“鳗鱼计划”

 

　　对于志在培养学生科学情趣的教师特里·安德森(Terry Anderson)来说，教会学生操控一台水下探测机器人并不是她唯一的教学目的。然而，她在马里兰州谢迪赛小学的五年级学生们，对于组装自己的“鳗鱼”号水下机器人却颇为热衷。

 

　　安德森和她的学生们是数百个参加“鳗鱼计划”的小学生(包括一些大学生)中的一份子，该计划旨在通过学生们的动手实践，从而提高他们对科技的兴趣。安德森用了10周的时间，每天放学后花几个小时为学生传授如何利用日常所见的塑料胶管、绝缘胶带等材料组装出水下机器人。组装完成后，学生们可以将他们的模型带到美国海军军官学校，在一个巨大的水槽中进行测试。在这一过程中，他们弄清楚了浮力、位移以及其他一些物理定律和概念，完成了这个经过精心设计、最后只需简单操弄的实验。同时，他们还学会了摆弄电钻和电烙铁，无形中激发起学生的兴趣爱好并乐在其中。

 

　　最近的一堂课上，安德森的学生们在学习如何切割塑料管，并在管上钻孔，便于将其安装到机器人的主框架上。之前，他们还学会了如何利用钻孔的管子让机器人保持中性浮力，从而在水中行动自如。包括其他学生在等待使用钻头的间隙，会用铝箔做成的船验证阿基米德定律———目的是测试该船体能够承载多少重量，然后通过改变船体的长度和宽度，观察是否可以承载更多的重量。最后，他们把这些数据记录成册。这也是安德森平时向学生阐述做科学研究需要反复试验的道理。

 

 

源于麻省理工

 

　　2003年，“鳗鱼计划”首先由麻省理工学院(MIT)海洋援助计划的专家们发起，目前处于第二个3年规划阶段，由美国海军研究中心资助。每年，参与该计划的研究人员从海军研究中心得到约10万美元的资助———他们用这些资金来培训教师制作水下机器人模型，每件模型约值100美元。之后，教师们回到自己的学校，将培训得到的知识传授给学生，即未来的科学家和工程师们。

 

水下机器人正准备参加费城区“鳗鱼”  大赛学生们正在组装“鳗色”号, 左为特里·安德森

 

　　MIT的研发工程师维克托·鲍里多罗(Victor Polidoro)说，该计划借鉴了MIT海洋工程师培训项目的做法———旨在培训学员学会制造水下机器人。他的同事布兰蒂·韦尔伯(Brandy Wilbur)是水产养殖专家，同时也是MIT海洋援助计划的联络员。他说，该计划开始时只在波士顿地区的小学中进行，然而很快就传播到了新英格兰以及其他地区。今年5月，来自费城地区小学的42支队伍将会聚在德雷塞尔大学参加一场水下比赛———遥控机器人绕过障碍物，从水下捡起物品并放回容器中，优胜者将进入深潜比赛。佛罗里达国际大学也在酝酿类似的比赛。

 

　　美国海军研究中心拓展项目主管凯利·库伯(Kelly Cooper)称，海军方面对工程师的迫切需求与国家利益生死攸关。美国每年培养的合格工程师为7万人，大大落后于中国的90万人和印度的35万人。库伯谈到，自从“鳗鱼计划”定为密歇根大学潜艇工程专业的一项辅助课程以来，其班级的学生已经“超编”到42人。一般来说，班级的人数是20～25人。

 

 

虚拟之旅

 

　　“鳗鱼计划”可选择的附加设备大可拓展，如在有些部位加装摄像头，或者自制一个简单的压力计。韦尔伯说，有所小学的学生用麦克风、胶卷盒和一些电线做了一个水下监听器。装备了这个监听器，水下机器人可以顺着水底塑料瓶中的蜂鸣器发出的声音追踪到物体;包括夏威夷大学将一段珊瑚礁的录像上传到网站中，让全世界的学生都可以进行一场海底虚拟之旅。今后还可以装备一台全球定位接收装置，便于水下机器人回到当初拍摄珊瑚礁的地方对其变化进行比较。

 

　　美国造船工程师学会对“鳗鱼计划”青睐有加，其拓展项目主管苏珊·基弗(Susan Giver)目前正致力于将“鳗鱼计划”推广到全国。经过这些年实践，“鳗鱼计划”的小学项目有望进入可持续地发展阶段，部分学校收回成本有望，费城地区的学校已经证明了这点。