清华大学举办科学与工程挑战赛:凸显挑战性 强化专业认知神秘圈之魔镜

为了让中学生近距离领略科学与工程相关专业的魅力,神秘圈之魔镜落实清华大学工科发展计划中对于引领工程科技发展的拔尖创新性人才的选拔和培养要求,1月18日到23日,清华大学部分工科院系联合举办2019年科学与工程挑战赛,吸引了全国8000多名优秀中学生报名,近700名优秀中学生前来清华园挑战。今年各院系对赛事进行升级,不仅赛事设计凸显挑战性,而且设计了丰富多彩的体验活动,强化赛事的专业认知功能,希望通过参加赛事增强中学生对科学与工程相关专业及未来发展的认知与理解,培养学生从更多的视角来认识不同学科间的联系。

挑战营升级为“挑战赛” 13个院系参与组织

2017年,清华大学各工科院系首次联合起来参与、设计和实施了工程科学创新挑战营。2019年,清华大学将挑战营升级为科学与工程挑战赛。作为挑战营的2.0版本,今年的挑战赛挑战性强、难度高,注重深度体验,以院系为主体,重点考查中学生将自身的科学素养与工程素养相结合,基于真实问题进行探究性学习的能力,以及在复杂的情境中综合运用多学科知识来解决问题的能力。

1月20日,挑战赛正式拉开帷幕。不同的分赛场挑战任务各不相同,但却有一个共同点——既要动手,又要动脑。“请设计一个1位二进制加法电路”“以‘裴波那契数列’为灵感进行汽车创意设计”“请为清华大学东侧临街设计一个新的校门,新的校门至少满足如下7个要求”……对于中学生而言,这些挑战任务无疑具备极强的挑战性。接到任务后,中学生或单独、或分组投入比赛中。

此次挑战赛共设人居环境创新挑战赛、未来城市与智能建造创新赛、智能设计与制造挑战赛、能源动力创新赛、汽车创新设计挑战赛、空天技术科学体验营暨钱学森班挑战赛、智能材料创制与应用创意挑战赛、智慧能源与大数据创新赛、工程物理创新挑战赛、未来化工与新材料创新赛等10个项目,由清华大学建筑学院、土木工程系、水利水电工程系等13个院系参与组织实施。

动手动脑两不误 工科专业很“智能”

同学们正在设计二进制加法电路

1月20日上午,在电机系举办的智慧能源与大数据创新赛现场,各组同学正在紧张着商讨报价策略。一位同学笃定地说道“本轮我们应当报个高价,也许有翻盘的机会!”。另一位同学则面露担忧地反驳:“我们上一轮太激进了,这一次应当报低一些确保自己中标”。原来,根据赛事任务,同学们需以小组为单位,每组代表一个光伏电站,经过简单的培训后,利用人工智能与大数据技术预测光伏输出功率,并据此参与基于互联网的电力市场模拟竞价,在博弈竞争中最大化自身的售电收益。比赛结束后,同学们纷纷表示感受到了智慧能源和经济学交叉以及能源大数据带来的乐趣。

汽车创新设计挑战赛现场

1月20日下午,在汽车创新设计挑战赛的现场,专业设计和动手能力的测试正在同时进行。汽车专业教室里,车身设计组的15名同学正在以“裴波那契数列”为灵感专心绘图设计,另外4名则在进行实验室环境下的轮胎拆卸比拼。“也行大家都曾见过换备胎,但公路环境与实验室环境是不同的,我们要考查的就是学生的应变能力和迁移能力。”现场主考官表示。除了这两项测试以外,1月21日,这些同学还要分别进行绘画基础测试、立体造型测试以及综合面试。今年,汽车创新设计挑战赛首次增设了智能车辆方向,将所有参赛同学分成了两个小组。智能车辆组共有4个测试环节,分别考查学生的动手能力、智能车设计能力和操控能力。无论是车身设计方向,还是智能车辆方向,测试难度都参照本科三年级的学生水平。

智能设计与制造挑战赛36小时封闭挑战赛

今年,机械工程系、精密仪器系首次联合举办了智能设计与制造挑战赛。除了8小时的智能车设计个人赛之外,所有参赛成员还要分组进行36小时的封闭挑战,吃住都在赛场,搭帐篷、睡睡袋。除了要以规定主题进行创意设计外,还要协商分工、分布实施、集体答辩。专业评委还将在比赛过程中分三次对不同项目阶段进行跟踪评价。赛事负责人表示,通过这样的赛事,相信中学生能体会到“其实机械不‘机械’,机械很‘智能’”。

增设游学实验室环节 高中生近距离接触科研

建筑学院组织学生参观

今年的挑战赛中,许多院系还增设了参观实验室、专业报告等环节,力求在赛事举办的同时强化高中生的专业认知,近距离了解相关的科研方向。

空天技术科学体验营暨钱学森班挑战赛由航天航空学院和钱学森力学班共同组织。今年,赛事增加了游学实验室环节,在正式比赛开始前,学生们参观了人机环境/神经调控系统实验室、航空宇航推进/发动机系统实验室、航空宇航电子系统实验室、分布式航天器系统实验室等6个实验室,并安排各实验室负责老师全程讲解。增设这一游学环节,主要是为了让中学生近距离地了解学院的研究方向,学习相关专业未来能够从事哪些领域的工作,了解平时听上去十分“高大上”的研究是如何做出来的。此外,赛事还安排了心理观察员全程参与测试和面试环节。心理系的老师及工作人员全程在现场观察并进行记录,最后会进行专业性分析,并提供给面试老师参考。

未来化工与新材料创新赛也安排学生参观了化工系的重点实验室,向同学们展示了化工系最新的科研成果、前瞻性学术内容等,帮助同学们了解科研过程、成果转化及工业应用,让高中生感受“绿色、智慧、安全的未来化工与新材料”。人居环境创新挑战赛组织同学们参观了清华大学艺术博物馆以及清华园内的老建筑。智慧能源与大数据创新赛也组织同学们参观了国家电网调度中心,深入了解对应行业领域。

挑战赛结束后,中学生纷纷表示,通过参加赛事活动,自己对科学与工程相关的专业有了比较直观的了解,更坚定了自己报考清华从事工程科学领域研究的决心和信心,也开始思索国家未来的发展和自己的职业选择之间的关系。