清華大學分營：科學訓練營

青少年高校科學營特色活動

2018年青少年高校科學營清華大學分營的主題是“玩轉科學”，分營為營員們量身打造了一系列生動、前沿、有趣的活動。清華大師講座為營員們提供了開闊國際視野、聆聽前沿成果、感受大師風范的寶貴機會;感受創客中心與興趣團隊，營員們看到了一個個創新的點子是如何落地成企業甚至產業的，也了解了學長們是如何將科研和興趣完美結合在一起的;參觀藝術博物館與清華校史館，營員體驗了身臨其境的藝術審美之旅，也更為深刻地體會到清華精神與清華風貌;科學訓練營與實驗室科研探究激發了營員對科學的興趣，幫助其掌握科學實驗基礎知識，讓營員們在玩中學，玩轉科學！

科學訓練營是清華科學營精心準備的一系列原創課程，涉及人工智能、電子電路、土木結構和日用化學品4方面。在科技輔導員的帶領下，營員們在輕松愉快的氛圍中體驗到了原汁原味的清華課堂。

人工智能漫談課程

人工智能漫談課程針對當前人工智能研究熱點，為營員們設計了走進人工智能的啟發式課程。針對人工智能中需要大學知識的備課難點，備課組選取了其中最典型的人工神經網絡，深入淺出地準備了人工神經網絡原理的講解，并尋找了開源的神經網絡調試網頁，為營員們了解神經網絡提供了具體實例。

在課程當中，輔導員首先從人工智能的起源出發，以科幻小說及科幻電影片段為切入點，為營員們講解了人們對人工智能的憧憬與想象。之后講述了人工智能的三大學派，即符號主義、連接主義和行為主義，對人工智能進行了科學系統的描述。結合人工智能的“三起三落”，輔導員又講述了人工智能的發展歷史，使營員們明白任何技術的演變都是曲折的。最后，輔導員通過實例向營員們講解了人工智能在金融、醫療、安防、交通、游戲等各行業的廣泛應用，讓營員們對人工智能的作用有了進一步了解。

在人工神經網絡的原理部分，輔導員先講解了神經網絡是什么，在網絡的調節過程中可以嘗試改變哪些參數。而這些參數會產生怎樣的影響，則通過營員們實際調試神經網絡探索。在全班都調試完成后，輔導員又引導大家對比分析各個參數對調試的結果會造成怎樣的影響，最后總結網絡參數對調試結果的影響，全員合力得到一份較好的調試結果。

體驗部分，輔導員準備了畫貓和作詩2個活動，分別對應對抗生成網絡和自然語言處理2個研究熱點。在畫貓活動中，營員上臺簡筆畫貓，然后使用生成對抗網絡生成貓的畫，其中一位同學畫出的貓像真的一樣，引起了眾多營員的驚嘆與贊美。作詩環節使用了清華大學開發的九歌自動作詩系統，為參與的營員作了姓名藏頭詩。

課程最后，通過引用科技界名人的話語，營員們對人工智能的未來進行了憧憬與反思，關于人工智能的倫理問題甚至引發了部分營員的對辯，啟發大家對人工智能的未來作進一步思考。

神奇“加法器”課程

神奇“加法器”課程以電學實驗為導引，傳授電子電路加法器的知識，通過動手搭建電子電路，鍛煉營員們的動手能力;通過介紹我國計算機發展歷史及我國芯片行業發展現狀，激發營員們投身科技創新活動的熱情，樹立愛國敬業的思想，從而體現完整的“三位一體”教學體系。

從電學實驗本身來說，這是一個較基礎但也比較復雜的科技活動。在搭建電路之前，組織營員用人體模擬1位加法器和2位加法器，營員們通過實際操作與思考基本明白了加法器的原理，這對電路搭建的順利開展提供了有力支持。此外，考慮到電路比較復雜的特點，輔導員在備課時還特意將搭建好的電路及電路原理圖放在幻燈片里，利于營員們對比學習，快速搭建電路。

最后，輔導員還向營員們展示了事先搭建好的一個復雜電路——數碼管，營員們在驚呼的同時也埋下了興趣的種子。

奇跡橋課程

為了充分準備此次奇跡橋課程，備課組在科學營開始前進行了細致的準備：查閱資料，編寫課程實施方案，制作幻燈片，介紹有關結構力學、不同橋梁結構構造的知識，總結國內外知名橋梁設計等造橋理論，啟發課程活動中營員們動手創造。

活動開始后，輔導員先介紹有關橋梁的基本知識，包括常見橋梁的種類、結構及其結構力學知識。考慮到一些結構力學知識，如應力、應變，屬于大學物理范疇，備課組根據營員們現有的高中物理力學基礎，用引導性語言解釋其中的力學原理，并由此提出一些問題，啟發營員思考。輔導員講授完畢后開始介紹“造橋”比賽的規則與評分準則，營員們則準備開始比賽。

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

比賽結束后，輔導員按照評分細則，客觀公平地對各個小組所造的橋梁進行性能測試。讓輔導員們吃驚的是，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備的所有砝碼質量總和，于是營員們開始往橋上放置自己的手機、書包等物品。挑戰極限，不為成績，只為心中的那份追求，這種精神深深打動了在場的所有營員。

簡易護手霜的制作課程

簡易護手霜的制作課程從生活中選題，從常見的護手霜出發，為營員們介紹了分散系、兩親分子、乳濁液、乳化劑等化學知識。營員們還親手制作了護手霜，體驗了動手的樂趣，在動手過程中學到了新知識。

課程所講授的知識與高中課本相貼近，但又高于高中化學所學知識，課程循序漸進，引導營員們學習化學知識。在動手環節，營員們不僅積極參與護手霜的制作，還對課程設置的拓展探究任務進行了積極的思考，親自動手驗證了杏仁油與甘油對護手霜黏度和透明度的影響。此外，營員們積極回答課程中的問題，判斷乳濁液的類型，并和HLB理論計算的結果相互驗證。在課程實驗環節結束后，還有營員利用自帶的飲料制作出不同顏色和氣味的護手霜。

最后，輔導員還向營員們介紹了一般化妝品中的化學品，以及不同化學品的作用，可謂是從生活中來，又回到生活中去，完成了一堂生動活潑的化學課。

“在清華，我們接觸到了有關人工智能、護手霜的化學成分、建橋的物理知識、電子電路的課程，還聽了有關材料基因等的講座，這些大師級的講學完全有別于平常在學校里課堂教學的內容。清華的老師們精心設計、認真備課，生動有趣的課堂氛圍，既為我們傳輸了知識，又分享了經驗。衷心感謝老師在我實踐科技夢的道路上猛推一把。我們還參觀了清華的創客空間i-Center和中國科技館，我對祖國一日千里的科技發展深感佩服和自豪。相信在不久的將來，我們這群追逐科技夢的青少年也將可以為之作出貢獻，讓科技更上一層樓。”

——香港圣保祿學校 劉悅翹