探秘物理实验,体验智能创新,探索浩瀚星空——记科普拓展营实践课程

    717日至21日,厦门大学物理科学与技术学院全国优秀中学生科普拓展营在厦门大学翔安校区迎来了为期五天的实践课程,分为基础物理、机器人以及天文三个方向,105位营员在自己选择的方向中尽情发挥,将理论学以致用。在各个方向专业老师的带领下动手操作与实践体验,充分体会到书本之外的乐趣,在普及物理知识的同时,提升了实践创新能力。

实验探秘,魅力无限——基础物理方向篇

  从本质上说,物理是一门实验科学,高中的实验教学常常是“在黑板上种地瓜”——由于教学任务紧,经常把实验弱化了。拓展营通过五天时间、八个实验、一场竞赛,让基础物理方向的营员们探索全新的物理领域,在好奇心得到满足的同时,感受到物理的魅力。       

“迈克尔逊干涉仪实验”是通过不断变换的光学图像,来了解光的干涉。吹泡泡时,七彩的泡泡在阳光下显得美丽而梦幻;相机的镜头前涂有一层增透膜,使镜头看上去呈淡紫色……这些现象都可以用光的干涉来解释。干涉之外,衍射同样是光的重要性质。惠更斯原理能很好地解释衍射,而手机信号、wifi等正是衍射的普遍应用。“单缝衍射光强分布的测定”让营员们了解衍射,理解了原理。

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电路电磁两大模块是高中最主要的内容,“使用示波器”和“学习使用数字万用电表”两个实验带领营员们强化对于电磁电路的认识,同时学习到更深层的知识。

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    “动量”和“能量”是高中物理学习的难点,由于缺乏实验来强化记忆深化理解,学生们往往会混淆概念。拓展营开设的“气轨上研究碰撞过程中动量和能量变化”实验深化了营员们对于知识的理解。

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     “电热当量的测定”“杨氏模量”“夫兰克—赫兹实验”三个营员们从未接触过的大学物理实验的开设,让学生们提前了解了大学知识,感受氛围。

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天马行空,创意无限——机器人方向篇

  机器人课程专业知识厚实,是中学与大学学习生活之间难得的有效的丰硕介质层。

  课程选用Arduino作为机器人控制器,作为当今创客最得力的利器,Arduino具有完善的数字IO与模拟资源。经过老师的精心讲解,营员们基本掌握了Arduino的使用方法,除用于机器人设计外,势必成为同学参加青少年科技创新大赛及实现其他各种天马行空创意的高级武器。在四天半的课程内容中,每个时段设置了不同的工程项目主题,相互衔接、循序渐进、由易到难。通过数天的学习,营员们初步学习了解移动机器人所涉及到的电子技术、传感器技术、C语言编程技术等知识,对于大学专业更是有了切身的体会感受。

  课程的趣味性也更是动感十足。每组的营员们设计开发了两个机器人,既有受同学灵活控制的手动机器人,也有摇头摆尾的自动机器人。营员们通过自己编程开发的手柄,控制机器人越过重重障碍,到达任务区,飞速刺破各色气球,而后通过红外模块迅速与自动机器人完成密钥交接,自动机器人极速返航。

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最后一天,所有机器人方向的营员进行了机器人竞技大比拼,所有营员拿着自己动手完成的机器人,在严格的机器人竞赛规则下,在规定的时间内完成越障碍刺气球,红外密匙交接和急速返航等任务,经过了紧张刺激的多轮淘汰赛,最终钟继川、王鸿两位同学组成的“队不队”战队从20多支队伍中脱颖而出,获得冠军,郑晨宇、张若清两位同学组成的“ps-box” 战队获得亚军。

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繁星满天,探索无限——天文方向篇

天文方向的同学在完成了前期的基础物理实验后,在厦门大学天文系老师的指导下,继续学习有关天文领域的前沿问题,并深入参与天文观测,身临其境感受宇宙星系的魅力。

   营员们通过讲座了解蓬勃发展的中国天文事业和国内外天文现状,也了解了厦大天文系的历史前景、研究方向、科研项目以及天文学家余青松先生的故事,为营员们剖析了天文领域的前景,和天文学未来发展方向。《从宇宙到原子》、《恒星演化简介》、《致密天体》、《中微子物理与中微子天文》、《暗物质与暗能量之谜》等一场场天文科普讲座,将同学带入了广阔的宇宙太空,通过讲座,同学们了解了分子、原子、质子、电子、夸克氢子、中微子等,了解了宇宙暗物质与暗能量,学习了各种星系以及宇宙的起源、发展及探索,慢慢地揭开宇宙的奥秘;各种星系、黑洞的存在与发现、恒星的演变,元素的起源,让学员们回味无穷。

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    而说到天文,最令大家激动地是连续两晚的天文观测,翔安晴空万里的天气为我们的观测提供了便利的条件。当天晚上,翔安湖畔,在天文同好社的带领下,营员们探索了土星、水星等各种星体、星团的奥秘,更近距离地接触浩瀚的夏季星空。亲自动手寻找、观测并拍摄星体,连续两天的观测,除了天文方向的营员得以充分探索外,机器人和基础物理方向的同学们也参与其中,专业的天文望远镜让营员们大饱眼福,满足了自己的好奇心。

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    美好的时光总是短暂的,五天的动手实践课程体验活动悄然结束,相信营员们从中收获到很多,也希望几天的活动,会让他们更加充满激情与动力,在未来科学的探索中继续开拓创新,不断前进。