華中科技大學分營：光電子及自動化探索實驗

2015年華中科技大學科學營的主題是“華中大·夢起航”。一周的時間里，營員們聆聽了專家教授主講的學術(shù)講座；參觀了省博物館及校史館；觀摩了武漢光電實驗室、國家強磁場科學中心等重點科研基地；參與了啟明學院的“啟明創(chuàng)新達人”探索實踐活動；在工程實訓中心參加“工程實訓探索”，分組體驗了3D打印、激光內(nèi)雕、機器人編程、收音機制作。一系列校園生活體驗及特色科技實踐活動，使營員們產(chǎn)生了極大的科學興趣和探究熱情。其中，“光電子及自動化探索實驗”活動是2015年華中科技大學科學營創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)的特色活動。

活動簡介

“光電子及自動化探索實驗”活動充分利用華中科技大學大學生創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地——啟明學院的科技教育資源，通過安排營員們分組參與5類探索項目，讓營員們分別在啟明學院各創(chuàng)新團隊體驗科研與實踐，加深營員對大學生課外科技創(chuàng)新活動的認識和了解，增強營員對科學的興趣與探究熱情，鼓勵他們立志從事科學研究事業(yè)，培養(yǎng)科學精神、創(chuàng)新意識和實踐能力。

活動基本程序

第一階段 啟明學院副院長劉玉教授作了主題為《華中大的創(chuàng)新人才培養(yǎng)——讓大學生活過得不一樣》的專題講座。她以“什么是人才”、“在座各位是人才嗎”等問題引導營員們深入思考。然后指出，啟明學院需要的是有好奇心，能主動走向困難，愿意為改變他人命運而奮斗、不服輸?shù)娜瞬拧?/p>

第二階段 分5個團隊分別開展活動。由各團隊輔導教師先為營員們講解本項目的原理、實驗方法及注意事項；然后各團隊營員們進行分組研討、自主設(shè)計、動手制作并完成實驗樣品組裝與調(diào)試；之后各團隊內(nèi)部進行成果展示或比賽，選出本團隊的優(yōu)秀實驗作品。

第三階段 優(yōu)秀作品展示與表彰會。各團隊選出的優(yōu)秀作品在大會上進行成果展示，團隊成員代表在會上介紹本團隊實驗的原理與創(chuàng)新實驗過程，并交流參與特色活動的經(jīng)驗、體會與收獲。主辦單位為優(yōu)秀實驗作品創(chuàng)作組成員頒發(fā)獎品。

活動內(nèi)容

“光電子及自動化探索實驗”活動設(shè)計了5類創(chuàng)新探索實驗項目，內(nèi)容涉及機械制造、光電子科學、自動化、計算機軟件等。

蘿卜頭機器人

由機械科技創(chuàng)新基地項目導師指導同學們將機械結(jié)構(gòu)、傳感器模塊等進行手動搭建，組合成機器人本體，并通過圖形化編程軟件控制機器人完成一定的動作或任務(wù)。讓營員了解、掌握機器人的基本知識和技能，培養(yǎng)營員良好的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實踐能力。

項目導師首先用生動的PPT講解機器人分類。人形機器人組的任務(wù)是組裝大白機器人，組裝好的大白機器人可以隨著指令跳舞、講故事，很是有趣；樂高積木組是組裝一輛會隨指令向前移動的小車，由馬達驅(qū)動，因為小車連接有光敏材料，營員們用燈光一照，小車就會迅速自動停下來。

Wi-Fi智能小車

由智能機器人及智能系統(tǒng)仿真科技創(chuàng)新基地項目導師結(jié)合目前火熱的智能硬件及移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓各組成員在完成小車組裝的基礎(chǔ)上，使之能用手機通過Wi-Fi進行控制避障。

40名營員首先參觀了智能機器人及智能系統(tǒng)仿真科技創(chuàng)新基地。隨后分為8組動手組裝Wi-Fi智能小車。創(chuàng)新基地人員從電路的廣泛應(yīng)用價值、開源電子原型平臺Arduino、電路安裝及組裝時要注意的問題等方面加以講解。營員們制作與調(diào)試過程中，創(chuàng)新基地人員及科學營志愿者為營員們提供悉心指導和出謀劃策。為了檢測8個小組的小車性能，調(diào)試完成后營員們還開展了主題為“奔跑吧，旋風沖鋒號！”的比賽。

LED顯示屏的秘密

由Dian團隊項目導師指導。營員通過參與該項目，學習、掌握LED點陣的基本原理，通過動手實踐，學會辨識、測量LED陣列的方法；學習LED陣列的顯示原理，利用小引腳數(shù)單片機在一塊8×8 LED陣列上完成圖案的顯示。

輔導教師先介紹了LED顯示屏原理、電路與應(yīng)用、LED技術(shù)的優(yōu)缺點、數(shù)碼管與LED陣列等。然后指導營員們觀察元器件，利用導線測試出每一坐標的二極管所對應(yīng)的兩個引腳、記錄編號。之后輔導教師繼續(xù)講解有關(guān)控制二極管發(fā)光的編程，并具體指導營員們設(shè)計出自己的LED顯示畫面。營員們利用自己學過的物理、數(shù)學知識，積極探索，大膽提問，最后各組成功亮起了由發(fā)光二極管組成的美妙圖案。

趣味電子小制作

由電子電工科技創(chuàng)新基地項目導師指導營員通過手工制作一個帶有藍牙輸入的音頻功放電路，實現(xiàn)將手機、電腦等電子設(shè)備的聲音通過藍牙功能播放。其中藍牙接收部分采用現(xiàn)成的模塊，功放部分則需手工設(shè)計制作完成。

導師先是向營員介紹電工基地，然后帶領(lǐng)營員認識各種電子元件，當經(jīng)歷手工繪制電路圖、洗板、打孔等多道工序后，悠揚的歌聲從喇叭里響起時，大家臉上都有了掩飾不住的欣喜。

基于Unity的移動開發(fā)

由GNG團隊項目導師指導營員利用Unity 3D開發(fā)工具開發(fā)一款可以運行在手機或其他移動設(shè)備上的游戲，使營員們熟悉Unity開發(fā)工具的安裝、基本使用和游戲部署。

上午，導師首先介紹了關(guān)于Unity軟件的知識，營員們了解了Unity界面和基本操作，并制作一個簡單的游戲場景。下午的重點就是設(shè)計制作一款完整的游戲，有“綠色沼澤”、“飛機大戰(zhàn)”、“Flappy Bird”、“對對碰”4款游戲可供選擇，當然也鼓勵大家完全創(chuàng)新獨立的操作。建立游戲項目基礎(chǔ)構(gòu)架、添加角色、添加腳本都是完成游戲制作必不可少的步驟。大部分營員都對這個接地氣的項目充滿興趣，極個別對游戲操作不太熟悉的女生也在助教的幫助下完成了游戲制作。

活動總結(jié)

本次“光電子及自動化探索實驗”活動，通過各項目組成員一遍又一遍的重復探索與動手實驗，磨煉了同學們的意志，增強了營員們對科學的興趣與探究熱情，初步培養(yǎng)了營員們嚴謹求實與團隊協(xié)作的精神。通過打破區(qū)域界線、根據(jù)營員興趣進行實驗分組，使營員們有更多與外校同學交流學習的機會?？吹綘I員們興奮地用手機拍下實驗過程還有自己參與完成的作品，相信這必是他們寶貴而又難忘的科學創(chuàng)新體驗。

“LED的編程更是讓我覺得成就感劇增，劉玉教授的Dian團隊不用過多介紹，在全國都是出了名的，而我們要完成的LED的編程正是Dian團隊的主導課程。在經(jīng)歷了用掉腦細胞和草稿紙之后，終于成功地將二進制數(shù)字轉(zhuǎn)化成十六進制數(shù)字，又將十六進制的數(shù)字轉(zhuǎn)化成二進制數(shù)字，編好了一大長串的程序，讓我們的LED顯示屏上出現(xiàn)了我們想要得到的滾動字幕。我和張詩賀最終做成的字幕是“Bliss HUST”。Bliss是“天賜的幸福”，HUST是華科大的英語簡稱，合在一起就是把最美好的祝福送給華科大和華科大的所有營員及志愿者們?！?/p>

——河北省石家莊市第二十三中學 宋棉璇