西安交通大學(xué)科學(xué)營(yíng)：科技?jí)羟啻簤?mèng)中國(guó)夢(mèng)

李利波

2021全國(guó)青少年高校線下科學(xué)營(yíng)西安交通大學(xué)分營(yíng)，于2021 年7 月13—19 日在中國(guó)西部科技創(chuàng)新港成功舉辦。本次科學(xué)營(yíng)采取線上線下同時(shí)開展的新模式，線下接待了來自全國(guó)各地的100 位營(yíng)員，線上組織280 名營(yíng)員參與到特色活動(dòng)中，是全國(guó)高校中接納營(yíng)員最多的分營(yíng)。通過參觀國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、游覽創(chuàng)新港、與名師大家“面對(duì)面”、朋輩互動(dòng)交流、游訪陜西文化遺產(chǎn)等豐富多彩的活動(dòng)，培養(yǎng)了青少年的科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)，帶領(lǐng)他們領(lǐng)悟了科技的魅力，有助于青少年全面發(fā)展。

大師報(bào)告會(huì)上，黃佐華教授應(yīng)邀作了題為《低碳/ 零碳內(nèi)燃機(jī)助力碳達(dá)峰、碳中和國(guó)家目標(biāo)實(shí)現(xiàn)》的科普?qǐng)?bào)告，幫助營(yíng)員了解相關(guān)技術(shù)、培養(yǎng)未來視野。在創(chuàng)新港參觀中，線上、線下營(yíng)員同步參觀了中國(guó)西部科技創(chuàng)新港統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)中心、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、信息物理融合能源系統(tǒng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、空天與力學(xué)研究院等，讓營(yíng)員近距離感受信息化技術(shù)的魅力及科技發(fā)展帶來的震撼。在STEM 互動(dòng)體驗(yàn)和教學(xué)中，營(yíng)員相互分享編程知識(shí)，鍛煉了動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力和與人交流的能力。在線上線下聯(lián)動(dòng)進(jìn)行的“科學(xué)家”大會(huì)上，營(yíng)員各自組隊(duì)，積極搶答，趣味性十足的活動(dòng)充分調(diào)動(dòng)了營(yíng)員的積極性，讓營(yíng)員在輕松愉快的氛圍中深刻領(lǐng)悟科學(xué)家精神。

STEM 互動(dòng)體驗(yàn)和教學(xué)

教學(xué)準(zhǔn)備

科教輔導(dǎo)員隊(duì)伍建設(shè) 邀請(qǐng)?jiān)诘谑艑萌珖?guó)機(jī)器人大賽RoboMaster 線上評(píng)審中榮獲6 項(xiàng)一等獎(jiǎng)的RoboMaster機(jī)器人隊(duì)為營(yíng)員提供指導(dǎo)，聘請(qǐng)隊(duì)內(nèi)資深隊(duì)員擔(dān)任本次STEM 設(shè)計(jì)活動(dòng)的教練，為營(yíng)員提供專業(yè)的教學(xué)支持，并安排數(shù)十位科技輔導(dǎo)員進(jìn)行詳細(xì)的指導(dǎo)。

教學(xué)資源準(zhǔn)備 活動(dòng)開始前，學(xué)校組織相關(guān)工作人員進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)、程序開發(fā)及前期調(diào)試;并組織相關(guān)教練錄制教學(xué)視頻，詳細(xì)介紹教學(xué)過程中需要用到的理論知識(shí)、小車安裝方法、程序環(huán)境搭建、編程控制案例等，同時(shí)進(jìn)行實(shí)操演示。

方案設(shè)計(jì)

設(shè)置2 種難度的STEM 教具，教具分配時(shí)，一方面參考營(yíng)員的機(jī)器人基礎(chǔ)和目前受教育情況，另一方面充分考慮營(yíng)員的自身意愿，允許其進(jìn)行自主選擇。所有線上STEM 教具在開營(yíng)前1 周寄出。

設(shè)計(jì)初、中、高三級(jí)任務(wù)，開展遞進(jìn)式探索學(xué)習(xí)。機(jī)器人小車不僅涉及到基本框架的安裝，還涉及到嵌入式系統(tǒng)的編譯流程，對(duì)動(dòng)手能力和思考能力的要求均很高。因此，將整個(gè)機(jī)器人小車的制作流程分為低、中、高3 個(gè)層次。①初級(jí)層次要求營(yíng)員將小車拼裝完整，完成樣例程序的上載，使小車能根據(jù)程序設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)，該項(xiàng)任務(wù)所有參與營(yíng)員均須完成。②中級(jí)層次要求營(yíng)員根據(jù)程序示例，完成遙控器遙控小車，同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED 燈與小車的運(yùn)行同步變色，中級(jí)任務(wù)由營(yíng)員選擇完成。③高級(jí)層次針對(duì)學(xué)有余力的營(yíng)員，鼓勵(lì)他們嘗試調(diào)用超聲波傳感器，實(shí)現(xiàn)小車的避障功能，并進(jìn)一步創(chuàng)新，如對(duì)機(jī)器人小車進(jìn)行外觀改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車的穩(wěn)定上坡、下坡等。

鼓勵(lì)線上營(yíng)員用vlog 記錄制作機(jī)器人小車過程中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴、所思所感，后期將對(duì)優(yōu)秀的vlog 進(jìn)行展示。

對(duì)于線下營(yíng)員，設(shè)計(jì)了STEM遙控競(jìng)速賽和STEM 自動(dòng)循跡計(jì)時(shí)賽。

活動(dòng)成效

機(jī)器人小車制作擺脫了枯燥的灌輸式學(xué)習(xí)，讓學(xué)員親身參與到科技創(chuàng)作中?？萍驾o導(dǎo)員團(tuán)隊(duì)充分考慮了不同營(yíng)員的接受能力，通過分組實(shí)現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)，保證每一位營(yíng)員都能充分參與到此次STEM 實(shí)踐活動(dòng)中。同時(shí)，通過設(shè)置豐富多彩的比賽內(nèi)容，在充分調(diào)動(dòng)營(yíng)員興趣和積極性的基礎(chǔ)上，對(duì)難度進(jìn)行了分類，并給予不同的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，為每一個(gè)天馬行空的奇思妙想提供展示平臺(tái)。

科學(xué)家大會(huì)

準(zhǔn)備工作

搜集科學(xué)家資料 由工作人員搜集古今中外科學(xué)家資料，重點(diǎn)搜集國(guó)內(nèi)近代科學(xué)家的相關(guān)資料，包括人物經(jīng)歷、突出貢獻(xiàn)、榮譽(yù)稱號(hào)等信息，突出科學(xué)家在攻克科研難題時(shí)所作出的努力，以及為國(guó)家和人類發(fā)展作出的犧牲，幫助營(yíng)員從具體事跡中了解科學(xué)家和科學(xué)家精神。

PPT 制作與視頻剪輯 每位科學(xué)家有2 頁(yè)P(yáng)PT 介紹，第1 頁(yè)為2 ～ 3 條有關(guān)該科學(xué)家的重要提示，如突出貢獻(xiàn)、榮譽(yù)稱號(hào)、所獲獎(jiǎng)項(xiàng)等;第2 頁(yè)由該位科學(xué)家的簡(jiǎn)介和照片組成。為避免文字介紹過于單調(diào)乏味，每場(chǎng)比賽中公布題目所對(duì)應(yīng)的科學(xué)家時(shí)，采用視頻公布答案的形式，科學(xué)家簡(jiǎn)介視頻控制在2 ～ 3 分鐘，讓學(xué)員通過視聽結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，加深印象。

活動(dòng)安排

科學(xué)家大會(huì)線下環(huán)節(jié) 采取逐次晉級(jí)方式進(jìn)行競(jìng)賽，主要分為首輪普通晉級(jí)賽和終場(chǎng)冠軍、亞軍、季軍爭(zhēng)奪賽。參賽選手和現(xiàn)場(chǎng)觀眾一起，通過實(shí)際事例猜測(cè)對(duì)應(yīng)的科學(xué)家姓名，全面了解科學(xué)家事跡，弘揚(yáng)科學(xué)家精神。①首輪普通晉級(jí)賽。比賽前，由9 個(gè)班級(jí)的參賽隊(duì)各派出1 位代表上臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)抽簽決定組次劃分，比賽分為3 場(chǎng)、每場(chǎng)包含A、B、C 三個(gè)小組。比賽時(shí)，由主持人描述科學(xué)家信息，選手快速進(jìn)行搶答。②冠軍爭(zhēng)奪賽。此輪比賽中，題目數(shù)量變多，難度增加，還在答題環(huán)節(jié)引入犯規(guī)制，積、扣分規(guī)則更加清晰嚴(yán)格。進(jìn)入決賽的3 支隊(duì)伍知識(shí)儲(chǔ)備扎實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈，在樂享比賽的同時(shí)學(xué)習(xí)科學(xué)家事跡，深刻領(lǐng)會(huì)科學(xué)家精神的精髓。

科學(xué)家大會(huì)線上環(huán)節(jié) 線上營(yíng)員普遍參賽熱情高，知識(shí)儲(chǔ)備量大，搶答迅速。比賽中由于網(wǎng)絡(luò)、人為等不可抗因素出現(xiàn)的提前搶答、網(wǎng)絡(luò)延遲等問題，在工作人員的維護(hù)下，得到了有效解決，確保了比賽的良好秩序。在第2輪搶答形式發(fā)生變化后，學(xué)員仍高度活躍，中場(chǎng)休息期間繼續(xù)圍繞賽題進(jìn)行熱烈討論。

活動(dòng)成效

青少年?duì)I員通過此次“科學(xué)家大會(huì)”，在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)了諸多科學(xué)家的故事，深刻領(lǐng)悟了科學(xué)家精神，在享受趣味競(jìng)賽的同時(shí)培養(yǎng)了自身的科學(xué)思想和勇于創(chuàng)新的精神。