夢·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）青少年科技冬令營由中國科協青少年科技中心負責組織，北京市第35中學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、地區學生了解最前沿科學知識，學以致用，培養動手操作能力，激發學生們繼續追求科學事業的熱情。

課程安排

本次青少年科技冬令營以小組為單位進行，由不同國家、地區的學生組成小組。冬令營共分為5個主題，每個主題獨立進行，冬令營報名階段由各學生自主申報感興趣的課題，最終由主辦單位統一協調分組。學生們通過對5個主題課程的學習，了解工程設計、航空科學與技術、足球機器人、航天科學與技術和3D設計與打印方面的知識，并在教師指導下提出設計思路，動手制作科技作品，作品完成后進行海報設計與制作，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）、創意等方面綜合為學生打分，結合作品情況評出金、銀、銅獎。

課程內容

主題1 橋梁設計與制作

·介紹橋梁設計的相關技術與知識

主要介紹橋梁的分類及每種橋梁的結構及其受力特征和優缺點，以教師講解為主，學生在工作單上記錄學習要點。

·梁式或剛架橋的設計與制作

組織學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、直尺等制作要進行挑戰極限承重測試的橋梁。

·挑戰極限（承重測試）

學生用制作的橋梁進行挑戰極限承重測試，這個環節也是學生綜合評分的一項。

·制訂特定場景橋梁設計方案

教師講解場景：某時尚高檔小區主要居住的是年輕人，但小區內有一條小河經過，為了讓小區成為一體，準備在小河上建造一座橋梁。請你為小區設計一座橋，并制作出模型。

教師布置任務后，由2名同學商討并畫出草圖，并列出材料和工具清單。由于學生在做剛架橋的過程不熟悉材料性能，并且大部分同學是第一次制作模型，從而造成活動進度比較慢。這個環節主要由學生回到賓館完成。

來自老撾的Boulaphone Keopaseuth同學表示，雖然學習過程辛苦，但是能夠享受到其中的樂趣并且提高設計制作橋梁的技能。每組同學都很有想法，值得交流。通過本次學習，他不僅收獲了知識，并且結交了很多朋友，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Monika KhamphavOng表示，通過本次學習，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，她還學習到了如何進行團隊合作，并且體會到了工程師及建筑師工作的難度。

本項目的指導教師何繼華表示，這次項目的準備和教學都具有挑戰性，設計與制作是完全開放的，具有不可預測性。但正是因為這種開放性成就了學生的創作，成就了“青春有夢，創客我行”。來自不同國家和地區的學生，相互溝通，團結協作，在規定的時間內成功完成任務。而且他們打破組內限制去分享，去交流，從而改進他們的設計。本次教學的成功得益于前期周密的準備，得益于同學們的投入，得益于志愿者們的配合。就像中國臺灣地區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客教育之路上，我會與大家一起同行并發揮自己的作用！”

主題2 航模設計與制作

·課堂內容

首先，同學們進行自我介紹，并按不同國家和地區進行分組。然后同學們學習了關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。在學習完理論知識后，同學們自己設計制作了屬于自己的遙控電動紙飛機，并來到操場進行試飛。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試原理。

制作試飛完電動遙控紙飛機后，同學們參觀了北京市第35中學的風洞實驗室，進入風洞內部了解風洞的組成及各部分的作用；在教師指導下，進行了小展弦比飛行器低速風洞實驗。參觀完風洞后，同學們來到航空實驗室，利用航空實驗室的2臺飛行模擬器，學習了飛機的飛行和操縱原理，并進行了飛行模擬，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，同學們開始小組合作制作古代拋石機。該項目要求同學們用一次性筷子搭建重力式拋石機并進行比賽，讓同學們在設計制作中進行科學技術探究，從而提高技術素養。拋石機的一個很重要的技術指標是射程的遠近。因此，在同學們完成自己的作品后進行小組比賽，看哪一組的拋石機結構最穩定、投射的距離最遠。

來自北京的學生Du xuemeng表示，通過此次學習，她進行了深入的思考，同時收獲了友誼?！罢n程設置非常有趣，讓我更富創意，視野更加開闊，思路更加靈活。此次學習還培養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習。”在小組合作制作拋石機時，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生奇妙的力量。她表示，通過本次課程，她理解了科學競賽中的友誼，理解了何為團隊，也理解了如何做一個逐夢者和一個創客。

本課程指導教師楊欽貞表示，一次精心準備的科技活動，總會收獲多多。同學們在冬令營中開闊了視野，結交了朋友，懂得了謙讓，學會了關心，在科技作品的制作中培養了創新思維，提升了創造能力?！皡⑴c這個活動也讓我學到了很多，不同國家和地區的學生們創新思維的碰撞，以及帶隊教師的科技教育交流，都讓我受益匪淺。”

主題3 足球機器人調試

·活動內容

啟發學生思考智能機器人小車的功能，如超聲避障、沿線行走等。進而思考這些功能是如何實現的，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。

·學生動手實踐

學生根據圖紙裝配步驟，組裝調試機器人小車，學習了解機器人的結構和組成。學生根據裝配圖步驟，裝配和調試六足機器人，學習認識機械中連桿和偏心輪結構。

·學生動手操作體驗

學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，以及它們之間的區別。

·展開競賽

組織各組學生使用他們制作調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量。

·設計足球機器人

以小組為單位，教師啟發學生自己設計一個簡易足球機器人，要求畫出設計構思草圖。完成后上交課堂任務單。

本課程主講教師楊靜嫻表示，21世紀教育目標是學會認知、做事、合作和生存。該活動對培養孩子的個性，以及國際化、多元化的文化理念和全球化的思維習慣都有很好的展現。中國要想成為有實力的科技大國，我們的學生和教師需要更多地走出去學習交流，多與國際學生接觸，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，到美國戈達德博士成功發射的世界上第一枚液體推進火箭，直到現代航天技術的大型運載火箭，介紹火箭的發展歷史，古代火箭的不足，現代火箭的工作原理、結構組成、用途分類等基礎知識。

·教師組織教學，提出課堂要求

在介紹完火箭基礎知識后，提出任務及評比標準，要求學生根據現有材料并參照發射裝置，設計能夠發射的創意火箭。將同學們分成3組，采用探究式學習方式，讓學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的作用，及時把握整體研制進度，并在學生遇到困難時給予提示和幫助。

·學生分組設計火箭模型，制作并進行改進

學生分組自行設計可行性方案，畫出設計草圖，制作出紙火箭模型后進行試飛，經過多次試驗對比，總結得出發射、飛行的相關規律，并據此對火箭模型進行改進，最后得到最佳發射結果的火箭。

·火箭模型發射與速度計算

火箭模型制作完成后，進行火箭飛行比試，并記錄火箭的飛行數據。其中一位組員操作發射火箭，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。最后利用動力學公式計算得到火箭升空時的初速度與火箭離開發射裝置時的瞬時加速度。

在活動中，每組同學都開動腦筋，認真設計自己的火箭。各組組員都來自不同國家和地區，但同學們在整個活動過程中交流暢通，合作愉快，在設計中每個同學都充分發揮了自主性、靈活性和創造性，而教師只是在學生遇到困難時進行適當的點撥和答疑。這樣的方式更好地發揮了學生的主觀能動性，使得每個學生自己動腦，自己動手，在做中學，在學中做，在互相協作中完善作品。同學們表示，這樣的小組合作探究式研究更能調動他們的主動性，更能激發他們的興趣，他們甚至在回到住處后還會繼續利用晚上的時間設計完善作品，正是這種努力認真的精神才使得在短短時間里制作出的作品比最初的設計有了很大的改觀。

課程指導教師胡靜表示，我國先進的航天科技在世界上一直是有目共睹的，而航天科技的發展離不開運載火箭，為了讓同學們了解火箭的神奇威力，激發學生熱愛航天科技，以及培養學生的創造、合作精神，遂選擇并設計了紙火箭模型制作與發射活動，帶領同學們設計制作一款創意有趣的火箭模型并發射，同時結合相關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，通過研究設計、分析討論、小組合作等活動，激發了同學們的興趣，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，同學們活躍的思維、認真學習的態度、團隊合作的精神都給我留下了深刻的印象?！?/p>

主題5 3D打印設計

·課堂內容

簡單介紹3D打印技術的原理、在生活中的應用，以及三維建模軟件的學習，分組完成創意筆筒的設計與制作，旨在培養學生的動手操作能力、小組合作能力，以及對3D打印技術的興趣。

·分組討論與制作

15個學生分成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，目的是為了更好地促進他們之間的交流和合作。學生之間進行組間討論，確定設計方案，完成任務單上的學習內容，并繪制筆筒的草圖。教師不斷巡視，詢問每組的創意設計，并提出建議，指導學生完成建模。學生建模完成后，教師在分層軟件上進行分層處理，并輸出stl文件。

·筆筒的3D打印及調試

·打印前的準備工作：打印機的工作臺調平，檢查打印耗材是否斷絲、是否充足。

·把stl文件導入到SD卡中，放入3D打印機中進行打印。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。

·作品調試。

來自韓國的Yoon Junha同學說：“本次冬令營給我留下了深刻的印象。我們小組的名字為superstar，但我認為參加活動的每位同學都是明星，具有無限可能。我們小組希望制作出極具創意的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。”

來自中國臺灣的學生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，我認為筆筒這個主題非常棒，我們需要進行思考，同時難度又不大。筆筒是生活中常見的一樣東西，會讓我們有很多創意和想法。授課教師非常友善，盡管我們組經常問很多問題，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的文化。本次活動非常難忘，我將永遠銘記?！?/p>

結語

本次東盟-中日韓（10+3）青少年科技冬令營由北京市第35中學的科技教師擔任授課教師。教師們雖業務熟練、水平很高，但還是第一次面對來自其他國家和地區的學生。教師們需要精心設計課程，用英文備課并反復演練，從而讓學生們能夠快速掌握知識并運用到實踐當中。

學生們對課程學習的整體滿意度很高，普遍認為課程內容設計有趣、教師耐心、收獲了知識和友誼。單純學習理論知識會使得學習的過程相對枯燥，本次冬令營采用學與做結合的方式，能夠帶領學生們領略知識的樂趣，有助于激發大家進行科學學習的熱情并進一步追求科學事業，為科學英才的成長提供良好平臺。