31名育英中学学生于6月4日至5日,参加了由戴森(Dyson)与南洋理工大学(南大)联合举办的工程体验活动,活动在南大校园举行。学生通过观察真实工程作品,学习物理原理、编程,以及设计水上机器,了解海洋工程如何运用科技解决现实问题。

活动开始时,来自南洋理工大学的学生义工导师向学生介绍了研发水下机器人以及机器的重要性,并展示了多个真实工程作品,其中包括曾参与中国赛事的机器。导师除了介绍作品用途,也解释了设计背后的科学原理,让学生了解工程设计与科学知识之间的联系。

导师指出,人类在深海环境中会受到水压、氧气供应以及安全因素等限制,因此许多任务须要依靠机器人完成。无论是海洋探索、环境监测,还是维护海洋环境,相关技术的发展都离不开工程师的参与。

来自南洋理工大学的学生义工导师向学生介绍海洋工程。(育英中学提供)
来自南洋理工大学的学生义工导师向学生介绍海洋工程。(育英中学提供)

自行分析问题找解决方案

随后,学生学习了质心、重心和浮力等概念,并将这些知识运用在机器设计中。

活动原本计划让学生利用机器收集漂浮在水面的塑料瓶和铝罐,以模拟利用工程技术协助处理水域垃圾的问题。但挑战内容后来改为要求学生让机器完成转向、停靠以及返回指定位置等任务。

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学生合作组装水上机器。(育英中学提供)
学生合作组装水上机器。(育英中学提供)

在制作过程中,来自南洋理工大学的大学生导师提供了细致的指导,并不直接给出答案,而是鼓励学生自行分析问题,寻找解决方案。学生必须不断测试作品,再根据结果调整设计。

学生设计的水上机器进行测试。(育英中学提供)
学生设计的水上机器进行测试。(育英中学提供)

参与活动的学生方敏恩(15岁)说:“以前我觉得科学课学到的知识长大后未必会用到,但在设计和测试机器时,我发现重心、质心和浮力都会影响机器的表现,这让我真正看到了这些知识在现实中的应用。”

连结课堂知识与现实世界

第二天,学生学习了基础编程知识,并了解了机器“大脑”的运作方式,以及人们如何通过程序与机器互动。

活动期间,工程师分享了戴森的发展历程,介绍了产品从设计到测试的过程。戴森创办人詹姆斯·戴森(James Dyson)在研发产品时,历经5127次尝试的故事,让不少学生留下了深刻的印象。

在测试过程中,不少小组都遇到机器失衡或转向不准确等问题,需要在不断修改设计后重新尝试。在活动的尾声,各组向教师、工程师、教授及大学生评审展示作品。评审除了了解作品的功能外,也会询问学生在设计过程中遇到哪些困难,如何改进设计,以及最终方案是如何成型的。

这样的交流让学生意识到,工程设计重视的不只是最终成果,更包括不断观察、测试和改良。

通过两天的体验活动,学生不仅接触了海洋工程、编程以及产品设计等领域的知识,也了解到工程师如何运用科学原理解决现实问题。从观察真实工程作品到亲手完成设计,学生得以从实践中理解所学知识与现实世界之间的联系,对工程领域有了更深入的认识。