高中生玩科研小故事两则外加一点小感悟

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zyna2022a
楼主 (文学峸)

我们当年来美国前后几年的一些中国同学关系都不错,到了为人父母这个年纪也有很多年纪相仿的孩子,于是在本地拉了一个小小的家长群一起推一推孩子。包括但不限于给孩子找找兴趣小组,课余时间推选出几位家长给孩子们讲一讲大学的课程。

这里面我比较了解的有两伙孩子,我孩子参加的一组玩激光的小组,还有我比较熟悉的两个孩子参加的一组玩火箭的小组。

先说我孩子的情况,我们群里找了一位爸爸给孩子们讲点微积分的东西,他表示我孩子学的比别的孩子好,好几次告诉过我这个事。这个事情我是意料之内的,因为玩激光雷达,不论是激光器方面,还是根据激光数据重构物体的研究上都会用到环路积分,要小孩子明白环路积分,工程上涉及到的曲线积分,多重积分都要给孩子讲解到,那么孩子再学前面微积分方面的实数基础理论,理解会更深。我也和那个爸爸讨论过这个事,他也很认可,表示有了物理直观,确实回过头再学微积分会理解的更好。

再说我朋友的孩子的故事,那个火箭小组有四个孩子,一开始是三个孩子玩可回收火箭。其中一个孩子给了一个核心创意,就是借鉴手机自拍云台的原理搞一个自带起落架的火箭。这里面三个孩子的分工是:一个孩子搞一个猴版的矢量引擎这个其实不难,有网上能买到的零件和差不多开源的控制程序,第二个孩子去啃云台自控制方面的知识,再转化为起落架,第三个孩子是个牛蛙,负责写程序做总体的控制系统。但是呢,其实这就是两个孩子学了点皮毛然后硬搭在一起的一个大玩具嘛,所以后来有一个问题一直搞不定也是情理之中的。因为都是网上买的玩票级的零件,矢量引擎控制上不太行,落地回飞的时候呢,总会给一个扰动,云台起落架是自控制的,受到这个扰动就会疯狂自己调整,最后会导致整个火箭落地过程震起来。最后几个家长没办法了,请了第四个孩子的家长,因为他是搞流体力学的,第四个孩子能入伙也是因为他爸的缘故。后来这位爸爸确实给力,就是他发现的火箭引擎的这个扰动,但是解决办法提不出来。他说第一这么个玩意没有风洞数据,整体优化做不到,再加上原材料不可能获得商业级的,只能是有什么件用什么件,所以要真能让这东西落地,就得上控制,最后他和另外一个家长算下来,得到的结论是现有的东西能落地必须再给起落架写一个能够每0.05秒就完成一次自检并且去控制矢量喷口方向抵消扰动的一个程序。结果几个孩子瞅着编程娃,最后只能摊手,编程娃其实是真牛,他说这个程序我不是不能写,但是他们玩的火箭太小了,他会鼓捣的那个控制器塞不进去。

这个事当时就这么半途而废了,我都以为孩子们放弃了,加上那一阵我也忙着给我孩子讲一些积分上的东西,也顾不上其他。哪知道,过了那么不到半年吧,有一天我在孩子group study的据点又看见那三小只了,两个搞硬件的孩子干嘛呢?一人捧着一个电脑,坐地上,凑一块在画bode plot。编程娃在一旁看着他俩,什么都没干就是发傻,然后看我来了就和我聊天说,他们后来找了其他一些老师和家长又学习了一些,引擎娃在优化燃料规划,起落架娃则在鼓捣一个相位裕度的内容。这些其实我都不懂了,但是结果就是在两个硬件娃的努力下,一个单纯在控制上实现不了的东西,靠硬件的优化给做成了。本来想抱的是编程娃的大腿,但是最后贡献最大的却是两个来抱腿的孩子。这是一个让我印象非常深刻的故事。孩子不仅做出了成果,可以在简历上写一笔,而且两个硬件娃从一开始的配角起步,最后一起攻克了一个当时连大人都认为做不来的难题,变成了项目的主角。这真是一个难得的成长的经历。

另外一点小感悟,是我几年前学习深度学习时候,当时学习的是卷积神经网络,卷积我觉得我懂,神经网络我也觉得我懂,但是卷积神经网络我就觉得我不是那么懂。直到很久之后有一次我看了一个讲深度学习的公开课视频。我才明白,多层神经网络处理图像理论上不是难题,难在算力实现。为了能用有限的算力实现网络拟合,最开始作者他们为了降低神经网络节点数量而使用了一部分节点共享参数的方法,这种方法的数学抽象就是卷积。看了这个视频之后我才有了种豁然开朗的感觉。

也正是那次自学的经历,让我重新理解了学习的体验,因为在深度学习方面我可能多了一些数学知识,但是对这个领域本身我并不比高中生多多少。而我的体验之一就是,学习任何一个数学工具,理解这一数学工具的目的可以极大帮助学习数学工具本身。还让我对网上教学视频非常的有信心。后来在陪我自己孩子学习激光方面的知识时,我们也找到了非常多介绍知识细节的教学视频。这对我孩子做研究给的帮助非常非常大。而且总结一点我自己孩子的学习经验就是,如果孩子觉得有用,那么他学的就会非常认真,对知识也会细抠细节。其实很多人接受了理工科高等教育对微积分也谈不上学的多好,就是因为他们用微分可能最多的就是用洛必达法则算极限题,或者用积分最多的就是解常微分的习题。做题本身不能帮助他们提高对知识的理解,只是对他们是否掌握了知识做的一个测验。这是一个上限和一个下限的区别。但是做项目,真的是让孩子觉得微积分,泛函这些东西是有用的。我的孩子目前来说,学微积分这一块是比和他一块学习的几个竞赛孩子都更好的。但是我承认其中至少有两个竞赛孩子从聪明程度和学习能力上都是超过我孩子的。但是我孩子看起来学的更好,理解更深,可能就是因为我孩子在他自己的项目里真的用到了微积分,他有那个物理直观。

从我孩子来说,做科研让他有这样的学习体验。从我朋友的孩子那里,我也看到了做科研给他们带来的成长体验。这种经历我认为是宝贵的,丝毫不比体育竞技带来的成长经验差。当然你说这事有没有水分,我其实也承认这肯定有啊,比如火箭小组第四个孩子,其实本来也用不到他做什么,但是因为他爸爸给了建议,也不好意思的把那个孩子加到小组里了。但是你说造假,孩子写的每一条公式,算的每一个数据,写的每一行code都是孩子们自己完成的,当然开源的除外。可以说完全禁得住真假的质疑。

至于说孩子搞科研发不了期刊的,更而甚者说有代笔捉刀的,我只能说想想这个信息发达的新时代吧。而且我一贯的说法都是,前提是孩子能自己写论文,而不是搞渠道发几篇署名的论文。这需要家长投入精力去引导,也需要孩子自己从科研里体会到激情,还要有一些物质保证。这是一个不小的教育工程。而眼睛只盯着爬藤,质疑所谓的科研发论文会水文会造假进而又会被搞烂搞臭,我只能说希望你们的孩子成长过程中能幸运的遇到品格可贵的学习对象吧。

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avw
爬藤是非常有害的活动
雪狗2014
爬医学院更有害
雪狗2014
爬了藤仔爬医学院更有害
追求平凡
您在文中说的故事,很真实。能否说说这个“回收火箭”项目,是什么时候组织起来的?谢谢。
寂寞的烟花
赞真诚分享,这些孩子有福气,有这么好的父母引导和奉献,必须手工点赞。
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kevin2018
有能力有天赋为何不爬?

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yzhl888
没有功利参与的话都是好想法
两女宝妈
挺好:)都是运气。。。
追求平凡
不知道这些结论从哪里来的。子坛有的是爬藤爬医学院成功的例子。当然,“硬”推肯定有害。
两女宝妈
那就让免疫系统功能强的去受害吧,哈哈
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run2022
手动点赞!

其实每个族裔的中产都焦虑子女教育。家长能扶一把就扶一把。

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DukeAB
赞,父母很用心,孩子幸运在这么早有这样的经历。
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DukeAB
嗯, 有些孩子enjoy, 有些爬不动,因人施教吧。
槐花王
我的天啊, 不但孩子们牛, 家长们也都太牛了啊。 可谓是精英群啊, 衷心佩服。

槐花王
父母不仅用心, 他们的专业知识也着实令人佩服啊。 楼主也厉害的不得了。
两女宝妈
赞自由自在的小鱼们:)
成功的兔
赞实例。娃花了时间就有各种收获 :)
成功的老虎娃
很有同感,以前看自己娃每天苦熬科研的时候,也羡慕有资源的孩子。不过孩子自己做出来的时候,真是为孩子骄傲。孩子真的学会很多
槐花王
哈哈, 紫檀的学问越来越深奥了。 今天的帖子, 看得娥感觉好像自己没上过大学似的。 也只能瞎搭啦画了
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DukeAB
这里的家长应该都有不错的水平,指导高中生应该可以的,就看看父母们(!!)用心程度,我坚持不了 :)
成功的兔
赞话,赞画
槐花王
你们都太厉害了
槐花王
哎, 看你们这批父母, 知识水平太厉害了。 不得不承认

俺们是被文革耽误的一代

两女宝妈
自学对一个人的成长看来的确很重要!
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bobpainting
这家长们也太牛了!大部分都没有这种实践体会。确实有父母代笔的。
不常冒泡
你们一群人是超级牛家长和超级牛孩子,很佩服!
成功的兔
现在网上有各种信息,娃愿意折腾就支持。make/build 材料不便宜,还得多试,花时间花钱,娃感兴趣的话,成长惊喜

science olympiad 有动手的项目

各种火箭或机械有俱乐部(高中生或成人)

记得有怎么把洗衣机改成洗菜的,我还动过心要不要买过程图,想让小的帮我搞一个。后来看他没空,就不了了之

成功的兔
是的,让娃在感兴趣的项目学会/提高自学能力,喜欢会带着娃往前走
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bobpainting
赞叹这群父母的专业知识!不是仅仅坚持的问题,我想坚持也不懂呀,初中都教不了,人家这是教大学,甚至研究生的课。
槐花王
确实。他们自己懂,还能理论应用到实际,还能给孩子们讲明白。谁说老中们只会考试?!!
追求平凡
感觉主帖编辑之后反而不够生动了。特别是你加入了CNN用于图片识别的自白,反而使得“回收火箭”例子变得苍白无力。我甚至怀疑

这个“回收火箭”例子的真实性了。

清水港
很牛!谢谢分享
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bobpainting
佩服这群老留,那批人真是理工科强牛人!带的娃也厉害!
追求平凡
所以,如果我是评委,我会觉得你(楼主)文中的第二个例子不是真的。
两女宝妈
哈哈哈
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bobpainting
哈哈,来个较真的,我看了只有佩服的份
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avw
医学院根本不需要爬藤
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avw
有能力的那不是爬
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avw
爬就是极其艰苦的跪求的意思
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avw
没能力的,想去医学院,害人害己
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sophiaDNA
厉害,孩子和家长!
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randomness
太牛了。我连你说的名词都看不懂。想起来我们这里家长带娃搞科研

具体就是是个小中娃就科研过的乐高机器人。结果直接变成了家长跟家长,一个爹跟另一个爹的科研。两个爹起早贪黑周末加班科研得不亦乐乎。小娃们趁机打闹玩耍得不亦乐乎。后来这科研就无疾而终了。

s
sophiaDNA
science Olympic里面有个比赛火箭飞得高的项目,我娃小学参加过,哈哈

也是一堆爸爸在参与

两女宝妈
哈哈哈
追求平凡
渗水的“科研”已经超越了科研范畴。让您见笑了。
追求平凡
同意。“爬”和“推”的主体不同,哈哈哈
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jenda123
十年前,高中生玩科研可以躺在去大疼,可是作假的很多以后,学校发现这些孩子更本搞不了科研

高中生玩科研现在只能是辅助作用。

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bobpainting
你误会了。我一点不懂。真是佩服你们这些家长,哪怕质疑也是牛家长。
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zyna2022a
说三点感受吧,第一我想写的是我知道的故事和我的体会,当故事会看就可以,至于有人觉得我这个故事真实性与否啊,胡他妈care

为了网上有感而发发个帖子我还得爆自己孩子的学校,我朋友孩子的学校?

第二点,我觉得我太自以为是了,我还以为高中,或者说部分高中有机器人俱乐部,有火箭俱乐部,美国各州有民间火箭爱好者俱乐部是个常识。火箭或者模型级火箭在美国算是个小众的爱好吧,但是起码也算是个有点悠久传统的兴趣爱好圈子了。不过确实也可能就是有些人不知道,那也没办法。

第三点,可能多说一点,其实为什么火箭这几个孩子的事,我印象这么深刻呢,因为我得到了教训,这不是从教育孩子的角度,而是自己反省自己的角度。当时火箭这个小组中途搁浅的时候,我们是劝孩子们赶紧转个别的项目,哪怕散伙中途去参加别人的项目呢,别耽误时间了。但是没有想到的是,孩子们为了做这个事,真的很上心,还去混了我们州这块一个火箭发烧友的俱乐部,认识了不少"老朋友"。这些老发烧友有些是很大年纪的工程师,他们玩火箭真的非常old school。我和我们朋友这几个家长的知识其实是偏“软”的,我们都有一种倾向就是当前更看重软件啊编程啊这种。但是孩子们后来成功的关键之一还就是引擎娃和几个老发烧友那里学来的一些非常tricky的玩火箭的心得。至少在控制火箭方面,玩燃料这一块我们家长是集体盲点的。所以回帖说家长厉害,其实我们几个家长也是没人碰过火箭的,那几个家长都是陪孩子一起学习火箭知识,我们的知识啊各方面啊也就都是中等,说实话这个年纪来美国的不是开饭馆就是读博士的,谁周围的中国朋友里还不认识几个博士啊。但是就是我们这种中等水平,我们也有很多先入为主的观念,包括中途劝退也是一样的。我们觉得我们的知识,和见识很够,给这事判了死刑,但是孩子们就是学到了纸面上看没有那么重要的小窍门,而且就是这样的trick还管用了。我的那几个朋友我不好说,我自己来说,就是当初我们没有怎么认同的那些老鸟教给了孩子们宝贵的知识,而且是挽救了孩子们一个中途可能废掉的项目。这个给我教训太大了。包括后来我自己的孩子要参加激光那个项目也是一样,后来的几次坚持我都选择相信了孩子。如果不经历火箭小组这个教训,极有可能我会干预我的孩子,毕竟是要做一个两年三年的大活,不可能很草率的说不干就不干,也不会草率的说看着不行了也蛮干。不过我还是选择相信他。反正我孩子现在选择怎么样,结果还不好说,不过如果当初我深入干预的话,结果未必会好。补充的这一点也是我想提醒家长多多自省的一点。

两女宝妈
家长不干预其实对孩子和家长都很好:本身就是孩子的活动,孩子当然应该是主体,主力;家长也可以省心省力。。。

年轻其实就是本钱,失败其实也是赢:)

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zyna2022a
筹备一年,干活一年,这样子拿不出个成品,对孩子来说很难交代过去啊,他们自己信心也会受到打击啊,尤其编程娃的家长很有几次表

示要打退堂鼓了。不过那个编程娃那个孩子还算讲义气,那孩子不是和引擎娃是特别好的好朋友就是和起落架娃是特别好的好朋友,反正最后是孩子之间相互牵绊住了,团队没有散伙。当然最后结果也不错。不干预说一说还好,对花了一两年时间做事的孩子,家长干预与不干预都是很难的选择。

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jianchi9090
好羡慕这样的家长。
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zyna2022a
所以对于搞科研的孩子,我的建议就是冲击发顶刊上顶会,亮瞎AO的狗眼
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bobpainting
你这是个踏踏实实得课外俱乐部,就像机器人俱乐部,数学俱乐部,很好的活动。不仅仅单纯得科研,还有团队协作。讨伐得作假的文章
两女宝妈
打击原本就是成长的一个重要组成部分,不觉得孩子为啥就不应该感受。可能和人的性格有关吧,我不愿意具体陪伴孩子学习,所以不会

觉得干了两年的最后没有成功就是啥大不了的事情。自己做科研的时候头两年也全是失败告终。。。我的要求是:有想法就去做,只有做了才知道结果,失败也是结果。。。

当然觉得家长愿意陪伴孩子成长,帮助孩子成功也很好,我非常佩服:)

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bobpainting
是,家长,孩子都很厉害
两女宝妈
冲击没问题,但能否冲成功是个巨大的问题,哈哈
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DukeAB
我3
D
DukeAB
3.
寂寞的烟花
谢谢你的分享,再为你手工点赞。
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zyna2022a
做项目有些事情不就这样,跟懂行的聊个半小时甚至能让初学者少走几个月弯路,你可能只是自己觉得没有指导而已
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DukeAB
这些都是现场考试 + 实验的竞赛:)
米汤
这个故事里面孩子和家长都让人开眼界。硅谷有小学生上台给大家讲机器学习应用的,主要是年龄而已,这个故事里面的专研创新是亮点

感觉故事是在东部某大学城或者是科技磁高。

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zyna2022a
干啥不花钱啊,练体育出成绩不得上私教啊,玩乐器不但上私教,好点的器材哪有不10k+的,搞科研花的未必多
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cirrusbt
想知道这几个孩子后来去哪了?孩子们是否因为这些项目真的培养出来对理工科的兴趣?还是知道了做工程或科研的无聊,从此拜拜了?
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k宝妈妈
赞,很有启发性的故事
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HappyWed
同意,孩子们才是未来,科研的未来,世界的未来
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zaocha2002
现在知道欧洲娃和美国娃的区别。俺们这边都是甩锅给学校,学校有必修课,娃们技术课就是做实物,就是几个娃约来约去各家车库弄

父母都只知道是课。娃们都是很原始的做,画图不会用画图软件,计算都是纸头上,编程需要老师指导一下很片面的知识。即使东西弄出来,娃们交差,所以娃爹想推娃学工程,人家不干,还是不喜欢。

水云阁
同问。也想知道他们的后续发展,继续执着于自己的梦想还是为了40万去当矿工?
水云阁
自推才是王道。
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Rockeymountain
紫檀都是身边见不到的事儿, 让我们开开眼。
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zaocha2002
父母都太牛了。
成功的熊
SO初中制作项目就是拼爹。高中制作属于半拼爹。因为高中一般会“参考”初中的设计。