清华大学分营：积极承担科普责任，开展价值塑造、能力培养、知识传授

荀邓晔 李佳聪

2022 年7 月19—24 日，青少年高校科学营清华大学分营顺利举办。300 余名来自全国各地的中学师生云端相聚，共同参与到分营活动中，在科学的海洋中体悟科学、感悟人文、领悟科技报国的爱国主义情怀。本次分营活动主要包含多场名师大家讲座、科研实践、线上参观、观影活动，既有通过邮寄资源包线上开展“DIY 护手霜”和“奇妙计时器”实验，又有清华大学艺术博物馆、科学博物馆的特色“云导览”与主题宣讲，还有原创电影《大学》、话剧《马兰花开》集中观影与朋辈交流。

2022 年云上科学营中，清华大学分营一如既往地以最高标准为营员提供一流的综合科研服务，同时注重科技与人文的融合，筹备了博物馆参观、原创电影与话剧欣赏及多场专题报告讲座，希望引领营员感悟清华人矢志不渝的报国追求，引导营员立大志、明大德、成大才、担大任。营员纷纷表示在科学营里度过的时间虽短却意义非凡，不仅探索了从未接触过的领域，被各种先进的技术所震撼，深入了解了大型科学项目，也因此坚定了个人的科研志向。

6 天的活动精彩纷呈，比如名师大家报告：《人工智能漫谈》《人工智能技术现状与发展趋势》《追光少年的天格计划——粒子与天体物理实验中的电子学》《来人工智能專题营：你选对了——从IA 到AI》《病毒与人类健康》《声表面波智能传感技术及应用》《神奇的仿生机器人》等；线上科研实践：《星际争霸2 AI 初探》+ 线上答疑，《机器人眼中的世界》+ 线上答疑，脑控机器人+ 线上答疑；以及线上参观分别走进模式识别国家重点实验室和复杂系统国家重点实验室等。其中，最受营员欢迎的为2 个线上科研实践活动：简易护手霜和奇妙计时器的制作。

简易护手霜

背景知识介绍

主要介绍分散系、两亲分子、乳浊液、乳化原理，以及乳浊液的不稳定性。

实验材料

纯净水，甘油，杏仁油（主要成分为不饱和脂肪酸），乳化剂。

讨论

甘油常温下为无色黏稠液体，具有强烈的吸湿性，为什么被广泛应用于化妆品中？能否将纯甘油直接涂抹于皮肤上以达到保湿效果？

实验器材

玻璃烧杯（150 mL），玻璃棒（20 cm）。

注意事项

①玻璃仪器易碎，拿取、放置时应格外小心，轻拿轻放、远离桌子的边缘。②玻璃棒较长，不要单独将玻璃棒放置于烧杯内，否则烧杯容易翻倒。③一切化学试剂禁止入口。

制作步骤

①每组4 人，在烧杯中称量10 g 杏仁油、3 g 甘油与3 g 乳化剂，缓慢搅拌一段时间，使之混合均匀。②向混合物中加入纯净水，用玻璃棒缓慢搅拌均匀，再加水，最终加入水约80 g。③观察搅拌过程，尝试用科学语言描述搅拌过程中混合物性状的变化？④将自制的护手霜涂抹在手背或手臂上，体验其效果。如果有购买的护手霜或其他护肤品，可以体会二者的区别。

拓展探究实验

为探究自制护手霜中各组分量的改变对护手霜性质的影响，可开展以下实验：取少量自制护手霜于烧杯，逐渐加入水、杏仁油或甘油约5 mL，每次加入后均搅拌均匀，观察混合物性质的变化情况。①思考哪些物质可能对黏稠度产生影响？②思考哪些物质可能对透明度产生影响？每组完成1 个探究实验，然后向大家介绍实验现象，并尝试作出解释。

总结与思考

①本次实验的乳化剂吐温20 的结构中，哪一部分是亲水基团，哪一部分是疏水基团？②如何判断本次实验中制得的乳浊液是O/W 型还是W/O 型？与HLB 计算结果一致吗？③如何改进自制的护手霜配方？可以向其中加入哪些化学物质，分别改善或增加护肤品的哪些效果？

知识拓展——化妆品中的化学物质

①基质，比如本次实验中使用的杏仁油。②乳化剂，比如本次实验使用的吐温20。③保湿剂，如本次实验使用的甘油，还包括丙二醇、聚乙二醇等具有吸湿性的物质。④防腐剂，主要作用是抑制微生物繁殖、保护某些物质免受氧化，如苯甲酸、各种酚类。除此之外，还有色素、香精、紫外线吸收剂等被广泛应用。

奇妙计时器

讲授环节

定时器是电子电路中一种能够用来计时的模块，GPS的时钟、计算机的时间及万年历都是由定时器实现的。讲授环节主要介绍施密特反相器、RC 电路原理，以及定时器实现原理。

同时，开展multisim 仿真演示，并向营员介绍仿真的意义：电路实验即使原理没有问题，实验时也可能因为累积误差等原因导致现象不符合预期，可用大量真实元件的数据进行仿真实验，初步确定方案可行性。此外，即使仿真检验没有问题，在实际电路搭建时也可能出现问题，比如仿真中去掉LED 串联分压电阻R2，依然可观察到闪烁现象，而实际电路搭建时，如不串联分压电阻，则LED 常亮，无法闪烁。

动手环节

营员独立进行定时器的制作，志愿者首先讲解各器件的使用方法，然后进行演示实验，也可在演示实验的过程中介绍器件使用方法，在营员操作时随时答疑，尽量让所有营员完成实验。

Bug处理方法

二极管不亮原因：①二级管接反；②二级管亮度过低，可调小串入的电位器。

二级管亮了不闪：①电容充放电时间过长，等待即可，可调小RC 回路的电位器；②没有串联分压电阻或串入电阻过小，可调大串入的电位器。

接插bug：首先检查是否存在插反、接插不严等问题，如仍不能解决，可求助。

展示交流

让成功实现功能的营员在线展示自己的成果，找营员谈一谈在制作过程中遇到的问题及解决问题过程中的体会。