何繼華　楊靜嫻　董麗媛　胡靜　楊欽貞

本屆東盟-中日韓（10+3）青少年科技冬令營由中國科協(xié)青少年科技中心負(fù)責(zé)組織，北京市第35中學(xué)的科技教師共同實施。此次科技冬令營的英文主題是“Dreamer，Thinker，Maker”，旨在幫助各國、地區(qū)學(xué)生了解最前沿科學(xué)知識，學(xué)以致用，培養(yǎng)動手操作能力，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以小組為單位進(jìn)行，由不同國家、地區(qū)的學(xué)生組成小組。冬令營共分為5個主題，每個主題獨立進(jìn)行，冬令營報名階段由各學(xué)生自主申報感興趣的課題，最終由主辦單位統(tǒng)一協(xié)調(diào)分組。學(xué)生們通過對5個主題課程的學(xué)習(xí)，了解工程設(shè)計、航空科學(xué)與技術(shù)、足球機器人、航天科學(xué)與技術(shù)和3D設(shè)計與打印方面的知識，并在教師指導(dǎo)下提出設(shè)計思路，動手制作科技作品，作品完成后進(jìn)行海報設(shè)計與制作，以及作品陳述與展示活動。教師和志愿者從工程、演講、展示（海報）、創(chuàng)意等方面綜合為學(xué)生打分，結(jié)合作品情況評出金、銀、銅獎。

課程內(nèi)容

主題1 橋梁設(shè)計與制作

·介紹橋梁設(shè)計的相關(guān)技術(shù)與知識

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，以教師講解為主，學(xué)生在工作單上記錄學(xué)習(xí)要點。

·梁式或剛架橋的設(shè)計與制作

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)極限承重測試的橋梁。

·挑戰(zhàn)極限（承重測試）

學(xué)生用制作的橋梁進(jìn)行挑戰(zhàn)極限承重測試，這個環(huán)節(jié)也是學(xué)生綜合評分的一項。

·制訂特定場景橋梁設(shè)計方案

教師講解場景：某時尚高檔小區(qū)主要居住的是年輕人，但小區(qū)內(nèi)有一條小河經(jīng)過，為了讓小區(qū)成為一體，準(zhǔn)備在小河上建造一座橋梁。請你為小區(qū)設(shè)計一座橋，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，從而造成活動進(jìn)度比較慢。這個環(huán)節(jié)主要由學(xué)生回到賓館完成。

來自老撾的Boulaphone Keopaseuth同學(xué)表示，雖然學(xué)習(xí)過程辛苦，但是能夠享受到其中的樂趣并且提高設(shè)計制作橋梁的技能。每組同學(xué)都很有想法，值得交流。通過本次學(xué)習(xí)，他不僅收獲了知識，并且結(jié)交了很多朋友，他為自己能參加本次活動而感到自豪、開心。另一位來自老撾的同學(xué)Monika KhamphavOng表示，通過本次學(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、美觀且獨特的橋梁。此外，她還學(xué)習(xí)到了如何進(jìn)行團(tuán)隊合作，并且體會到了工程師及建筑師工作的難度。

本項目的指導(dǎo)教師何繼華表示，這次項目的準(zhǔn)備和教學(xué)都具有挑戰(zhàn)性，設(shè)計與制作是完全開放的，具有不可預(yù)測性。但正是因為這種開放性成就了學(xué)生的創(chuàng)作，成就了“青春有夢，創(chuàng)客我行”。來自不同國家和地區(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。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。就像中國臺灣地區(qū)代表隊的帶隊教師所說：“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，我會與大家一起同行并發(fā)揮自己的作用！”

主題2 航模設(shè)計與制作

·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)于模型飛機的一些基本知識，包括世界上和中國著名的飛機、飛機的主要組成部分、飛機的飛行原理。在學(xué)習(xí)完理論知識后，同學(xué)們自己設(shè)計制作了屬于自己的遙控電動紙飛機，并來到操場進(jìn)行試飛。在試飛的過程中加深理解飛機每部分的主要作用及飛機飛行調(diào)試原理。

制作試飛完電動遙控紙飛機后，同學(xué)們參觀了北京市第35中學(xué)的風(fēng)洞實驗室，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)洞實驗。參觀完風(fēng)洞后，同學(xué)們來到航空實驗室，利用航空實驗室的2臺飛行模擬器，學(xué)習(xí)了飛機的飛行和操縱原理，并進(jìn)行了飛行模擬，體驗了“真實”駕駛飛機的感覺。

·分組討論與制作拋石機

1月17日上午，同學(xué)們開始小組合作制作古代拋石機。該項目要求同學(xué)們用一次性筷子搭建重力式拋石機并進(jìn)行比賽，讓同學(xué)們在設(shè)計制作中進(jìn)行科學(xué)技術(shù)探究，從而提高技術(shù)素養(yǎng)。拋石機的一個很重要的技術(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，看哪一組的拋石機結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定、投射的距離最遠(yuǎn)。

來自北京的學(xué)生Du xuemeng表示，通過此次學(xué)習(xí)，她進(jìn)行了深入的思考，同時收獲了友誼。“課程設(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)了我的動手操作能力，讓我明白不能事事求助于教師，獨立思考才有助于未來學(xué)習(xí)?！痹谛〗M合作制作拋石機時，她意識到合作的重要性——將不同組員的想法整合在一起將會產(chǎn)生奇妙的力量。她表示，通過本次課程，她理解了科學(xué)競賽中的友誼，理解了何為團(tuán)隊，也理解了如何做一個逐夢者和一個創(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，總會收獲多多。同學(xué)們在冬令營中開闊了視野，結(jié)交了朋友，懂得了謙讓，學(xué)會了關(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?！皡⑴c這個活動也讓我學(xué)到了很多，不同國家和地區(qū)的學(xué)生們創(chuàng)新思維的碰撞，以及帶隊教師的科技教育交流，都讓我受益匪淺?！?/p>

主題3 足球機器人調(diào)試

·活動內(nèi)容

啟發(fā)學(xué)生思考智能機器人小車的功能，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。通過讓學(xué)生思考足球機器人可以有幾種遙控方式，引出并簡要介紹生活中常用的遙控技術(shù)。

·學(xué)生動手實踐

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

·學(xué)生動手操作體驗

學(xué)生動手操作體驗智能機器人小車和六足機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。

·展開競賽

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

·設(shè)計足球機器人

以小組為單位，教師啟發(fā)學(xué)生自己設(shè)計一個簡易足球機器人，要求畫出設(shè)計構(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)會認(rèn)知、做事、合作和生存。該活動對培養(yǎng)孩子的個性，以及國際化、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)。中國要想成為有實力的科技大國，我們的學(xué)生和教師需要更多地走出去學(xué)習(xí)交流，多與國際學(xué)生接觸，爭取更多的機會參與國際賽事和交流活動，開闊眼界。

主題4 小火箭制作

·火箭基礎(chǔ)知識介紹

從火箭鼻祖——俄國的齊奧爾科夫斯基提出的火箭列車概念，到美國戈達(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。

·教師組織教學(xué)，提出課堂要求

在介紹完火箭基礎(chǔ)知識后，提出任務(wù)及評比標(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程。教師在整個活動中主要起組織和引導(dǎo)的作用，及時把握整體研制進(jìn)度，并在學(xué)生遇到困難時給予提示和幫助。

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

學(xué)生分組自行設(shè)計可行性方案，畫出設(shè)計草圖，制作出紙火箭模型后進(jìn)行試飛，經(jīng)過多次試驗對比，總結(jié)得出發(fā)射、飛行的相關(guān)規(guī)律，并據(jù)此對火箭模型進(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及落到地面的時間。最后利用動力學(xué)公式計算得到火箭升空時的初速度與火箭離開發(fā)射裝置時的瞬時加速度。

在活動中，每組同學(xué)都開動腦筋，認(rèn)真設(shè)計自己的火箭。各組組員都來自不同國家和地區(qū)，但同學(xué)們在整個活動過程中交流暢通，合作愉快，在設(shè)計中每個同學(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)生遇到困難時進(jìn)行適當(dāng)?shù)狞c撥和答疑。這樣的方式更好地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，使得每個學(xué)生自己動腦，自己動手，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)動他們的主動性，更能激發(fā)他們的興趣，他們甚至在回到住處后還會繼續(xù)利用晚上的時間設(shè)計完善作品，正是這種努力認(rèn)真的精神才使得在短短時間里制作出的作品比最初的設(shè)計有了很大的改觀。

課程指導(dǎo)教師胡靜表示，我國先進(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)計了紙火箭模型制作與發(fā)射活動，帶領(lǐng)同學(xué)們設(shè)計制作一款創(chuàng)意有趣的火箭模型并發(fā)射，同時結(jié)合相關(guān)物理知識計算火箭飛行速度和加速度，并制作海報參加展示，和評審教師匯報答辯，互動交流。胡靜說：“我覺得這次活動非常有意義，通過研究設(shè)計、分析討論、小組合作等活動，激發(fā)了同學(xué)們的興趣，擴大了知識面，鍛煉了他們的動手能力和分析問題、解決問題的能力，并在交流互助中收獲了友誼。本次活動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

·課堂內(nèi)容

簡單介紹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)計與制作，旨在培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力、小組合作能力，以及對3D打印技術(shù)的興趣。

·分組討論與制作

15個學(xué)生分成5組，每組3人，共同制作1～2個筆筒。每組成員分別來自不同的國家和地區(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，詢問每組的創(chuàng)意設(shè)計，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：打印機的工作臺調(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打印機中進(jìn)行打印。打印過程中要注意模型是否翹邊，耗材是否充足等，如翹邊要及時打膠。

·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。

來自韓國的Yoon Junha同學(xué)說：“本次冬令營給我留下了深刻的印象。我們小組的名字為superstar，但我認(rèn)為參加活動的每位同學(xué)都是明星，具有無限可能。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用性的點子。最終我們組做了2個多功能筆筒，讓我非常欣喜。這不僅僅是一個筆筒，更是我們交流、合作和共同努力的成果。6天的時間過得太快，以至于沒有時間進(jìn)行更多體驗，我會想念所有參加冬令營的朋友，并感到未來大家都能做出一番成就?！?/p>

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

結(jié)語

本次東盟-中日韓（10+3）青少年科技冬令營由北京市第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，但還是第一次面對來自其他國家和地區(qū)的學(xué)生。教師們需要精心設(shè)計課程，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并運用到實踐當(dāng)中。

學(xué)生們對課程學(xué)習(xí)的整體滿意度很高，普遍認(rèn)為課程內(nèi)容設(shè)計有趣、教師耐心、收獲了知識和友誼。單純學(xué)習(xí)理論知識會使得學(xué)習(xí)的過程相對枯燥，本次冬令營采用學(xué)與做結(jié)合的方式，能夠帶領(lǐng)學(xué)生們領(lǐng)略知識的樂趣，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)英才的成長提供良好平臺。