觸科技脈搏，悟創(chuàng)新真諦

——2019科技之星雙語(yǔ)夏令營(yíng)

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)述

兩周時(shí)間內(nèi)，在經(jīng)過(guò)“面條塔”和“空間站對(duì)接”兩個(gè)的破冰活動(dòng)后，學(xué)生需要利用40多種材料完成“雞蛋宇航員”和“魔法機(jī)器人”兩個(gè)項(xiàng)目挑戰(zhàn)。

  

1.“雞蛋宇航員”項(xiàng)目需要學(xué)生通過(guò)“雞蛋下落”裝置設(shè)計(jì)，CPX編程學(xué)習(xí)和自主設(shè)計(jì)，完成一個(gè)可以空中分離、空中開傘、升空數(shù)據(jù)收集及雞蛋護(hù)航員安全返回地面的水火箭系統(tǒng)。在項(xiàng)目中，學(xué)員們先學(xué)習(xí)了如何使用python編程控制CPX來(lái)完成燈帶控制、控制舵機(jī)、聲音測(cè)量、加速度測(cè)量、溫度測(cè)量等任務(wù)。之后，學(xué)員們通過(guò)自主設(shè)計(jì)，建造的水火箭系統(tǒng)。升空試驗(yàn)之后，學(xué)員們還要對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得出結(jié)論。項(xiàng)目結(jié)束后會(huì)評(píng)選出“雞蛋宇航員最佳藝術(shù)創(chuàng)意獎(jiǎng)”、“最佳安全艙設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”、“最佳火箭設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”和“最具創(chuàng)意火箭設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”。

2.“魔法機(jī)器人”項(xiàng)目主要包括兩部分內(nèi)容，設(shè)計(jì)推蛋機(jī)器人和舉蛋機(jī)器人。推蛋機(jī)器人項(xiàng)目需要學(xué)生利用CPX、舵機(jī)和一些其他材料通過(guò)自主設(shè)計(jì)并構(gòu)造一個(gè)可以推動(dòng)雞蛋到地板另一邊的機(jī)器人。學(xué)院在這個(gè)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴、資料查詢、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、剪裁搭建、測(cè)試改進(jìn)。最后通過(guò)比賽評(píng)選出“最具創(chuàng)意推蛋機(jī)器人”和“推雞機(jī)器人最佳藝術(shù)創(chuàng)意獎(jiǎng)”。舉蛋機(jī)器人項(xiàng)目需要學(xué)生利用CPX及相關(guān)材料設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，將雞蛋舉起來(lái)。這一任務(wù)需要在24小時(shí)內(nèi)完成機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和測(cè)試。最后通過(guò)比賽評(píng)選出“最佳舉蛋機(jī)器人”和“舉蛋機(jī)器人最佳藝術(shù)創(chuàng)意獎(jiǎng)”。

    

二、項(xiàng)目實(shí)施

第一天 9:00-10:00 開營(yíng)儀式

       10:00-11:30 破冰活動(dòng)環(huán)節(jié)。

活動(dòng)1：“面條塔”，學(xué)員們兩人一組用自己的所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)討論和自主搭建完成一個(gè)用意大利面和膠布搭建“面條塔”。

活動(dòng)2：“空間站對(duì)接”，通過(guò)八人小組合作開展競(jìng)速比拼，讓自己手中的“衛(wèi)星”以最快速度平穩(wěn)地通過(guò)障礙物并與“空間站”對(duì)接。

13:00-16:00 項(xiàng)目一：“雞蛋宇航員”（“雞蛋下落”環(huán)節(jié)）

在給予材料受限的情況下，每個(gè)小組經(jīng)過(guò)一個(gè)半小時(shí)的精心設(shè)計(jì)和制作，每一個(gè)小組都制作保護(hù)雞蛋宇航員的裝置。隨后在樓中不斷上升高度測(cè)試裝置的強(qiáng)度。項(xiàng)目結(jié)束后會(huì)評(píng)選出“雞蛋宇航員最佳藝術(shù)創(chuàng)意獎(jiǎng)”、“最佳安全艙設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”

第二天 學(xué)習(xí)CPX控制與python編程。

學(xué)員們學(xué)習(xí)如何利用python編程控制CPX進(jìn)行NeoPixels（燈帶）控制、電容式觸摸響應(yīng)、溫度響應(yīng)、加速度響應(yīng)、聲音響應(yīng)、數(shù)據(jù)收集等。并通過(guò)一天的摸索與研究，原熟練控制CPX完成各種任務(wù)，為后續(xù)的火箭設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。

1. 8:30-11:30 升空數(shù)據(jù)收集程序編制

   學(xué)員們利用學(xué)會(huì)的python語(yǔ)言編制了一套用以測(cè)量火箭升空過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)變化的程序，并且經(jīng)過(guò)了一系列的測(cè)試；

   13:00-16:00水火箭制作

   學(xué)員們開始真正建造的火箭，繪制圖紙、測(cè)量剪裁、鉆孔搭建、黏合組裝。

   第四天 繼續(xù)完成火箭搭建并測(cè)試改進(jìn)。

   第五天 繼續(xù)完成火箭搭建并測(cè)試改進(jìn)。

   第六天 8:30-11:30 上午繼續(xù)完成火箭搭建并測(cè)試改進(jìn)。

   13:00-16:00 水火箭升空比賽。

   各組依次發(fā)射水火箭，項(xiàng)目結(jié)束后會(huì)評(píng)選出“最佳火箭設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”和“最具創(chuàng)意火箭設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”。

   第七天  項(xiàng)目二：推蛋機(jī)器人。

   學(xué)員們利用CPX編程控制舵機(jī)，結(jié)合一些其他相關(guān)材料，制造一個(gè)可以推動(dòng)雞蛋到地板另一邊的機(jī)器人。

   第八天 繼續(xù)完成推蛋機(jī)器人并測(cè)試改進(jìn)。

   第九天  8:30-10:30 上午繼續(xù)完成推蛋機(jī)器人并測(cè)試改進(jìn)。

   10:30-14:00 推蛋比賽。最后通過(guò)比賽評(píng)選出“最具創(chuàng)意推蛋機(jī)器人”和“推雞機(jī)器人最佳藝術(shù)創(chuàng)意獎(jiǎng)”。

   14:00-16:00 “舉蛋機(jī)器人”正式開始，要求各個(gè)小組在24小時(shí)內(nèi)將”推蛋機(jī)器人”進(jìn)行改裝，變?yōu)橐粋€(gè)能將雞蛋高高舉起的機(jī)器人。

   第十天  8:30-14:00 繼續(xù)完成舉蛋機(jī)器人并測(cè)試改進(jìn)。最后通過(guò)比賽

   評(píng)選出“最佳舉蛋機(jī)器人”和“舉蛋機(jī)器人最佳藝術(shù)創(chuàng)意獎(jiǎng)”。

   15:00-16:00 結(jié)營(yíng)式

   三、經(jīng)驗(yàn)特色

   1.引入美國(guó)原生態(tài)的STEAM課程，以夏令營(yíng)形式促進(jìn)STEAM課程在高中階段深入開展。在美國(guó)已經(jīng)有較為成熟的STEAM課程體系，但是這種課程形式在中國(guó)才剛剛起步，現(xiàn)今在中國(guó)的中小學(xué)階段開展較多，但是高中階段由于知識(shí)難度相對(duì)較大，還沒有較為成熟的STEAM課程，本次引入美國(guó)的STEAM課程，能讓中國(guó)學(xué)生和老師都能直接感受原生態(tài)的STEAM課程，幫助STEAM教育才高中階段進(jìn)一步生根。當(dāng)然夏令營(yíng)的形式固然對(duì)學(xué)生發(fā)展很有利，而在常規(guī)的教學(xué)過(guò)程中，我們也可以融入STEAM教育的方式，開展具有本土特色的STEAM課程。

   2.通過(guò)夏令營(yíng)活動(dòng)培養(yǎng)提升學(xué)生STEAM素養(yǎng)、自主探究能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、信息處理能力、思維創(chuàng)新能力、問(wèn)題解決能力等一系列能力，為學(xué)生高中三年的學(xué)習(xí)蓄力。STEAM教育是集科學(xué)，技術(shù)，工程，藝術(shù)，數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的綜合教育。STEAM教育代表目前國(guó)際上一種新的綜合學(xué)科背景下的教育思潮，是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育理念。有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識(shí)的教育方式，STEAM教育倡導(dǎo)將各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)通過(guò)綜合的課程結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)學(xué)科間的相互配合，發(fā)揮綜合育人功能，讓學(xué)生在綜合的環(huán)境中學(xué)習(xí)，在項(xiàng)目活動(dòng)中應(yīng)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)解決問(wèn)題。通過(guò)這樣的課程，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)大有裨益。

   3.通過(guò)夏令營(yíng)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新的興趣，為接下去三年學(xué)生參與科技創(chuàng)新項(xiàng)目的開展奠定基礎(chǔ)，同時(shí)幫助任課教師盡早了解學(xué)生生并從中選取適合學(xué)生開展科創(chuàng)競(jìng)賽項(xiàng)目。在夏令營(yíng)的開展過(guò)程中，有不少同學(xué)展現(xiàn)出了與眾不同的個(gè)人特色，特別有些同學(xué)在工程設(shè)計(jì)，編程設(shè)計(jì)等方面展現(xiàn)出了很強(qiáng)的個(gè)人能力，這也幫助教師為后續(xù)競(jìng)賽選苗做好了前提鋪墊，同時(shí)也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的探究的精神。

   四、社會(huì)評(píng)價(jià)

       1.活動(dòng)受到家長(zhǎng)的歡迎和充分肯定，學(xué)生報(bào)名踴躍，成果卓越。在報(bào)名階段學(xué)生報(bào)名異常踴躍，而且活動(dòng)過(guò)程中學(xué)生的STEAM素養(yǎng)有了明顯的提升，這也讓家長(zhǎng)和同學(xué)們對(duì)于本次夏令營(yíng)活動(dòng)非?？隙ā?/span>

   2.活動(dòng)受到各方關(guān)注和贊譽(yù)，由于多動(dòng)受到多方關(guān)注，每位參與學(xué)員都在各種場(chǎng)合表達(dá)了自己參與這樣一次夏令營(yíng)的難忘經(jīng)歷，更在網(wǎng)絡(luò)上爭(zhēng)相擴(kuò)散夏令營(yíng)的消息，活動(dòng)除在金山中學(xué)校園網(wǎng)、微信公眾號(hào)刊發(fā)系列報(bào)道外，還被上海金山教育公眾號(hào)、金山區(qū)融媒體中心（金山電視臺(tái)等）爭(zhēng)相報(bào)道。

   3.活動(dòng)受到全國(guó)其他同類高中關(guān)注與肯定，青島、江蘇、山西、浙江等多校在看到新聞報(bào)道后，紛紛與我校進(jìn)行聯(lián)系，希望后續(xù)引進(jìn)類似可以提高本校的科技培育能力。

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   （金山中學(xué) 供稿）