科學(xué)學(xué)科，毫無(wú)疑問(wèn)是包校課程圖譜中極為重要的一塊金色拼圖。科學(xué)的學(xué)科宗旨是通過(guò)研究、討論、實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目幫助學(xué)生了解世界。在了解世界的同時(shí)，包校學(xué)子們也在用所學(xué)的知識(shí)以及個(gè)人的勤奮與智慧嘗試著自己的探索。從球形機(jī)器人到月球登陸器，兩位自一年級(jí)便加入包校的男生Jason和Tuding，在2021年的市級(jí)科學(xué)領(lǐng)域大賽上的表現(xiàn)令人刮目相看。

從探索單元到月球登陸器

　　就讀松江校區(qū)十年級(jí)的Tuding同學(xué)在2021年舉辦的第十七屆上海未來(lái)工程師大賽中獲得了航空工程師板塊的個(gè)人賽一等獎(jiǎng)。同時(shí)，參與此次活動(dòng)的指導(dǎo)老師王忠老師也獲得優(yōu)秀指導(dǎo)老師獎(jiǎng)。Tuding分享自己之所以選擇航空工程項(xiàng)目，是因?yàn)檫@是人類在太空中擴(kuò)張的最重要一步，所有人類創(chuàng)造的科技，只有在航空工程的幫助下，才能被運(yùn)送到其他星球和衛(wèi)星。這個(gè)專業(yè)可以幫助人類步向地球以外的地方。

　　Tuding在一年級(jí)便加入了包玉剛實(shí)驗(yàn)學(xué)校，此外他還是第一批在虹橋校區(qū)就讀的六年級(jí)學(xué)生?；貞浧鹦W(xué)生活，Tuding最喜歡的就是學(xué)校的信息技術(shù)和探索單元這兩門(mén)學(xué)科。探索單元是一門(mén)以學(xué)生為中心的跨學(xué)科綜合課程，有利于最大程度激發(fā)學(xué)生在人文與科學(xué)領(lǐng)域的興趣。Tuding認(rèn)為這兩門(mén)學(xué)科能夠?qū)W到非常實(shí)用的知識(shí)。在信息技術(shù)課程中學(xué)習(xí)的3D建模，能在電腦里面復(fù)刻出和現(xiàn)實(shí)生活中一模一樣的模型，讓他感覺(jué)非常奇妙。而在探索單元上，給他印象最深刻的就是老師在講解空氣阻力的概念時(shí)，讓同學(xué)們制作“造降落傘”的項(xiàng)目，大家需要制作一只降落傘，使一顆雞蛋安然無(wú)恙地從學(xué)校的五樓降落到一樓。而當(dāng)時(shí)Tuding和爸爸一起制作的大降落傘，是唯一成功的。

　　到了初中，學(xué)校的課程變得更加細(xì)化且深入，而Tuding最喜歡的就是物理，因?yàn)槲锢碚n上學(xué)習(xí)的知識(shí)是能真實(shí)運(yùn)用到生活中的，而且自己還可以用簡(jiǎn)單的算式表達(dá)生活的現(xiàn)象。他分享物理課經(jīng)常能給自己帶來(lái)不可思議的感覺(jué)，物理老師在講解氣壓和液體的凝結(jié)點(diǎn)的關(guān)系時(shí)，使用了塑料瓶、打氣筒和酒精，在瓶子里制造出了一朵云。還有一次有同學(xué)向他介紹了一款模擬器，并利用它制造出了一些飛行器。Tuding制造的火箭和飛機(jī)最終都成功了，但他仍然覺(jué)得還有更好的方法，只是自己還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。

　　而Tuding此次在未來(lái)工程師大賽中獲獎(jiǎng)的月球登陸器，使用的制作軟件就是在六年級(jí)時(shí)接觸到的模擬器。據(jù)Tuding介紹，從開(kāi)始構(gòu)思怎么制作登月器到最后完成，他用了兩周的時(shí)間。起初，他參考了很多方案，而美國(guó)好奇號(hào)火星車的登陸方式給了自己?jiǎn)l(fā)。

　　Tuding設(shè)計(jì)的登月艙的推進(jìn)器使用了固體燃料APCP（高氯酸胺組合推進(jìn)器）。之所以使用固推，是因?yàn)榇蟛糠质褂玫囊后w燃料推進(jìn)器需要有特別細(xì)的冷卻管，以及由自身驅(qū)動(dòng)的燃料泵等復(fù)雜的系統(tǒng)；這使得液態(tài)燃料引擎造價(jià)不菲。在相比之下，一個(gè)簡(jiǎn)單的固體燃料推進(jìn)器只需要一個(gè)噴嘴，一個(gè)外殼，以及一些固體燃料，對(duì)材料要求更低，成本也更低。其次，固推的可靠性也在相互比較下較高，因?yàn)楣虘B(tài)燃料不會(huì)像液態(tài)燃料一樣在燃料罐里流動(dòng)，且點(diǎn)火的失敗率更低。然而，固推也有自身的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楣掏埔坏c(diǎn)燃了就無(wú)法熄滅，所以它對(duì)電腦的控制系統(tǒng)和編程要求很高，還需要搭配相當(dāng)靈敏的傳感器。

　　據(jù)Tuding介紹，在這個(gè)項(xiàng)目上他遇到兩個(gè)難點(diǎn)，其一就是在運(yùn)載火箭下降過(guò)程中，點(diǎn)燃固體推進(jìn)器的時(shí)間，第二則是推進(jìn)模塊和主體分離的時(shí)間。為了解決這些問(wèn)題，他在運(yùn)載火箭上安裝了八個(gè)固體燃料推進(jìn)器，兩個(gè)兩個(gè)分四次點(diǎn)燃。為了解決這些辦法，他編寫(xiě)了一套程序，計(jì)算推進(jìn)器點(diǎn)燃的最佳時(shí)機(jī)，在火箭行駛速度為0的時(shí)候讓推進(jìn)器脫離。在登月艙安全到達(dá)月球表面后，艙體將翻轉(zhuǎn)90度，成為事先安裝在艙內(nèi)登月車的基站。

　　除了未來(lái)工程師大賽外，Tuding還參加了諸多國(guó)際性比賽，他曾是英國(guó)奧林匹亞的物理競(jìng)賽BPhO的金獎(jiǎng)獲得者，也曾在真實(shí)世界挑戰(zhàn)賽(RWDC)獲得了中國(guó)賽區(qū)團(tuán)體一等獎(jiǎng)。

　　Tuding分享，此次獲獎(jiǎng)還要感謝高中科學(xué)組王忠老師給的指導(dǎo)與建議：王忠老師對(duì)我的設(shè)計(jì)提出了許多有用的問(wèn)題，幫助我進(jìn)行反思。這些問(wèn)題對(duì)于我改進(jìn)登月器的過(guò)程有許多幫助。

　　王忠老師分享到，包校給予學(xué)生的是因材施教的個(gè)性化教育，讓孩子們?cè)隗w驗(yàn)中找到各自的長(zhǎng)處，并不斷挑戰(zhàn)自我。Tuding同學(xué)從一年級(jí)便加入包校，他有非常高的專注力，并有很強(qiáng)的鉆研精神，這是我們作為教師最想看到的。

開(kāi)辟書(shū)本以外的精彩世界

　　目前就讀于初中部八年的Jason同學(xué)設(shè)計(jì)的自平衡驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人，在2021年舉辦的第36屆上海市青少年科技創(chuàng)新大賽中獲得了青少年科技創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)。

　　Jason在科創(chuàng)大賽中提交的研究成果是一款以《星球大戰(zhàn)》里機(jī)智靈活的球形機(jī)器人BB8為原型的自平衡驅(qū)動(dòng)球形機(jī)器人。從項(xiàng)目啟動(dòng)到最終獲獎(jiǎng)，Jason共花了一年多的時(shí)間，期間經(jīng)歷了查文獻(xiàn)、學(xué)編程、買材料、寫(xiě)代碼、做模型、實(shí)地測(cè)試、制作視頻、撰寫(xiě)論文和最終答辯等數(shù)個(gè)階段。Jason分享道：“這整個(gè)過(guò)程離不開(kāi)包校老師平時(shí)的諄諄教導(dǎo)和對(duì)我無(wú)私的支持。”

　　和Tuding一樣，Jason從一年級(jí)踏入包校的校園起便愛(ài)上了這里，因?yàn)樵谶@里不僅能從課堂上汲取到豐富的學(xué)科知識(shí)，還能在聯(lián)課活動(dòng)中拓展自己的興趣愛(ài)好，接觸到很多未曾接觸但卻一直向往嘗試的事物，比如：詠春拳、國(guó)際象棋、F1方程式模型、軍事模型、數(shù)獨(dú)等等。

　　Jason媽媽感言道：包校的教育沒(méi)有功利心，這里不僅重視學(xué)業(yè)，同時(shí)也注重藝術(shù)、體育等方面的綜合全面發(fā)展，它積極拓展學(xué)生的視野，為他們開(kāi)辟了書(shū)本以外的精彩世界。老師總會(huì)傾力給孩子們創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)，幫助他們充分挖掘自身潛能，找到自己的優(yōu)勢(shì)和興趣所在，并為他們的個(gè)人發(fā)展插上自由與信心的翅膀。

　　相比于小學(xué)鼓勵(lì)學(xué)習(xí)興趣的學(xué)習(xí)環(huán)境，Jason覺(jué)得在初中各學(xué)科的學(xué)術(shù)性增強(qiáng)了。從七年級(jí)起，科學(xué)老師便開(kāi)始教他們學(xué)術(shù)論文的寫(xiě)作方法，從論文的基本結(jié)構(gòu)和要素，到優(yōu)秀作品解析和欣賞，老師都會(huì)進(jìn)行耐心詳細(xì)講解。七年級(jí)上半學(xué)期，科學(xué)組翁梅倩老師帶領(lǐng)同學(xué)們撰寫(xiě)了關(guān)于鐮刀型貧血的論文；下半學(xué)期，大家則在老師指導(dǎo)下實(shí)踐制作了一臺(tái)兩棲自行車模型，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究過(guò)程都整理成文字寫(xiě)進(jìn)論文中。

　　剛開(kāi)始接觸學(xué)術(shù)論文時(shí)，Jason時(shí)常一頭霧水，但在老師耐心的梳理指導(dǎo)下，寫(xiě)作思路和方法都逐漸清晰。通過(guò)學(xué)術(shù)論文闡述自己的項(xiàng)目，并展示研究成果，是科創(chuàng)大賽的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中，Jason表示要感謝科學(xué)組翁梅倩老師和陶茜老師平日的教導(dǎo)，以及她們對(duì)此次創(chuàng)新大賽提供的寶貴意見(jiàn)。

　　2020年2月，Jason正式啟動(dòng)球形機(jī)器人的項(xiàng)目科研，在研究了市面上的全地形機(jī)器人后，他發(fā)現(xiàn)球形機(jī)器人有適應(yīng)在潮濕和崎嶇等復(fù)雜環(huán)境下行駛的優(yōu)勢(shì)，然而，它們大多存在著驅(qū)動(dòng)方式復(fù)雜，轉(zhuǎn)向不靈活、無(wú)法保持平衡等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，Jason在設(shè)計(jì)中采用了驅(qū)動(dòng)輪自平衡的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)控制機(jī)器人的行進(jìn)，并安裝獨(dú)立電機(jī)控制履帶的左右移動(dòng)，調(diào)節(jié)機(jī)器人的重心、控制其轉(zhuǎn)彎。在完成了整體設(shè)計(jì)后，他對(duì)機(jī)器人在不同環(huán)境和場(chǎng)景下的行駛功能進(jìn)行了測(cè)試。

　　此外，由于機(jī)器人的開(kāi)發(fā)必須要運(yùn)用編程語(yǔ)言，因此在信息技術(shù)（ICT）課堂中學(xué)習(xí)Scratch編程的基礎(chǔ)上，Jason還利用課外時(shí)間學(xué)習(xí)了Python和Arduino編程語(yǔ)言以及計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。

　　論文答辯階段，Jason要面對(duì)數(shù)位來(lái)自全國(guó)頂尖大學(xué)的教授，進(jìn)行10分鐘的線上演講、實(shí)物演示和問(wèn)答環(huán)節(jié)。Jason表示，雖然在演講開(kāi)始時(shí)略有些緊張，但對(duì)答辯本身并沒(méi)有抵觸和害怕情緒，這要感謝平日學(xué)校多次提供的演講和項(xiàng)目展示機(jī)會(huì)，讓他能自信地站在臺(tái)前展現(xiàn)自己。業(yè)精于勤，在正式答辯前，他也在教務(wù)主任莊勤老師和陶老師面前反復(fù)練習(xí)了演講稿。

　　對(duì)于此次獲獎(jiǎng)，Jason媽媽說(shuō)道：我們希望孩子在這樣的年齡，能擁有獨(dú)立的堅(jiān)持完成一件事的經(jīng)歷和體驗(yàn)。非常感謝在此過(guò)程中，科學(xué)組的翁老師、陶老師以及莊老師給予孩子的巨大支持，讓孩子在不斷試錯(cuò)中成長(zhǎng)。包校是一個(gè)非常溫暖的大家庭，包校獨(dú)具特色的中國(guó)傳統(tǒng)文化的浸潤(rùn)和積淀對(duì)孩子來(lái)說(shuō)更是至關(guān)重要。包校在日常教學(xué)中能將中國(guó)優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化潛移默化地傳授給孩子，這也是我們最希望看到的。

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