2015年Rose-Hulman科技夏令营---机械组（上）

四号的晚上我们8名师生到达北京，短暂的停留之后，踏上去芝加哥的飞机，虽然飞行时间长达13个小时，但是大家对未知的科技夏令营之旅依然充满着兴奋。北京时间的7月5号10点，历经12个小时，到达时，依然是美国7月5号10点，体验了一次神奇的时差。

从机场到Rose-Hulman车程有一个多小时，没有公交和地铁，很幸运有宋老师和姜师母来接机。路上看到的一大片一大片的玉米地，绿油油的，很漂亮。来到Rose-Hulman已经是下午，很惊叹校园的漂亮，建筑还有园林的规划，宿舍里面设施更是齐全且整洁大方，非常感谢宋老师帮我们准备这边的宿舍，棉被等等。由于早饭和晚饭我们是自己做，所以宋老师带我们去超市购买一周所需的生活用品。可能之前在国内没有做过饭，大家对于做饭都充满了好奇，跃跃欲试，都很积极也很期待。买食材的时候，虽然大家已经很久没睡觉了，但是都很兴奋，都在想着准备吃什么菜。宋老师还请我们去了中餐馆吃饭，在这样完全陌生的国外，能够吃到这么地道的中国菜，我们都感觉很暖心，这一顿吃得很饱，宋老师的中国留学生也来了，大家一起聊得很开心。

宿舍内外景和超市采购

晚上休整过后，第二天早上宋老师带我们参观了校园。第一感受是硬件设施非常棒。除了感受到住宿及环境的优良，我觉得整个校园的建筑风格都很统一而且很美观，在校园里还能看见松鼠。整个环境都很安静。我们参观了几个教授的办公室，首先让我惊讶的一点是，学生的自习室就在老师办公室隔壁，和我们的研究生很像，宋老师说学生有什么问题就可以直接过来和老师一起讨论。本科生每个班不超过30人上课，所以上课的教室也非常小，每个老师能够充分了解学生。宋老师说他们带研究生是没有任何报酬的，不算工作量，带不带研究生完全是各个老师的兴趣，这一点让我觉得很惊讶。可以看到Rose-Hulman更注重本科生的培养，而且他们有一种特殊教室，平时正常上课，当涉及到实验，直接在身后就有实验台，教学和实验的相结合，动手能力的培养，是他们的重点。有趣的是，同一个系的实验室及教授办公室都可以用同一把钥匙打开，实验室24小时对学生开放，而且仪器都很完备。在我看来，中国学生不是差在实验设备上，而是差在意识上，没有把自己当成学校的主人，在华科，不管是实训中心还是各个老师，都很愿意帮助学生做实验，但是我们都没有把握住自己的时间。

宋老师是电子系教授，在老师办公室里，桌子上、地上都是各种线和元器件，完全看不出这是老师的办公室，虽然宋老师年龄在增加，但是心态一直都很年轻。他依然每天都沉浸在这些元器件中，用他自己的话说就是每天都在“玩”。

宋老师的办公室

其中印象最深的就是老师给我们展示了以前几届学生在夏令营做的一些项目，都非常有想法，不管是硬件还是控制程序，都是几个学生一个组搭建起来，老师给予知识上的帮助。下面左图中看起来不起眼的东西，一转起来就能显示出右图的字。整个装置只用了5个小灯。下面的转盘，是在超市买的电扇，拆掉扇叶，装上这个可以亮灯的装置，就可以转起来了。所以其实很多都是要想，只要想到，就一定能找办法实现。还有一个下五子棋的机器，黑白双方用两种不同颜色的灯来表示，下一步棋就点亮一盏灯，外壳是激光雕刻做的，学校里就有激光雕刻设备，学生画出自己想要的样子都可以做出来。还有很多固定的器件，都是学生自己在三维软件中建模，然后3D打印出来的。还有一个是上一次夏令营制作的一条船，上面有GPS定位，还有声纳可以测量深度，他们用最简单的元器件做的小船，测量出罗斯霍曼里的一个池塘的每一个地方的深度，得到很多人的关注。还有一些作品，都是在之前的夏令营中完成的，这只看了电子系，其它系等到开营时都可以去参观，然后选择一个教授，和美国学生一起完成一个项目。看了很多东西，我觉得最重要的是要有想法，很多东西都非常有创造力。敢想敢做，部件很多都是从生活中找来的，都可以用，也有很多上一届留下来的废料，可以废物利用，需要的是我们动脑动手，当然执行力也是一个必不可少的品质！希望在接下来的夏令营中，能够做出让自己满意的成果。

往届营员生的作品

晚上大家终于做了一顿真正的大餐，会做饭的都拿出了自己的看家本领，不会做饭的也都帮忙洗菜切菜洗碗洗盘子，大家尽管不熟练，但都很有热情。做这一顿饭花了很多时间，但是大家都投身于其中，都非常愿意为这个集体奉献，饭做好的时候大家都很饿，虽然菜很多都不是很热了，不过大家也全部吃完了，吃完也都争着洗碗。身在国外，有一群这样互相体谅互相帮助的朋友非常幸运。不得不说的是，刘春柳的厨艺确实是棒棒的，大家对她的可乐鸡翅身赞不绝口。

终于要到开营的时候了，早上大家为晨会的节目在排练分组，大家都希望给美国的学生老师留下一个好的印象，排练都非常认真。大家跟着视频学习舞蹈，编排舞蹈，练唱歌，希望能够呈现出最好的一面。我们选了一首比较有中国风的《青花瓷》扇子舞，男生们也不拘束，放得很开，大家唱唱跳跳度过了上午的时光。

下午是开营的时间，我们去得比较早，工作人员很热情的带领我们参观了开幕式所在的楼的各个房间，嘱咐我们以后不要迟到、不要忘记带名牌，否则会背着一个大盒子上面写着“我迟到了”、“我是谁谁谁”，这种惩罚方式能愉快的接受，并且也确实很有效果，大家都铭记在心。

开幕式比较简单，也很自然，家长坐在后面，学生坐在前面，Rose-Hulman的一位老师开始介绍在整个活动中要注意的事项，然后是助教和教授们的自我介绍，一切都在自然轻松愉悦中进行。整个过程很短，因为他们认为开幕式并不是最主要的部分。于是大家都到户外进行破冰活动，学生来自全美甚至有加拿大、日本、中国的学生，所以一开始大家都比较拘束。我一开始很茫然，不知道该说什么，但是一个笑容真的可以迅速缩短大家之间的距离，然后开始了解对方，不巧的是下雨了，大家又回到室内，在室内大家分成好多小组，开始了游戏，整个气氛都很热烈，大家在欢呼，很快就融为一体。

但是这都不是最重要的部分，最重要的是我们参观所有教授做的项目。每个教授准备了20分钟左右的讲述，有很多很有创造力的项目。例如土木系的教授，展示用细木头棍搭接成一个小桥，用不同的方式可以挂不同重量的砝码，主要分析梁的受力、应力应变问题。还有一个投石机的装置，另有模拟地震的状态和建筑的状态使用装置分析两者的关系。不管是哪个项目，我觉得都在生活中有很大的应用意义。接下来，来到了机械系老师的项目，有掷飞盘的装置，首先是在matlab里进行分析，然后根据结果做成实物，可以得到最远的射程，我觉得这个项目不在于怎么做，更重要的是知道怎么分析，并且转化成实体。还有一个是风洞测试，主要是在CAD中画出图形，然后用3D打印出来，在风洞里进行分析实验。接着一位老师介绍了水上行走的项目，做一个能直立在上面的装置，能在湖面上行走。生物系的教授的主要研究方向跟生物机器人挺像的，通过检测人运动的各个量的变化，可以模拟出人的手臂的运动，还有可以通过脑电波的控制运动。编程游戏及软件开发的教授，拿的实物很吸引人，大家都被这个很有趣的装置吸引。最后是一个化学系的女教授，印象最深的是海藻制成燃料，还有研究石油、柴油燃料等等，从趣味性的东西中，可以研究能源的新方向。看了很多项目，有很多我都很感兴趣，但最终，选择了机械组的教授，希望能够在这里找到一种新的研究问题的方法。

教授在上课

接下来大家都集中在一起，教授们站在大厅的各个角落，学生根据自己的兴趣，可以去询问教授，并可以交流更深入的项目细节，来决定要不要选这个项目。讨论交流都很热烈，这种方式，就强迫自己去交流，不然什么都不知道了，大家在共同询问中，也在不断了解对方。整个过程下来，我有个强烈的体会，当你不主动的时候，你一定会被落下。不管是思考还是动手都需要主动。

学生们的游戏场面

紧张的项目介绍了解选择结束之后，教授们给我们烤肉，晚餐很丰盛，大家吃的很high。晚饭后是一个派对，这也是我们第一次参加，伴随着动感的音乐，大家在一起玩，跳舞，吃东西喝饮料，距离也在不断拉近。

休息一晚上后，7月8日一大早开始了第一次晨会，每个助教都介绍了各自负责的活动，也介绍了校内校外开展的各种项目之外的素质拓展活动，学生想参加任何一个都可以。十几个助教介绍也丰富多彩，虽然助教也是大学生，但是每个人都不会怯场，在台上非常放松，演讲很棒。整个活动的负责人也讲了项目中的穿着要求，以及最后答辩时的穿着要求。图书馆管理员也向我们介绍在项目中可能会使用到的各种资源，该如何使用等等。每天都会有晨会，晨会的开展不会无聊，每个人都讲了很精华很重要的部分，不会有空话，而且每一位上台的人都准备很充分，讲解的时候都非常幽默。学生与台上的不管是助教也好老师也好管理员也好，交流也非常平等，互动很多。学生疑问或者开玩笑或者想说什么都会举手发言，这样会很快的推进整个过程。

夏令营助教

晨会是每天的必修课，晨会过后，大家都聚集在一起，负责人给了我们一个问题：在这个房间可以放多少篮球？于是小组开始讨论，我们一开始就对房间开始测量，比如有几人高，长有几步等等，然后考虑球堆积后空间利用率的问题，可是后来却发现，小组合作，开始最重要的是分好工。想想也是，我们开始测量的时候，有些人不知道干什么，很多人都在做同一件事，对于一个团队来说，这样效率是不高的。负责人最主要是通过这个问题告诉我们团队是如何协作，如何分工，在接下来的项目中要怎么开始。后来一个教授给我们做了头脑风暴，这是他们非常喜欢的方式，团队里每个组员都提供想法，一开始没有批评没有评价，只记录想法，大家天马行空。当然，一个项目的实行，最终还是要分类、分析可行性，教授也在后来告诉我们如何将想法分类，还有评估的方案，其实最重要的是告诉我们项目该如何开展，大家有了想法以后该如何抉择等等问题。大家都很热烈，而且教授提问题的时候，大家都有条不紊的举手回答，每个人都会有欲望说出自己的想法。最后教授给了一个小例子，让我们试试，如何提出想法、评估想法与选出想法。所有组员都上前展示自己的最后结果，他们英语都很好，虽然我们口语不是很地道，但是我们说出来，加上动作和一些拟声词，大家不但没有笑，而且还给予了掌声和欢呼，这是我们觉得很开心的地方。

在培训完所有的项目流程以后，每个人都跟着各自的导师到实验室里开始项目，老师先带着我们转了每个实验室，要求是把安全眼镜戴好。机械实验室很像我们的工程实训中心和做实验的地方，虽然有很多机械仪器，但是都比较有条理，每个地方都有标注，但同时有很多废料，教授说都可以废物利用在自己的项目中。每个老师都会带好几个组，选择一组加入，就可以开始项目了，教授首先给了我们最基本的物理知识，当然包括牛顿定律伯努利方程等等，然后我们从头脑风暴开始，每个人接下来是调查，搜集资料，教授希望我们能够收集了解足够的资料后，再开展项目，上网、图书馆都可以帮助大家做好知识储备。所以我们从中知道，在这里，导师只是给你方向，你自己需要寻找自己所需要的知识，要看很多文献资料书籍才能准备充分，然后问教授，教授才会让你进行下一步，从而保证了项目有足够深厚的基础。每一组都在很认真的做调查，讨论很热烈，因为有些项目比如是做一个可以沿着栏杆爬上爬下的小车，他们就会去实验室外面，观察栏杆的特点啊等等。所有的项目从设计到制作都是一步一步完成的，我觉得对于动手能力是一次很好的锻炼。

团队里大家都很有主见，每个人都有自己的想法，你需要主动去说，主动去询问，跟他们聊天，聊项目，才能够融入其中。

7月9日的晨会是超级英雄主题，助教们有的披着床单有的穿着超级英雄的睡衣，在讲演时也非常自然，动作表情都非常丰富生动，一点都不是为了完成任务而上台说话，而是真正希望大家能够融入在一起，所以很多时候，一个人是否真诚，都能看出来。而且在罗斯霍曼，如果在楼里面找不到路了，路过的人肯定会问你是否需要帮助，在路上不认识的人都会打招呼，虽然和项目无关，但是我很真切的体会到这种感受，在一个完全陌生的地方，这样的次数多了，也会感觉很亲切。

晨会不长，20分钟不到就结束了。我们赶紧接下来进入项目中，在熟悉了教授下面所有的项目以后，我决定深入做“水时钟”项目，这个是一个靠水来控制机械运动，来控制时间，形成一个时钟的想法，只是一个想法而已，装置、原理、如何实现都没有告诉，我们去图书馆找资料、讨论，很多时候跟三个美国学生交流，有一些专有名词会有障碍，这是一个导致效率不是特别高的一个主要因素。他们每个人都有不同的分工，理论计算、原理选择、机械制造等等，而且他们特别敢于说出自己的想法，很有头脑风暴的感觉。基本不会有沉默的时候，装置方案有觉得异议的地方都会说出来，讨论很热烈，但是他们理论推导并不擅长，在整个大的原理确定以后，有需要计算的地方，由于跟水动力学有关，在我看来，是一个典型的流体力学的例子，但是我在这个现实的方案面前，我却不知道该怎么运用伯努利方程。胡恒谦选的是“足球投掷机”项目，要设计并制作一个简易、便携的足球投掷机，可以供队员们日常训练使用以及人们的娱乐需求。他们组在查过很多资料后，设计出了三种方案，其中的一个方案运用到空气炮，但是被教授否决了，因为教授说不可以使用压缩空气。我们两个人都尽量的参与到项目中，但是有些专业的词汇又听不太懂，所以有时候觉得无能为力。

“足球投掷机”项目组在讨论设计方案

下午教授给每个队都推导了可能会用到的公式，我们发现基本上美国的孩子没有学这些东西，但是教授告诉他们之后，他们在第一时间是讨论，重新画图，重新推，对每个字母赋值计算。然后我们去器材室找了可能会用上的废料，找到了一个泵，很旧很破，教授让我们验证一下是不是好的，虽然我总在听说泵，但是根据这句话，我并不知道该怎么验证，但是队员们就立马找到实验室，借器材，电源、导线等，加上找来的水管，就开始验证了，相对于理论推导来说，他们动手能力极强。而且他们的实验室借器材的地方，东西归置的特别有条理，所有的东西都在原有的位置上，都会有标签，摆放的非常整齐。

这边的图书馆都会专门的一个小房间，有一块黑板可以在讨论的时候写写画画，看完推导我们就去图书馆讨论实验方案和公式，我突然觉得自己好像只能做推导的工作，虽然学了很多理论知识，但是我只能在老师把实验装置抽象出来之后，才能知道该怎么做题。觉得自己在应用上还有很多问题。而美国学生他们在理论推导上有很大问题，所以交流与结合对我们来说很重要。

7月10日的晨会跟以往有些不同，有一个教授为了让我们参加无压力的talent show，自己上去表演了一段，就是用手拍两边脸颊，然后根据不同力度，出来的声音成了一首歌。教授们都没有架子，而且特别放得开。助教们除了介绍了目前活动的进展情况，第一次惩罚也在今天进行。没有带名字卡的同学，都给了一个写着名字的大牌子，要带着一整天，对谈恋爱的同学一人给了一个球，要抱着一整天。虽然是玩笑，但是真的是说到做到，我觉得这种执行力是需要的，很多时候，我们定了一个规定，没有效果的原因就是没有实行下去。

结束后大家各自回到实验室，开始了项目。昨天刘春柳组的计算结果有些不正常，今天教授过来，给他们讲他昨天回家后演算的最后结果，然后美国的小伙子们又开始研究公式。前几天从废物利用的器材室找了可以用于实验的一些器材，然后量了并记录了尺寸，来计算时间。胡恒谦他们组重新考虑了各种方案的可行性，并请教了教授相关的问题，最后决定用两个轴线互成一定角度的旋转轮来抛掷足球。今天上午只有一个小时的项目时间，剩下的时间，我们需要去不同的教授课堂里，进行有效率的科技交流，虽然我并没有经历过这种方式，但应该是他们常有的方式。我们所有小组集中在一间教室，教室四周都有黑板，我们每个小组都用半块黑板的空间，画出自己的项目原理图，告诉大家自己的项目是干什么的。然后教授列举了很多情景，比如说一个情景:如果我们是他的老板，他收集了很多资料，最好对这些资料进行总结，再呈递给老板。还有很多场景，是为了说明最后的答辩或者以后的写论文该呈现哪些内容，怎么写，形式是什么样的。主要就是这些东西的准备过程。我觉得这个课很有必要，不管你是做什么项目，需要最终能够展示出来。接下来是一个讲座，每个教授都在自己的教室里有讲座，学校为了更好的学科交叉，我们被安排听计算机的讲座，我们学习了两种程序的算法，这个教授每次讲课都很有激情，我觉得他是真的很喜欢带学生，与学生交流。每个算法都用一种很形象的方式展示，还让我们自己参与其中，然后注意我们是如何做这些事的，提炼成算法。非常生动形象，似乎枯燥的算法都变的有趣了。

一整个下午是项目时间。但是我们的器材远远不够，所以我们去器材室继续寻找，大家都很卖力，到处翻一堆堆的材料，找能够用的。后来进来一个穿衬衫的男士，然后问了我们一些问题从哪来呀做什么项目呀原理啊等等，看到我是中国人还特地问了是哪个地方的，非常友好，临走时我们一组的小伙子问他是干嘛的，他只笑笑说他是校长。我很吃惊，一个大学校长，能够真正做到体恤学生，还会到处走走转转，也没有人陪同，我觉得这可能是东西方教育的不同点。而且我也又一次体会到罗斯霍曼注重本科教学的风范。

教授和学生们在一起研究问题

转眼已经一星期，7月11日的晨会如期举行，各位助教也同样很负责的介绍各种活动，同样的也惩罚了迟到、没带名牌的学生。而今天晨会还有计算机的教授给我们讲了分形。这个图形被称为上帝的指纹，它的神奇之处在于从任何局部的点放大，不管你把图案放大多少倍，都能显示出更加复杂的局部。当然这也说起来并没有什么奇特的感觉，现场视频演示从一个点一直放大，都能产生非常神奇瑰丽的图形。当然这个不仅仅是视觉上的冲激，更重要的是在计算机编程方面的应用。教授找了很多视频，来阐述解释这个现象，都非常有趣且有视觉冲击力，我觉得在美国的教育中，非常注重形象，这些天的上课，无论是讲座也好、教授讲项目也好，都会从一个点出发，然后会有很多例子视频等等，注重的是理解，这就是在培养兴趣，如果你对某个事情很感兴趣了，理解又比较透彻形象，那么熟练只是时间问题。我一直觉得这个教授讲课非常富有激情，我不知道他讲了多少遍这个课了，能够一直保持这样的热情和同学们分享一些东西，真的很难得。

分形几何的经典例子

现在大家都在开始着手准备开始做实体的项目了，材料也差不多齐全，我们整理好自己的器材，开始测试各个器具，到处找水。我们目前打算把机械部分的齿轮还有时钟的表盘，都用3D打印做出来。3D打印对于他们都不陌生，而且他们很容易就想到可以用3D打印，只要提前预约，器材室里的3D打印机都可以借。这个可以借东西的器材室，分类非常清晰明了，比如导线按长短放在同一个架子上，每种螺钉都有一个标签，仪器表盘都分类放好，从来没见过这样干净整齐的器材室，非常符合工业工程的思想。我觉得我们工程上的差距不仅仅是技术，管理也非常需要跟进。我很感叹美国孩子们的动手能力，很多废物利用的器材，找的都很巧妙，比如做投球器的，把管子纵切成一半，刚好可以搁一个橄榄球，作为发射的通道。泡沫用细管子串起来就可以作连接用。有一个组甚至用上了多米诺骨牌。真的只有想不到没有做不到。整个活动的负责人每天都会到处走走，看到我们组正在讨论，过来就跟我们聊聊，问我们的科学原理、机械原理啊等等。胡恒谦他们组昨天已经确定好了方案，现在还在做一些具体结构上的设计，为了测量正常情况下足球被抛出的距离以及足球在空中旋转的次数，小组成员们随即借了卷尺，来到教室外边的空地进行实验。得到了数据后，教授和他们一起分析设计时需要考虑的其他的问题，教授当时拿着一杯咖啡，很放松也很有耐心，真的很喜欢美国这边的教学方式。

项目时间结束之后，Dave Fisher教授给我们讲了机器人。他工作经历很丰富，在苹果和谷歌都工作过，我们都很佩服。一进教室他就给我们展示了无人机，大家都被这个机器人所吸引。然后他以星球大战里的机器人为切入点，给大家讲了很多机器人相关的知识，还演示了类似于扫地机器人自己找到充电地方的机器人，还有一个可以射球的机器人。每次上课，都能感受到教授们的精心准备，希望学生们对这个内容有兴趣，对以后的的学习能够奠定基础。他还讲到在罗斯霍曼转专业非常容易，也是为了让学生们找到自己真正适合的专业和自己真正感兴趣的事情，教授他自己也曾转了很多次。罗斯霍曼非常注重对学生个人的潜能的开发，而且很多都会注重学科交叉，工科专业有很多东西都是互通的，大家虽然在不同的组，但是可以去其他项目组的课堂上学习。通过这些天的讲座，我们了解了这么多除自己专业以外的知识，感觉开阔了眼界，也了解了别人是怎么在学习的，是怎么进行一个项目的，接下来的时间，我们会更加努力，加快进度，把项目做好。