统发酵的空间限制。
3.低成本定制化方案：创新采用 3D 打印技术制作发酵罐顶盖与支架，使用 PLA 耗材通过 Fusion360 建模优化，确保结构契合度与实用性；以纯 HTTP 协议替代传统物联网平台，在降低开发门槛的同时保证系统稳定性，水冷散热效率达45W，为中小型发酵实验提供高性价比解决方案。
应用价值
该系统已成功应用于苹果醋酿造、酱油模拟发酵、家庭酸奶制作等多个场景。在酸奶发酵实验中，系统稳定维持35℃恒温环境，结合匀速搅拌功能使发酵更彻底，口感显著提升；在醋酸菌发酵中，精准控制 28-32℃最适生长温度，有效提升代谢产物产量。
作品既满足了高中生物发酵实验的教学需求，也为家庭发酵与小型科研提供了可靠工具，实现了“学以致用、知行合一”。
参赛剪影
使用电烙铁组装发酵罐装置
现场答辩
参赛学生与指导师郑亚中赛前合影
育人密码
学生的亮眼成绩，离不开我校长期以来对“拔尖创新人才项目” 的系统化培养。学校以学术高中建设为核心，践行 “因科施策、分类培养” 战略，理科侧重研究型课程，强化深度探究能力。学校提供的 3D 打印实验室、物联网实验室等硬件支持，以及 “4T 榕博共同体”、综合实践教研组、跨学科项目课题组等学习共同体，为师生的科创实践提供了全方位、高质量的保障。
在理科培养方面，学校侧重研究型课程建设，强化学生深度探究能力，提升学生的实践创新素养。学生在项目推进中，不仅熟练掌握了3D打印、ESP32编程、传感器校准等专业技能，更通过需求分析、方案设计、硬件搭建、反复测试等完整科研流程，锤炼了科学思维与创新能力。
未来，学校将持续深化拔尖创新人才培养模式，拓展跨学科课程资源，完善创新实践平台，鼓励更多学生探索未知、勇于创新，在科学的道路上不断前行！
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