推进——2012年暑期美国ROSE-HULMAN科技夏令营日志5 (7月11日）

公共部分

按照日程安排，晨会结束之后大家就回到各自的项目组中做事情。到11:00的时候，学校有安排一个分专业的课程，我听的是Thom Adams所讲的机械工程。第一次走进美国大学的课堂，当时心情有些激动。课的主题是“MEMS介绍”，虽然是工程的内容，但老师讲得很有意思，从一些日常用品开始讲起，比如说手机的重力感应，先激起大家的兴趣，然后再逐步推进，讲解MEMS的概念、范畴、制作工艺、应用等方面。其中在讲解制作工艺之前，老师先提出一个问题，让同学们讨论他们想象中的制作工艺应该是怎样的。问题一提出，那帮美国学生就积极行动起来，整个气氛相当活跃。老师的目的并不是要大家讨论出一个什么样的结果，而是要带着一个问题来听接下来的课程，这样会更有针对性，而且经过讨论之后，求知欲会更强烈地驱使你去思考。在他们的课堂中，学生的状态很积极，思维很活跃，一者学生来上课永远是自愿的，也就是说来上课的同学都对该门课程比较感兴趣，因为这是他们自己的选择；二者老师的讲课方式带有启发性，生动有趣，像一股力量在推动你前进。

中午在食堂吃西餐的时候，宋老师也在。闲聊之中，宋老师提到美国大学选址的问题。他说美国的大学一般会建在小镇上，这样以来可以促使小镇经济的发展，再者小镇周围都是乡村，没有太多的事情会分散学生的注意力，可以让他们更安心的学习，并且学校周围的餐馆所雇用的员工大多数也是学生，因为学生的工作都是暂时的，短暂的，所以老板不用付终身保险，雇用成本相对较低，所以菜品价格也相对较低，学生也可以得到实惠。这与我们这边大学的做法可谓完全相反，但很难说孰优孰劣，因为各有各的好处，各有各的劣势。上面提到了美国大学的好处，但这样会导致美国学生生活很不方便，比如我们在Rose-Hulman，学校里面没有一个超市，最近的超市是沃尔玛，开车也需要一二十分钟。在这边生活，到哪儿去都需要开车，没有车就像是不会走路。在这一点上，国内的大学生活就方便多了，校园里面随处可见超市，书店，餐馆，集贸市场还可以买到新鲜蔬菜，学校对门就是光谷步行街，想逛街拉个同学就可以去。但同样的，国内大学生就很容易被各种事情分心，比如说车展、电影、商店促销……

我们身在他乡，免不了水土不服，口味不合。俗话说自己动手，丰衣足食，所以我们制定了轮流做饭制度。一则可以让每个人都得到锻炼，学会做菜做饭等基本本领；二则增加了成员之间相互交流、相互合作的机会，增进了感情，平添了乐趣。

图1 齐心协力 用心烹饪美食

我是今天的“做晚餐小组”的成员之一。四个大小伙子，挤在Percopo hall（我们宿舍所在大楼的名称，Percopo 是捐赠者的名字）的一间不大但设施完备的厨房里，开始了我们当中大部分人平生第一次正式做饭。食材是我们在刚到的那天去“沃尔玛”买回来的。所挑选的都是我们在国内比较熟悉的食物——大米、猪肉、牛肉、西兰花、生菜、包菜、鸡蛋、洋葱。相比之下，调料就欠缺很多，食用油、盐、酱油、老干妈，仅此而已。这似乎很限制我们的厨艺发挥，但是，更大的问题在于没有炒锅，有的只是平底锅，容量相当受限制。但是车到山前必有路，柳暗花明又一村。当我们做手撕包菜的时候，洗干净撕好的包菜足足有一大篓子，把它们全部放在一个锅里炒是一件看似不可能的事情，于是乎我们便把包菜分成两份，两人同时开锅，自己根据自己的想法做，最后我们炒出来的两盘包菜一份是带甜味的，一份是带辣味的。大家各具特色，平分半壁江山，有共同点，有对比，很有意思。

今天的这顿晚餐，有我们很多的“第一次”。葛挺第一次切肉，但他切的肉片得到了大家的赞美；梁书宇第一次炒菜，但炒的甜味手撕包菜颇受大家欢迎；我第一次做肉汤，在没有淀粉的情况下，口感居然也得到了大家的认可……没做过并不可怕，没经验也不要紧，关键是你要真正用心去做，动脑筋去思考，并充分调动你的主观意识去学习，这样的结果往往会比你的预期要好很多。

项目部分

梁书宇

今天的课程一开始，Anderson教授就说明了昨天布置任务的完成情况，有一半的学生发送了“How I am doing”邮件，说明自己的学习情况。没有发的人也许是对任务还不理解，或者已经有了Python编程基础，不需要向教授反映问题。昨天的课程主要讲了如何使用Python进行数值运算和使用Graphics库绘制点、线等图形，顺带介绍了if、for等程序流程控制关键字。今日开始详细讲解Python的语言特性，包括变量、字符、字符串等。教学进度很快，结束之后教授马上开始带领学生编写样例，这样偏重实践的教育方式对于没有基础的高中生来说是最高效的，因为不需要涉及太多理论知识。先上手练习，编写可以执行的程序，让学生能够产生成就感，坚持学习下去。

今天老师先演示了如何使用Python绘制分形三角形，然后是以一个大圆为运动轨迹绘制部分重叠的小圆。每个例子讲完后，会留出一段时间给学生自由讨论、答疑。两个例子之后教授给了一个比较复杂的题目，完成一个程序，使操作者可以点击鼠标，在白色背景上画出多边形并自动填充封闭区域的颜色。每两个学生一个小组，有编程经验的在一起，可以加快学习进度；没有经验的在一起，也可以共同学习，有问题就请教老师和助教。这一点和中国的教育方式不一样，国人喜欢搞平均主义，把好学生这个组分一个，那个组分一个，让每个组的能力保持差不多的水平，也许就是“中庸”思想的影响。两种方法孰优孰劣，值得思考。

郭朝科

项目这边，我继续做rail runner的推进工作，在昨天的基础上，今天进行了结构上的细节设计。主体构架、活动构架、上轮、下轮以及两个支撑轴的结构都已经设计完毕。因为考虑到用伺服电机驱动，转速相对较低，所以我们加大了轮子尺寸以获得更大的线速度。为了不与扶手旁边的支撑架相干涉，我们将上轮的U型支撑结构改为框型，并横向放置。总体装配图效果图如下所示。

图2 Rail Runner三维效果模型

另外在三维模型的基础上，我也导出了二维工程图模型。因为我们还不能够确定我们所设计的轴结构以及主体架构和活动架构的活动部分，用这边的机器设备、原材料是否能够加工出来，所以明天需要与技师进行交流，一些细节结构可能还会有部分的修改。

图3 上轮的工程图

陈浩

今天是Python项目正式开始的第二天，已经基本熟悉了Python的语法和解释性语言的执行逻辑。我了解到现在江湖上cocos2d系列游戏引擎的鼻祖cocos2d居然使用Python写的，故而果断下载了cocos2d开始研究起来。课堂上感受最深的是助教们的认真负责。其中一个助教发现我在干其他的事情，就跑过来要求我跟着老师的节奏......当时感觉好囧啊，我告诉他说，我已经有3年编程的经验了，老师讲的这些我都知道，他也就不再要求了。不过，这几天感觉和美国的学生们交流太少了，明天一定得加入他们一起讨论去。

葛挺

继续“神”一般的进度，宋老师今天开始给Catapult的学生讲单片机的应用和C语言编程。而美国学生依旧保持“兴趣第一”的态度，遇到问题不慌不慢，累了时看会儿视频，心态良好。当然助教在旁边也会适当制止，但大多时候同学们还是比较自由的。

今天和张老师配合调试了一块PIC单片机，张老师负责外部硬件，我负责软件。我们在各自任务中都遇到了不少问题，但都一一解决。看着有些高中生也能自己慢慢摸索，做出相应的效果来，并且在基础如此薄弱的情况下能完成，感觉他们的学习和实践能力还是挺不错的。

最后，我们HUST-RAIL组重新确定了方案，机械结构有所改变，电路方面也更加细化。今晚就要在网上把元器件定下来，剩下的器件就由宋老师提供。此外在电路板制作上我询问了加工件师傅，是Gerber格式文件，可以用DXP导出这种文件。明天争取把单片机、电源和电机驱动做好。

陈锦

今天受益匪浅，在思想上。鉴于作为一个观察者的身份有点坐不住，同时对夏令营设计的项目中难度比较大的Rail-Runner总是跃跃欲试，在征得张老师和Brackin教授的同意后，我们团队中葛挺、郭朝科和我开始正式着手设计HUST Rail-Runner。而今天中午在小组方案讨论的过程中，在对待项目制作的看法上，以及行动思想上，张老师给我上了一课。我原本只是想做出一个能成功完成项目设计要求的装置，能比美国学生制作的跑得快和稳就可以了，有点带一种just for fun的味道，并没有更深刻的考虑做这件事情是出于一个什么样的目的。张老师则指出，作为一个大学生，做出来的东西比他们高中生好是一个基本的要求，我们做这个项目，应该看得更远，做出来的东西要能体现我们华中大工科的强大能力和所代表的启明学院的创新精神。我们做的Rail-Runner不应该仅仅局限于其本身的设计要求，要发散考虑它的应用价值。华中大启明学院的学生，对待设计，不应该仅仅停留在方案、作品、项目的层面上，更应该在宏观的系统方面进行产品层面的深入思考

最终我们在初步确定的方案中加入了传感器对扶手进行无损检测功能以及较小重量的负载能力，以期能更向一个功能产品的目标靠近。

刘洋洋

下午，我们在Dr.Brackin和Dr.Chenoweth两位教授的带领下来到Rose-Hulman的实习基地（孵化器）参观，有了一次零距离接触机械从设计、制作到销售整套产业流程的机会。

图4 孵化器主管介绍公司基本情况并接受提问

首先由基地的主管向我们简要介绍了公司运作的基本情况，并且回答了学生的所有提问。

这座产业基地最大的特点是，它形式上脱离了在校园内做研究或者仅仅是简易实践的较为封闭的境况，开发出的产品最终将面向市场（很多情况下是销往一些集装公司进行总装处理，然后再进行后续的产品包装等流程），并且专业公司的技术代表也在这边作指导；但它又并非完全脱离学生，绝大部分的Rose学生都会在这里实习，因此它极其注重学术研究和市场营销之间的衔接，锻炼学生多方面的能力。在听讲的过程中，有学生提出了较为典型的问题，比如“除了制作之外是否负责设计”、“是否注重创造力的运用”等等，可以看出美国学生在学习的主观能动性上是非常重视的。但是也有许多人只是抱着重在参与的态度。坐在我后面的一个男孩后来甚至打起了瞌睡，帽子压低盖过了鼻梁。

介绍完概况之后，我们开始分组参观各个部门。他们的工作任务一般分为立项(define project)、执行(execute project)、产品投放(project delivery)和服务(services)四个环节。首先来到的是执行部。我们直接被带到工程师们进行设计和制作的工作间。房间内有各种各样的仪器和工件，桌上还凌乱的摆放着初期的设计草图，让人顿时能身临其境地感受到他们工作的真实氛围。他们也丝毫不避讳，介绍人随手拿起手边的工件就开始给我们介绍这些器械背后的故事，仿佛每一件物品都暗藏玄机，像是他们和产品之间有着特殊感情，说起来眉飞色舞、滔滔不绝。在此地工作的看上去大部分都是和我同龄的大学生模样。而在我问起是否允许拍照的时候，他们的报以热切的欢迎。这让我更加感受到了Rose-Hulman Ventures为学生服务的主旨。

图5 介绍孵化器产品

当然这还没有结束。随后我们继续参观了市场部、研发部等。令我印象深刻的是他们的工作态度、效率，以及无限的创新精神。其中向我们详细介绍的有一种无人化自动检测玉米地里庄稼高度以判断其生长态势的机器。当被问起这台机器的创意来源时，一位工程师这样说：“如果人都可以用肉眼判断出植株的生长大小，为什么机器不可以？”当时我就感叹，这些人还真是懒到了家！可是反过来说，也只有时时拥有这样的精神，美国才可能成为现在如此发达的机械化农业大国吧。

参观完后，公司管理人员还友好的向我们提供了冰淇淋甜点。对这群高中小孩来说，更让他们爱上了这个地方。有个小女生一边看着桌上各式甜点一边说：“真想多来参观几次！”我想Rose-Hulman Ventures一定会喜欢这句甜甜的反馈的。

图6 基地提供的各种甜点

龚小聪

Python项目今天仍然处于授课阶段。一天的时间，Anderson教授讲授的内容包括分形及特定形状分形算法的实现、组合数以及pascal三角（在中国被称为杨辉三角）、简单动画的实现、人与机器简单交互的实现等内容。针对每一项内容，Anderson教授都会先给出一些极小的案例让大家来实现，最后真正到要实现该项内容时，学生们会发现所需要的知识和基本的算法在前边的小案例中已经涉及了，所以做起来很快。到下午的最后时间，Anderson教授布置了一个小练习：鼠标点击画出当前点，连续点击画连线，点击行程封闭形状后填充该多边形。这个小练习基本覆盖了之前学的大部分知识，Anderson教授先让大家根据编程经验的不同分成2人一组的小组，然后小组讨论算法，这是到目前为止唯一的一次分组。明天，授课内容将包括python的高级语法、pygame的使用等等，后天分组出来后，project 将正式开始。