夢(mèng)·想·客

何繼華　楊靜嫻　董麗媛　胡靜　楊欽貞

本屆東盟-中日韓（10+3）青少年科技冬令營(yíng)由中國(guó)科協(xié)青少年科技中心負(fù)責(zé)組織，北京市第35中學(xué)的科技教師共同實(shí)施。此次科技冬令營(yíng)的英文主題是“Dreamer，Thinker，Maker”，旨在幫助各國(guó)、地區(qū)學(xué)生了解最前沿科學(xué)知識(shí)，學(xué)以致用，培養(yǎng)動(dòng)手操作能力，激發(fā)學(xué)生們繼續(xù)追求科學(xué)事業(yè)的熱情。

課程安排

本次青少年科技冬令營(yíng)以小組為單位進(jìn)行，由不同國(guó)家、地區(qū)的學(xué)生組成小組。冬令營(yíng)共分為5個(gè)主題，每個(gè)主題獨(dú)立進(jìn)行，冬令營(yíng)報(bào)名階段由各學(xué)生自主申報(bào)感興趣的課題，最終由主辦單位統(tǒng)一協(xié)調(diào)分組。學(xué)生們通過(guò)對(duì)5個(gè)主題課程的學(xué)習(xí)，了解工程設(shè)計(jì)、航空科學(xué)與技術(shù)、足球機(jī)器人、航天科學(xué)與技術(shù)和3D設(shè)計(jì)與打印方面的知識(shí)，并在教師指導(dǎo)下提出設(shè)計(jì)思路，動(dòng)手制作科技作品，作品完成后進(jìn)行海報(bào)設(shè)計(jì)與制作，以及作品陳述與展示活動(dòng)。教師和志愿者從工程、演講、展示（海報(bào)）、創(chuàng)意等方面綜合為學(xué)生打分，結(jié)合作品情況評(píng)出金、銀、銅獎(jiǎng)。

課程內(nèi)容

主題1 橋梁設(shè)計(jì)與制作

·介紹橋梁設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)與知識(shí)

主要介紹橋梁的分類及每種橋梁的結(jié)構(gòu)及其受力特征和優(yōu)缺點(diǎn)，以教師講解為主，學(xué)生在工作單上記錄學(xué)習(xí)要點(diǎn)。

·梁式或剛架橋的設(shè)計(jì)與制作

組織學(xué)生在工作單上畫出承重的梁式橋或剛架橋的草圖，并用ABS管、502膠水、壁紙刀、角尺、直尺等制作要進(jìn)行挑戰(zhàn)極限承重測(cè)試的橋梁。

·挑戰(zhàn)極限（承重測(cè)試）

學(xué)生用制作的橋梁進(jìn)行挑戰(zhàn)極限承重測(cè)試，這個(gè)環(huán)節(jié)也是學(xué)生綜合評(píng)分的一項(xiàng)。

·制訂特定場(chǎng)景橋梁設(shè)計(jì)方案

教師講解場(chǎng)景：某時(shí)尚高檔小區(qū)主要居住的是年輕人，但小區(qū)內(nèi)有一條小河經(jīng)過(guò)，為了讓小區(qū)成為一體，準(zhǔn)備在小河上建造一座橋梁。請(qǐng)你為小區(qū)設(shè)計(jì)一座橋，并制作出模型。

教師布置任務(wù)后，由2名同學(xué)商討并畫出草圖，并列出材料和工具清單。由于學(xué)生在做剛架橋的過(guò)程不熟悉材料性能，并且大部分同學(xué)是第一次制作模型，從而造成活動(dòng)進(jìn)度比較慢。這個(gè)環(huán)節(jié)主要由學(xué)生回到賓館完成。

來(lái)自老撾的Boulaphone Keopaseuth同學(xué)表示，雖然學(xué)習(xí)過(guò)程辛苦，但是能夠享受到其中的樂(lè)趣并且提高設(shè)計(jì)制作橋梁的技能。每組同學(xué)都很有想法，值得交流。通過(guò)本次學(xué)習(xí)，他不僅收獲了知識(shí)，并且結(jié)交了很多朋友，他為自己能參加本次活動(dòng)而感到自豪、開心。另一位來(lái)自老撾的同學(xué)Monika KhamphavOng表示，通過(guò)本次學(xué)習(xí)，她了解了很多橋梁的類型，以及如何制作出承受力強(qiáng)、美觀且獨(dú)特的橋梁。此外，她還學(xué)習(xí)到了如何進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，并且體會(huì)到了工程師及建筑師工作的難度。

本項(xiàng)目的指導(dǎo)教師何繼華表示，這次項(xiàng)目的準(zhǔn)備和教學(xué)都具有挑戰(zhàn)性，設(shè)計(jì)與制作是完全開放的，具有不可預(yù)測(cè)性。但正是因?yàn)檫@種開放性成就了學(xué)生的創(chuàng)作，成就了“青春有夢(mèng)，創(chuàng)客我行”。來(lái)自不同國(guó)家和地區(qū)的學(xué)生，相互溝通，團(tuán)結(jié)協(xié)作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)成功完成任務(wù)。而且他們打破組內(nèi)限制去分享，去交流，從而改進(jìn)他們的設(shè)計(jì)。本次教學(xué)的成功得益于前期周密的準(zhǔn)備，得益于同學(xué)們的投入，得益于志愿者們的配合。就像中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)代表隊(duì)的帶隊(duì)教師所說(shuō)：“期待這樣的交流越多越好。在這條交流與分享的創(chuàng)客教育之路上，我會(huì)與大家一起同行并發(fā)揮自己的作用！”

主題2 航模設(shè)計(jì)與制作

·課堂內(nèi)容

首先，同學(xué)們進(jìn)行自我介紹，并按不同國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行分組。然后同學(xué)們學(xué)習(xí)了關(guān)于模型飛機(jī)的一些基本知識(shí)，包括世界上和中國(guó)著名的飛機(jī)、飛機(jī)的主要組成部分、飛機(jī)的飛行原理。在學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后，同學(xué)們自己設(shè)計(jì)制作了屬于自己的遙控電動(dòng)紙飛機(jī)，并來(lái)到操場(chǎng)進(jìn)行試飛。在試飛的過(guò)程中加深理解飛機(jī)每部分的主要作用及飛機(jī)飛行調(diào)試原理。

制作試飛完電動(dòng)遙控紙飛機(jī)后，同學(xué)們參觀了北京市第35中學(xué)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入風(fēng)洞內(nèi)部了解風(fēng)洞的組成及各部分的作用；在教師指導(dǎo)下，進(jìn)行了小展弦比飛行器低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。參觀完風(fēng)洞后，同學(xué)們來(lái)到航空實(shí)驗(yàn)室，利用航空實(shí)驗(yàn)室的2臺(tái)飛行模擬器，學(xué)習(xí)了飛機(jī)的飛行和操縱原理，并進(jìn)行了飛行模擬，體驗(yàn)了“真實(shí)”駕駛飛機(jī)的感覺(jué)。

·分組討論與制作拋石機(jī)

1月17日上午，同學(xué)們開始小組合作制作古代拋石機(jī)。該項(xiàng)目要求同學(xué)們用一次性筷子搭建重力式拋石機(jī)并進(jìn)行比賽，讓同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)制作中進(jìn)行科學(xué)技術(shù)探究，從而提高技術(shù)素養(yǎng)。拋石機(jī)的一個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo)是射程的遠(yuǎn)近。因此，在同學(xué)們完成自己的作品后進(jìn)行小組比賽，看哪一組的拋石機(jī)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定、投射的距離最遠(yuǎn)。

來(lái)自北京的學(xué)生Du xuemeng表示，通過(guò)此次學(xué)習(xí)，她進(jìn)行了深入的思考，同時(shí)收獲了友誼?！罢n程設(shè)置非常有趣，讓我更富創(chuàng)意，視野更加開闊，思路更加靈活。此次學(xué)習(xí)還培養(yǎng)了我的動(dòng)手操作能力，讓我明白不能事事求助于教師，獨(dú)立思考才有助于未來(lái)學(xué)習(xí)?！痹谛〗M合作制作拋石機(jī)時(shí)，她意識(shí)到合作的重要性——將不同組員的想法整合在一起將會(huì)產(chǎn)生奇妙的力量。她表示，通過(guò)本次課程，她理解了科學(xué)競(jìng)賽中的友誼，理解了何為團(tuán)隊(duì)，也理解了如何做一個(gè)逐夢(mèng)者和一個(gè)創(chuàng)客。

本課程指導(dǎo)教師楊欽貞表示，一次精心準(zhǔn)備的科技活動(dòng)，總會(huì)收獲多多。同學(xué)們?cè)诙顮I(yíng)中開闊了視野，結(jié)交了朋友，懂得了謙讓，學(xué)會(huì)了關(guān)心，在科技作品的制作中培養(yǎng)了創(chuàng)新思維，提升了創(chuàng)造能力。“參與這個(gè)活動(dòng)也讓我學(xué)到了很多，不同國(guó)家和地區(qū)的學(xué)生們創(chuàng)新思維的碰撞，以及帶隊(duì)教師的科技教育交流，都讓我受益匪淺。”

主題3 足球機(jī)器人調(diào)試

·活動(dòng)內(nèi)容

啟發(fā)學(xué)生思考智能機(jī)器人小車的功能，如超聲避障、沿線行走等。進(jìn)而思考這些功能是如何實(shí)現(xiàn)的，并介紹超聲波傳感器和紅外尋線傳感器的工作原理。通過(guò)讓學(xué)生思考足球機(jī)器人可以有幾種遙控方式，引出并簡(jiǎn)要介紹生活中常用的遙控技術(shù)。

·學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐

學(xué)生根據(jù)圖紙裝配步驟，組裝調(diào)試機(jī)器人小車，學(xué)習(xí)了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和組成。學(xué)生根據(jù)裝配圖步驟，裝配和調(diào)試六足機(jī)器人，學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)機(jī)械中連桿和偏心輪結(jié)構(gòu)。

·學(xué)生動(dòng)手操作體驗(yàn)

學(xué)生動(dòng)手操作體驗(yàn)智能機(jī)器人小車和六足機(jī)器人的智能模式和遙控模式，教師介紹其控制原理，以及它們之間的區(qū)別。

·展開競(jìng)賽

組織各組學(xué)生使用他們制作調(diào)試成功的機(jī)器人展開足球競(jìng)賽，檢驗(yàn)他們作品裝配的完成質(zhì)量。

·設(shè)計(jì)足球機(jī)器人

以小組為單位，教師啟發(fā)學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易足球機(jī)器人，要求畫出設(shè)計(jì)構(gòu)思草圖。完成后上交課堂任務(wù)單。

本課程主講教師楊靜嫻表示，21世紀(jì)教育目標(biāo)是學(xué)會(huì)認(rèn)知、做事、合作和生存。該活動(dòng)對(duì)培養(yǎng)孩子的個(gè)性，以及國(guó)際化、多元化的文化理念和全球化的思維習(xí)慣都有很好的展現(xiàn)。中國(guó)要想成為有實(shí)力的科技大國(guó)，我們的學(xué)生和教師需要更多地走出去學(xué)習(xí)交流，多與國(guó)際學(xué)生接觸，爭(zhēng)取更多的機(jī)會(huì)參與國(guó)際賽事和交流活動(dòng)，開闊眼界。

主題4 小火箭制作

·火箭基礎(chǔ)知識(shí)介紹

從火箭鼻祖——俄國(guó)的齊奧爾科夫斯基提出的火箭列車概念，到美國(guó)戈達(dá)德博士成功發(fā)射的世界上第一枚液體推進(jìn)火箭，直到現(xiàn)代航天技術(shù)的大型運(yùn)載火箭，介紹火箭的發(fā)展歷史，古代火箭的不足，現(xiàn)代火箭的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、用途分類等基礎(chǔ)知識(shí)。

·教師組織教學(xué)，提出課堂要求

在介紹完火箭基礎(chǔ)知識(shí)后，提出任務(wù)及評(píng)比標(biāo)準(zhǔn)，要求學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有材料并參照發(fā)射裝置，設(shè)計(jì)能夠發(fā)射的創(chuàng)意火箭。將同學(xué)們分成3組，采用探究式學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生親自參與研究探索的過(guò)程。教師在整個(gè)活動(dòng)中主要起組織和引導(dǎo)的作用，及時(shí)把握整體研制進(jìn)度，并在學(xué)生遇到困難時(shí)給予提示和幫助。

·學(xué)生分組設(shè)計(jì)火箭模型，制作并進(jìn)行改進(jìn)

學(xué)生分組自行設(shè)計(jì)可行性方案，畫出設(shè)計(jì)草圖，制作出紙火箭模型后進(jìn)行試飛，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)對(duì)比，總結(jié)得出發(fā)射、飛行的相關(guān)規(guī)律，并據(jù)此對(duì)火箭模型進(jìn)行改進(jìn)，最后得到最佳發(fā)射結(jié)果的火箭。

·火箭模型發(fā)射與速度計(jì)算

火箭模型制作完成后，進(jìn)行火箭飛行比試，并記錄火箭的飛行數(shù)據(jù)。其中一位組員操作發(fā)射火箭，另一位利用秒表記錄下火箭飛至最高點(diǎn)及落到地面的時(shí)間。最后利用動(dòng)力學(xué)公式計(jì)算得到火箭升空時(shí)的初速度與火箭離開發(fā)射裝置時(shí)的瞬時(shí)加速度。

在活動(dòng)中，每組同學(xué)都開動(dòng)腦筋，認(rèn)真設(shè)計(jì)自己的火箭。各組組員都來(lái)自不同國(guó)家和地區(qū)，但同學(xué)們?cè)谡麄€(gè)活動(dòng)過(guò)程中交流暢通，合作愉快，在設(shè)計(jì)中每個(gè)同學(xué)都充分發(fā)揮了自主性、靈活性和創(chuàng)造性，而教師只是在學(xué)生遇到困難時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥和答疑。這樣的方式更好地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使得每個(gè)學(xué)生自己動(dòng)腦，自己動(dòng)手，在做中學(xué)，在學(xué)中做，在互相協(xié)作中完善作品。同學(xué)們表示，這樣的小組合作探究式研究更能調(diào)動(dòng)他們的主動(dòng)性，更能激發(fā)他們的興趣，他們甚至在回到住處后還會(huì)繼續(xù)利用晚上的時(shí)間設(shè)計(jì)完善作品，正是這種努力認(rèn)真的精神才使得在短短時(shí)間里制作出的作品比最初的設(shè)計(jì)有了很大的改觀。

課程指導(dǎo)教師胡靜表示，我國(guó)先進(jìn)的航天科技在世界上一直是有目共睹的，而航天科技的發(fā)展離不開運(yùn)載火箭，為了讓同學(xué)們了解火箭的神奇威力，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)航天科技，以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造、合作精神，遂選擇并設(shè)計(jì)了紙火箭模型制作與發(fā)射活動(dòng)，帶領(lǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)制作一款創(chuàng)意有趣的火箭模型并發(fā)射，同時(shí)結(jié)合相關(guān)物理知識(shí)計(jì)算火箭飛行速度和加速度，并制作海報(bào)參加展示，和評(píng)審教師匯報(bào)答辯，互動(dòng)交流。胡靜說(shuō)：“我覺(jué)得這次活動(dòng)非常有意義，通過(guò)研究設(shè)計(jì)、分析討論、小組合作等活動(dòng)，激發(fā)了同學(xué)們的興趣，擴(kuò)大了知識(shí)面，鍛煉了他們的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并在交流互助中收獲了友誼。本次活動(dòng)也讓我得到了提升和鍛煉，同學(xué)們活躍的思維、認(rèn)真學(xué)習(xí)的態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作的精神都給我留下了深刻的印象?！?/p>

主題5 3D打印設(shè)計(jì)

·課堂內(nèi)容

簡(jiǎn)單介紹3D打印技術(shù)的原理、在生活中的應(yīng)用，以及三維建模軟件的學(xué)習(xí)，分組完成創(chuàng)意筆筒的設(shè)計(jì)與制作，旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、小組合作能力，以及對(duì)3D打印技術(shù)的興趣。

·分組討論與制作

15個(gè)學(xué)生分成5組，每組3人，共同制作1～2個(gè)筆筒。每組成員分別來(lái)自不同的國(guó)家和地區(qū)，目的是為了更好地促進(jìn)他們之間的交流和合作。學(xué)生之間進(jìn)行組間討論，確定設(shè)計(jì)方案，完成任務(wù)單上的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并繪制筆筒的草圖。教師不斷巡視，詢問(wèn)每組的創(chuàng)意設(shè)計(jì)，并提出建議，指導(dǎo)學(xué)生完成建模。學(xué)生建模完成后，教師在分層軟件上進(jìn)行分層處理，并輸出stl文件。

·筆筒的3D打印及調(diào)試

·打印前的準(zhǔn)備工作：打印機(jī)的工作臺(tái)調(diào)平，檢查打印耗材是否斷絲、是否充足。

·把stl文件導(dǎo)入到SD卡中，放入3D打印機(jī)中進(jìn)行打印。打印過(guò)程中要注意模型是否翹邊，耗材是否充足等，如翹邊要及時(shí)打膠。

·作品打印完成后取下，并用工具去除底墊和支撐材料。

·作品調(diào)試。

來(lái)自韓國(guó)的Yoon Junha同學(xué)說(shuō)：“本次冬令營(yíng)給我留下了深刻的印象。我們小組的名字為superstar，但我認(rèn)為參加活動(dòng)的每位同學(xué)都是明星，具有無(wú)限可能。我們小組希望制作出極具創(chuàng)意的3D筆筒，每位成員都提出了新鮮而具有實(shí)用性的點(diǎn)子。最終我們組做了2個(gè)多功能筆筒，讓我非常欣喜。這不僅僅是一個(gè)筆筒，更是我們交流、合作和共同努力的成果。6天的時(shí)間過(guò)得太快，以至于沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行更多體驗(yàn)，我會(huì)想念所有參加冬令營(yíng)的朋友，并感到未來(lái)大家都能做出一番成就?！?/p>

來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣的學(xué)生Cheng-Chung Cheng說(shuō)：“這是我第一次參加這樣的活動(dòng)，也是第一次使用123D軟件和3D打印機(jī)制作作品。我們組制作了1個(gè)筆筒，我認(rèn)為筆筒這個(gè)主題非常棒，我們需要進(jìn)行思考，同時(shí)難度又不大。筆筒是生活中常見(jiàn)的一樣?xùn)|西，會(huì)讓我們有很多創(chuàng)意和想法。授課教師非常友善，盡管我們組經(jīng)常問(wèn)很多問(wèn)題，教師都會(huì)耐心解答。我們小組非常溫暖，我們用很多時(shí)間一起討論而非競(jìng)爭(zhēng)，通過(guò)交流我們成為了朋友，同時(shí)我也了解了其他小組成員家鄉(xiāng)的文化。本次活動(dòng)非常難忘，我將永遠(yuǎn)銘記?！?/p>

結(jié)語(yǔ)

本次東盟-中日韓（10+3）青少年科技冬令營(yíng)由北京市第35中學(xué)的科技教師擔(dān)任授課教師。教師們雖業(yè)務(wù)熟練、水平很高，但還是第一次面對(duì)來(lái)自其他國(guó)家和地區(qū)的學(xué)生。教師們需要精心設(shè)計(jì)課程，用英文備課并反復(fù)演練，從而讓學(xué)生們能夠快速掌握知識(shí)并運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中。

學(xué)生們對(duì)課程學(xué)習(xí)的整體滿意度很高，普遍認(rèn)為課程內(nèi)容設(shè)計(jì)有趣、教師耐心、收獲了知識(shí)和友誼。單純學(xué)習(xí)理論知識(shí)會(huì)使得學(xué)習(xí)的過(guò)程相對(duì)枯燥，本次冬令營(yíng)采用學(xué)與做結(jié)合的方式，能夠帶領(lǐng)學(xué)生們領(lǐng)略知識(shí)的樂(lè)趣，有助于激發(fā)大家進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的熱情并進(jìn)一步追求科學(xué)事業(yè)，為科學(xué)英才的成長(zhǎng)提供良好平臺(tái)。