華中科技大學(xué)：“工程實(shí)訓(xùn)”專題實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

2018年青少年高校科學(xué)營(yíng)華中科技大學(xué)分營(yíng)安排營(yíng)員開展以工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)和探索研究活動(dòng)為特色的一系列學(xué)術(shù)活動(dòng)與科研實(shí)驗(yàn)，包含科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講座、專題學(xué)習(xí)與工程實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)、互動(dòng)交流和創(chuàng)新體驗(yàn)等。“工程實(shí)訓(xùn)”專題實(shí)驗(yàn)活動(dòng)充分利用華中科技大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心的優(yōu)質(zhì)科技教育資源，讓營(yíng)員在各創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)體驗(yàn)科研與實(shí)踐，加深營(yíng)員對(duì)大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的認(rèn)識(shí)和了解，增強(qiáng)他們對(duì)科學(xué)的興趣與探究熱情，鼓勵(lì)營(yíng)員立志從事科學(xué)研究事業(yè)，培養(yǎng)他們的科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

活動(dòng)概述

華中科技大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心是湖北高校省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，是學(xué)校“國(guó)家級(jí)雙創(chuàng)示范基地”的重要組成部分，也是學(xué)校的創(chuàng)客空間。華中科技大學(xué)組織工程實(shí)訓(xùn)中心相關(guān)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的專家針對(duì)高中生營(yíng)員精心設(shè)計(jì)了激光加工、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配、3D打印、智能車組裝、收音機(jī)制作、音箱制作6個(gè)專題動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目。活動(dòng)分3個(gè)階段進(jìn)行，首先是工程實(shí)訓(xùn)中心總體介紹，然后分班參觀工程實(shí)訓(xùn)中心，最后分組參加6個(gè)動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目。

第1階段，由實(shí)訓(xùn)中心工程師創(chuàng)新委員會(huì)主任周世權(quán)集中介紹工程實(shí)訓(xùn)中心。他從工程技術(shù)是什么、制造工程的分類和特點(diǎn)、特色活動(dòng)的總體安排內(nèi)客、安全注意事項(xiàng)等方面深入淺出地進(jìn)行了詳細(xì)的講解，使?fàn)I員對(duì)工程實(shí)訓(xùn)中心有了一個(gè)全面的感性認(rèn)識(shí)。

第2階段，營(yíng)員以班級(jí)為單位，在指導(dǎo)教師帶領(lǐng)下，分別參觀了發(fā)動(dòng)機(jī)裝配、熱處理、鉗工、焊接、電子工藝等實(shí)驗(yàn)室。通過近距離接觸實(shí)物和聆聽通俗易懂的講解，讓營(yíng)員更加深入地了解到鍛造工藝、激光加工技術(shù)、3D打印技術(shù)、鉗工與裝配工藝、熱處理工藝、機(jī)器人組裝與調(diào)試等工藝技術(shù)，為后續(xù)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作奠定了一定的感性認(rèn)識(shí)和理論基礎(chǔ)。

第3階段，營(yíng)員分成6個(gè)團(tuán)隊(duì)分別開展探索實(shí)驗(yàn)。首先，由各團(tuán)隊(duì)輔導(dǎo)教師為營(yíng)員講解本項(xiàng)目的理論、原理、實(shí)驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)。然后，在團(tuán)隊(duì)研究生的具體指導(dǎo)下，各團(tuán)隊(duì)營(yíng)員進(jìn)行分組研討、自主設(shè)計(jì)、動(dòng)手制作，并完成實(shí)驗(yàn)樣品組裝與調(diào)試。最后，各團(tuán)隊(duì)組織內(nèi)部各組進(jìn)行成果展示或比賽，選出本團(tuán)隊(duì)的優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)作品。

項(xiàng)目介紹

激光加工

先聽取指導(dǎo)教師對(duì)激光的特性、加工原理及激光器的種類等知識(shí)的詳細(xì)講解，然后營(yíng)員自己設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)踐操作，完成自己獨(dú)特的加工產(chǎn)品。該動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目是利用激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)完成加工過程，營(yíng)員從中可以感受到科學(xué)技術(shù)的日益更新，同時(shí)也鍛煉了他們的動(dòng)手能力，豐富了他們的想象力。營(yíng)員經(jīng)過一次次的摸索和實(shí)踐，歷經(jīng)多次失敗，終于完成了自己理想的作品。

發(fā)動(dòng)機(jī)組裝

發(fā)動(dòng)機(jī)是由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器，是完成能量轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、保證長(zhǎng)時(shí)間正常工作的多功能設(shè)備。營(yíng)員通過拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)組件親身感受發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成與工作原理，進(jìn)一步提升對(duì)機(jī)械構(gòu)造的實(shí)踐探索能力。營(yíng)員通過親手拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜組件，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣，也為將來(lái)的學(xué)習(xí)指明了方向。

3D打印

3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式構(gòu)造物體的技術(shù)，通常采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)實(shí)現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目尤其受到營(yíng)員的歡迎，他們通過設(shè)計(jì)和動(dòng)手實(shí)踐，利用3D打印機(jī)打印出一件件作品，當(dāng)攝像機(jī)的鏡頭對(duì)準(zhǔn)他們時(shí)，他們臉上都洋溢著滿意的笑容，無(wú)比自豪地舉起手中的作品。

智能車拼裝

藍(lán)牙智能小車設(shè)計(jì)以手機(jī)控制平臺(tái)、藍(lán)牙通信模塊、電杌驅(qū)動(dòng)模塊等組成遙控小車，實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、前左轉(zhuǎn)彎、前右轉(zhuǎn)彎等實(shí)時(shí)控制功能。營(yíng)員通過集成模塊組裝、藍(lán)牙通信軟件編程等動(dòng)手操作，實(shí)現(xiàn)用手機(jī)藍(lán)牙操控小車，并在比賽場(chǎng)上一競(jìng)高下。盡管該項(xiàng)目對(duì)營(yíng)員的動(dòng)手能力及電腦編程技術(shù)都是很大的考驗(yàn)，但通過指導(dǎo)教師和小組成員的共同努力，營(yíng)員都順利完成了該項(xiàng)目。

收音機(jī)制作

收音機(jī)由機(jī)械器件、電子器件、磁鐵等構(gòu)造而成，能將廣播電臺(tái)發(fā)射的電波信號(hào)轉(zhuǎn)換成能收聽的音頻信號(hào)。營(yíng)員通過收音機(jī)的組裝制作，可以了解手工錫焊等常用工具的使用，熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。盡管營(yíng)員在組裝制作過程中遭遇了各種困難，但他們最終還是完成了自己的作品。當(dāng)各自拿著自己組裝完成的收音機(jī)，聽著其中傳出的優(yōu)美的電臺(tái)音樂時(shí)，心中感到無(wú)比高興與自豪。

音箱制作

在這項(xiàng)活動(dòng)中，營(yíng)員需要熟悉電路板，并用錫焊將各元器件焊接在電路板上，集成為一臺(tái)可放音的音箱。營(yíng)員在指導(dǎo)教師的悉心幫助下，小組成員分工協(xié)作，在經(jīng)歷多次失敗后，最終成功完成了音箱的制作。盡管過程非常艱難，但當(dāng)他們手中拿著自己的作品時(shí)，心里都美滋滋的。

活動(dòng)特色

設(shè)計(jì)多項(xiàng)目多學(xué)科交叉的探索實(shí)驗(yàn)。工程實(shí)訓(xùn)專題實(shí)驗(yàn)活動(dòng)專門設(shè)計(jì)了6個(gè)動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目.項(xiàng)目涉及機(jī)械制造、電工電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)軟件等學(xué)科領(lǐng)域，并且相互交叉融合，突出創(chuàng)新設(shè)計(jì)與動(dòng)手實(shí)踐，培養(yǎng)了高中生的綜合協(xié)同創(chuàng)新能力。

設(shè)計(jì)分班分組的參與式動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。每個(gè)探索實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排20～30人參加，參加者又分成3～5個(gè)小組。通過分班分組教學(xué)和實(shí)驗(yàn)，確保了營(yíng)員有充分參與動(dòng)手的機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)效果顯著，加深了營(yíng)員的體驗(yàn)。

設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在活動(dòng)策劃階段，學(xué)校組織相關(guān)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專家進(jìn)行了專題研討，針對(duì)高中生營(yíng)員精心設(shè)計(jì)了6個(gè)創(chuàng)新探索實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并事先進(jìn)行了預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確保了各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能取得圓滿成功。

實(shí)施效果

活動(dòng)通過打破區(qū)域界線、根據(jù)營(yíng)員興趣分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使?fàn)I員有了更多與外校同學(xué)交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì);通過實(shí)驗(yàn)中一遍又一遍的重復(fù)探索與動(dòng)手，磨煉了同學(xué)們的意志。這次特色活動(dòng)，進(jìn)一步增強(qiáng)了營(yíng)員的科學(xué)興趣與探究熱情，也培養(yǎng)了他們嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。

“實(shí)踐之韻，照征途之向。一座學(xué)院，一間教室，一個(gè)工作臺(tái)，我在你的帶領(lǐng)下開始了我的第一次創(chuàng)新實(shí)踐。初次嘗試，讓我體會(huì)到了理工魅力;歷經(jīng)失敗，讓我感受到了團(tuán)結(jié)的力量;取得成功，讓我領(lǐng)略到了科技的風(fēng)采。于此時(shí)，你同我一起，點(diǎn)綴了我們的創(chuàng)新之夢(mèng)。美輪關(guān)奐的創(chuàng)新產(chǎn)品，凝聚著營(yíng)員們的汗水;自信昂揚(yáng)的實(shí)踐報(bào)告，洋溢著同伴們的熱情;激動(dòng)人心的頒獎(jiǎng)儀式，充盈著隊(duì)友們的喜悅。在此刻，你同我一起，鑄就了創(chuàng)新之夢(mèng)。”

——廣西南寧市第三中學(xué)五象校區(qū) 農(nóng)騰驍