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(chuàng)客中心與興趣團隊，營員們看到了一個個創(chuàng)新的點子是如何落地成企業(yè)甚至產業(yè)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(fā)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(chuàng)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(fā)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(fā)，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(tǒng)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(fā)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(yī)療、安防、交通、游戲等各行業(yè)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(jié)過程中可以嘗試改變哪些參數(shù)。而這些參數(shù)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(shù)對調試的結果會造成怎樣的影響，最后總結網絡參數(shù)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(huán)節(jié)使用了清華大學開發(fā)的九歌自動作詩系統(tǒng)，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(fā)了部分營員的對辯，啟發(fā)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(fā)展歷史及我國芯片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)營員們投身科技創(chuàng)新活動的熱情，樹立愛國敬業(yè)的思想，從而體現(xiàn)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(shù)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(fā)課程活動中營員們動手創(chuàng)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(jù)營員們現(xiàn)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(fā)營員思考。輔導員講授完畢后開始介紹“造橋”比賽的規(guī)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(fā)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(fā)起了挑戰(zhàn)。

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(zhàn)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(fā)，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(huán)節(jié)，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(huán)節(jié)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?zhèn)湔n，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(chuàng)客空間i-Center和中國科技館，我對祖國一日千里的科技發(fā)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