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[追踪]青少年高校科学营特色活动——华中科技大学分营: 工程实训出真知 创客互联求创新

王正伦/华中科技大学

2020-05/总第290期

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2019年青少年高校科学营华中科技大学分营安排营员开展以“工程实训出真知,创客互联求创新”活动为特色的一系列学术活动与科研实验,内容包含科学基础知识讲座、专题学习与工程实验辅导、互动交流和创新体验等。“工程实训出真知,创客互联求创新”特色活动引导学生进行研究性学习、主动实践和科技创新,探索开发学生潜能与创新教育、创业教育和创造教育的新途径,营造多学科交叉的创新教育生态环境,构建拔尖创新人才培养的新模式,致力于培养具有创新能力、创业精神和国际视野的未来杰出人才。

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活动概述

“工程实训出真知,创客互联求创新”特色活动,依托华中科技大学工程实训中心和启明学院,发挥工程实训中心“国家级双创示范基地”示范引领作用,体验华中科技大学与业界共同创办的教育改革创新示范区的“以学生为中心”的启明学院的创新教育。

该特色活动通过营员分组动手参与为他们量身定制的10类专题和探索实验,让营员在各创新团队体验科研与实践,加深他们对华中科技大学学生课外科技创新实践活动的认识和了解,增强营员对科学的兴趣与探究热情,鼓励优秀高中生立志从事科学研究事业,培养他们的科学精神、创新意识和实践能力。


活动内容

特色活动内容涉及激光加工制造、发动机装配、3D打印、智能车拼装、收音机制作、音箱制作、可编程控制器(PLC)操控、无人机组装及操控、机械臂组装及操控和电子琴制作10类各具特色的动手实践操作。

激光加工制造 营员先听取指导教师对激光的特性、加工原理及激光器种类等的详细讲解,然后自己设计,动手实践操作,完成自己独特的加工产品。该动手实践项目是利用激光束投射到材料表面产生的热效应完成加工过程,让营员感受到科学技术的日益更新,同时也锻炼他们的动手能力和想象力。

发动机组装 通过拆装发动机组件亲身感受发动机的构成与工作原理,进一步提升营员对机械构造的实践探索能力。通过亲手拆卸发动机的复杂组件,营员对发动机产生了浓厚的兴趣,更为将来的学习指明了方向。

3D打印 3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,通过逐层打印的方式构造物体的技术,通常采用数字技术材料打印机实现。该实验项目尤其受到营员的欢迎,他们通过设计和动手实践,利用3D打印机打印出一件件独一无二的作品。

智能车拼装 蓝牙智能小车设计是以手机控制平台、蓝牙通讯模块、电机驱动模块等硬件模块组成遥控小车,并实现小车的前进、后退、前左转弯、前右转弯等实时控制功能。营员通过集成模块组装、蓝牙通讯软件编程等动手操作,实现通过手机蓝牙操控小车,并在比赛场上一竞高下,该项目对营员的动手能力及电脑编程技术都是一个很高的考验。

收音机制作 营员通过收音机的组装与制作,了解手工锡焊等常用工具与技术的使用,熟悉电子产品的安装工艺,加深对理论知识的理解。尽管在实际组装制作过程中他们遭遇了各种困难,但是最终都完成了自己的作品。

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音箱制作 此次制作的是音箱主机箱体或低音炮箱体内自带功率放大器,对音频信号进行放大处理后由音箱本身回放出声音的一个小音箱。营员需要熟悉电路板,并用锡焊将各个元器件焊接在电路板上,集成为一台可放音的音箱。在指导教师的细心帮助下,在经历多次失败后,小组内成员分工协作,最后成功地完成了音箱的制作。

可编程控制器(PLC)操控 陌生的电路连线、高难度的电路图纸,让许多营员有些措手不及,但是不轻言放弃的他们,一步步摸索,一点点掌握,在教师指导与团队合作下,直面困难,不怕失败,最后,电路板上一盏盏有序亮起的彩灯就是对他们最大的奖励。

无人机组装及操控 通过参观,营员对智能互联网技术有了初步认知,并了解到华中科技大学目前正在开展的一批智能互联网技术重点实验项目和学科前沿资讯。在接下来的实际操作中,大家通过亲自动手参与无人机组装和操控,有了一次非同寻常的体验。

机械臂组装及操控 首先,营员在指导教师带领下学习Arduino与组装机械臂的原理,并在循序渐进的指导下实现机械臂的动作操控,完成基本任务。随后,营员可以自由发挥,充分发挥想象力,实现自己的创意。不同于在学校时的纯理论讲解,营员在动手实践过程中了解到了机械臂的工作原理。通过有序分工和合作,各个小组由最初的茫然不知所措,到渐渐熟悉组装流程,最终都能兴致勃勃地操控自己组装出来的机械臂。

电子琴制作 Arduino入门开发之电子琴制作,尽管涉及编程代码让营员理解起来相对吃力,但大家都听得极为认真。通过敲代码让电子琴发音,这让营员纷纷表示对智能硬件设备原理有了进一步的了解。


活动特色

设计多项目、多学科交叉的探索实验

特色活动涉及机械制造、电工电子、自动化、计算机软件等学科领域,并且相互交叉融合,突出创新设计与动手实践,培养直面困难的勇气和团结协作的精神,进一步培养营员的综合协同创新能力。

设计分班分组的参与式动手实验

每个探索实验项目安排20〜30人参加,分成3〜5个小组。通过分班分组教学和实验,确保了营员充分的参与动手机会,确保了实验效果并加深了营员体验。

设计具有针对性的实验项目并进行预实验验证

在活动策划阶段,学校组织相关创新团队专家进行了专题研讨,针对高中生营员精心设计了多组创新探索实验项目,并事先进行了预实验验证,确保了各类实验项目能取得圆满成功。


“1周的时间很短,或许我们还没有到过校园的每个角落,但与之相对应的是,我们体验到了不一样的大学生活,了解了科技前沿的创新发展。在这短短的1周时间里,我们聆听了专家关于科技发展的讲座,参观了国家级实验室和校史馆,还在学长、学姐的带领下动手制作了一些科技小产品。在华中科技大学的工程实训中心,我们进行了焊接、锻造、数车数铣、3D打印、激光加工等实验活动。那琳琅满目的实验器材让人眼花缭乱,但当同学们坐在操作台前,拿起组装图纸,双眼中就绽放出渴望的光芒!我们小组分配到的实训体验是组装音箱,刚拿到图纸的时候,那纵横交错的网格线真叫人头疼,但是我很快静下心来,用心体会,手中的螺丝钉仿佛也变成了小时候玩的积木。在同学们互相帮助下,很快一个个音箱组装完毕,最后放出音乐的时候,大家擦擦脸上的汗水,笑起来就像是3岁的孩子。”

——福建省福州第一中学 董味芸■



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