清華大學(xué)分營(yíng)：科學(xué)訓(xùn)練營(yíng)

青少年高?？茖W(xué)營(yíng)特色活動(dòng)

2018年青少年高校科學(xué)營(yíng)清華大學(xué)分營(yíng)的主題是“玩轉(zhuǎn)科學(xué)”，分營(yíng)為營(yíng)員們量身打造了一系列生動(dòng)、前沿、有趣的活動(dòng)。清華大師講座為營(yíng)員們提供了開闊國(guó)際視野、聆聽前沿成果、感受大師風(fēng)范的寶貴機(jī)會(huì);感受創(chuàng)客中心與興趣團(tuán)隊(duì)，營(yíng)員們看到了一個(gè)個(gè)創(chuàng)新的點(diǎn)子是如何落地成企業(yè)甚至產(chǎn)業(yè)的，也了解了學(xué)長(zhǎng)們是如何將科研和興趣完美結(jié)合在一起的;參觀藝術(shù)博物館與清華校史館，營(yíng)員體驗(yàn)了身臨其境的藝術(shù)審美之旅，也更為深刻地體會(huì)到清華精神與清華風(fēng)貌;科學(xué)訓(xùn)練營(yíng)與實(shí)驗(yàn)室科研探究激發(fā)了營(yíng)員對(duì)科學(xué)的興趣，幫助其掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)，讓營(yíng)員們?cè)谕嬷袑W(xué)，玩轉(zhuǎn)科學(xué)！

科學(xué)訓(xùn)練營(yíng)是清華科學(xué)營(yíng)精心準(zhǔn)備的一系列原創(chuàng)課程，涉及人工智能、電子電路、土木結(jié)構(gòu)和日用化學(xué)品4方面。在科技輔導(dǎo)員的帶領(lǐng)下，營(yíng)員們?cè)谳p松愉快的氛圍中體驗(yàn)到了原汁原味的清華課堂。

人工智能漫談?wù)n程

人工智能漫談?wù)n程針對(duì)當(dāng)前人工智能研究熱點(diǎn)，為營(yíng)員們?cè)O(shè)計(jì)了走進(jìn)人工智能的啟發(fā)式課程。針對(duì)人工智能中需要大學(xué)知識(shí)的備課難點(diǎn)，備課組選取了其中最典型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，深入淺出地準(zhǔn)備了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的講解，并尋找了開源的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試網(wǎng)頁(yè)，為營(yíng)員們了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了具體實(shí)例。

在課程當(dāng)中，輔導(dǎo)員首先從人工智能的起源出發(fā)，以科幻小說及科幻電影片段為切入點(diǎn)，為營(yíng)員們講解了人們對(duì)人工智能的憧憬與想象。之后講述了人工智能的三大學(xué)派，即符號(hào)主義、連接主義和行為主義，對(duì)人工智能進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)的描述。結(jié)合人工智能的“三起三落”，輔導(dǎo)員又講述了人工智能的發(fā)展歷史，使?fàn)I員們明白任何技術(shù)的演變都是曲折的。最后，輔導(dǎo)員通過實(shí)例向營(yíng)員們講解了人工智能在金融、醫(yī)療、安防、交通、游戲等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，讓營(yíng)員們對(duì)人工智能的作用有了進(jìn)一步了解。

在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理部分，輔導(dǎo)員先講解了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是什么，在網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)過程中可以嘗試改變哪些參數(shù)。而這些參數(shù)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響，則通過營(yíng)員們實(shí)際調(diào)試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)探索。在全班都調(diào)試完成后，輔導(dǎo)員又引導(dǎo)大家對(duì)比分析各個(gè)參數(shù)對(duì)調(diào)試的結(jié)果會(huì)造成怎樣的影響，最后總結(jié)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對(duì)調(diào)試結(jié)果的影響，全員合力得到一份較好的調(diào)試結(jié)果。

體驗(yàn)部分，輔導(dǎo)員準(zhǔn)備了畫貓和作詩(shī)2個(gè)活動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)對(duì)抗生成網(wǎng)絡(luò)和自然語(yǔ)言處理2個(gè)研究熱點(diǎn)。在畫貓活動(dòng)中，營(yíng)員上臺(tái)簡(jiǎn)筆畫貓，然后使用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)生成貓的畫，其中一位同學(xué)畫出的貓像真的一樣，引起了眾多營(yíng)員的驚嘆與贊美。作詩(shī)環(huán)節(jié)使用了清華大學(xué)開發(fā)的九歌自動(dòng)作詩(shī)系統(tǒng)，為參與的營(yíng)員作了姓名藏頭詩(shī)。

課程最后，通過引用科技界名人的話語(yǔ)，營(yíng)員們對(duì)人工智能的未來進(jìn)行了憧憬與反思，關(guān)于人工智能的倫理問題甚至引發(fā)了部分營(yíng)員的對(duì)辯，啟發(fā)大家對(duì)人工智能的未來作進(jìn)一步思考。

神奇“加法器”課程

神奇“加法器”課程以電學(xué)實(shí)驗(yàn)為導(dǎo)引，傳授電子電路加法器的知識(shí)，通過動(dòng)手搭建電子電路，鍛煉營(yíng)員們的動(dòng)手能力;通過介紹我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史及我國(guó)芯片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)營(yíng)員們投身科技創(chuàng)新活動(dòng)的熱情，樹立愛國(guó)敬業(yè)的思想，從而體現(xiàn)完整的“三位一體”教學(xué)體系。

從電學(xué)實(shí)驗(yàn)本身來說，這是一個(gè)較基礎(chǔ)但也比較復(fù)雜的科技活動(dòng)。在搭建電路之前，組織營(yíng)員用人體模擬1位加法器和2位加法器，營(yíng)員們通過實(shí)際操作與思考基本明白了加法器的原理，這對(duì)電路搭建的順利開展提供了有力支持。此外，考慮到電路比較復(fù)雜的特點(diǎn)，輔導(dǎo)員在備課時(shí)還特意將搭建好的電路及電路原理圖放在幻燈片里，利于營(yíng)員們對(duì)比學(xué)習(xí)，快速搭建電路。

最后，輔導(dǎo)員還向營(yíng)員們展示了事先搭建好的一個(gè)復(fù)雜電路——數(shù)碼管，營(yíng)員們?cè)隗@呼的同時(shí)也埋下了興趣的種子。

奇跡橋課程

為了充分準(zhǔn)備此次奇跡橋課程，備課組在科學(xué)營(yíng)開始前進(jìn)行了細(xì)致的準(zhǔn)備：查閱資料，編寫課程實(shí)施方案，制作幻燈片，介紹有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)、不同橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造的知識(shí)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外知名橋梁設(shè)計(jì)等造橋理論，啟發(fā)課程活動(dòng)中營(yíng)員們動(dòng)手創(chuàng)造。

活動(dòng)開始后，輔導(dǎo)員先介紹有關(guān)橋梁的基本知識(shí)，包括常見橋梁的種類、結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)?？紤]到一些結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)，如應(yīng)力、應(yīng)變，屬于大學(xué)物理范疇，備課組根據(jù)營(yíng)員們現(xiàn)有的高中物理力學(xué)基礎(chǔ)，用引導(dǎo)性語(yǔ)言解釋其中的力學(xué)原理，并由此提出一些問題，啟發(fā)營(yíng)員思考。輔導(dǎo)員講授完畢后開始介紹“造橋”比賽的規(guī)則與評(píng)分準(zhǔn)則，營(yíng)員們則準(zhǔn)備開始比賽。

比賽過程中，營(yíng)員們積極發(fā)散思維，充分利用手中的材料，有的小組做了簡(jiǎn)易的梁橋，有的小組嘗試了“高大上”的懸素橋，還有的小組向斜拉橋發(fā)起了挑戰(zhàn)。

比賽結(jié)束后，輔導(dǎo)員按照評(píng)分細(xì)則，客觀公平地對(duì)各個(gè)小組所造的橋梁進(jìn)行性能測(cè)試。讓輔導(dǎo)員們吃驚的是，大部分小組的奇跡橋都可以承載較大重量的物品，甚至有的橋梁承載能力大于事先準(zhǔn)備的所有砝碼質(zhì)量總和，于是營(yíng)員們開始往橋上放置自己的手機(jī)、書包等物品。挑戰(zhàn)極限，不為成績(jī)，只為心中的那份追求，這種精神深深打動(dòng)了在場(chǎng)的所有營(yíng)員。

簡(jiǎn)易護(hù)手霜的制作課程

簡(jiǎn)易護(hù)手霜的制作課程從生活中選題，從常見的護(hù)手霜出發(fā)，為營(yíng)員們介紹了分散系、兩親分子、乳濁液、乳化劑等化學(xué)知識(shí)。營(yíng)員們還親手制作了護(hù)手霜，體驗(yàn)了動(dòng)手的樂趣，在動(dòng)手過程中學(xué)到了新知識(shí)。

課程所講授的知識(shí)與高中課本相貼近，但又高于高中化學(xué)所學(xué)知識(shí)，課程循序漸進(jìn)，引導(dǎo)營(yíng)員們學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。在動(dòng)手環(huán)節(jié)，營(yíng)員們不僅積極參與護(hù)手霜的制作，還對(duì)課程設(shè)置的拓展探究任務(wù)進(jìn)行了積極的思考，親自動(dòng)手驗(yàn)證了杏仁油與甘油對(duì)護(hù)手霜黏度和透明度的影響。此外，營(yíng)員們積極回答課程中的問題，判斷乳濁液的類型，并和HLB理論計(jì)算的結(jié)果相互驗(yàn)證。在課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)結(jié)束后，還有營(yíng)員利用自帶的飲料制作出不同顏色和氣味的護(hù)手霜。

最后，輔導(dǎo)員還向營(yíng)員們介紹了一般化妝品中的化學(xué)品，以及不同化學(xué)品的作用，可謂是從生活中來，又回到生活中去，完成了一堂生動(dòng)活潑的化學(xué)課。

“在清華，我們接觸到了有關(guān)人工智能、護(hù)手霜的化學(xué)成分、建橋的物理知識(shí)、電子電路的課程，還聽了有關(guān)材料基因等的講座，這些大師級(jí)的講學(xué)完全有別于平常在學(xué)校里課堂教學(xué)的內(nèi)容。清華的老師們精心設(shè)計(jì)、認(rèn)真?zhèn)湔n，生動(dòng)有趣的課堂氛圍，既為我們傳輸了知識(shí)，又分享了經(jīng)驗(yàn)。衷心感謝老師在我實(shí)踐科技?jí)舻牡缆飞厦屯埔话选Ｎ覀冞€參觀了清華的創(chuàng)客空間i-Center和中國(guó)科技館，我對(duì)祖國(guó)一日千里的科技發(fā)展深感佩服和自豪。相信在不久的將來，我們這群追逐科技?jí)舻那嗌倌暌矊⒖梢詾橹鞒鲐暙I(xiàn)，讓科技更上一層樓。”

——香港圣保祿學(xué)校 劉悅翹