十大探究实验室

     北京市第三十五中学纳米与化学可视化实验室是北京市第一批高中开放式重点实验室，实验室根据高中阶段创新人才培养目标，开展适合高中学生的研究性课题、模拟实验及相关的课程、教学改革。实验室由国家纳米科学中心专家团队作为支撑，融合了化学与纳米材料科学多个研究方向的最新成果，建有纳米科学探究及应用平台、计算化学虚拟平台等，能够满足创新人才培养、课程开发、教师队伍建设的需要。

      纳米科学探究及应用平台：实验室配备了旋转蒸发仪、紫外可见分光光度计、红外光谱仪、扫描探针显微镜、纳米粒度仪等先进设备，能够探究不同制备条件对纳米材料物性的影响，同时可以实时对纳米材料的光谱学性质和表面形貌、粒度分布等进行表征。另外，实验室还配备了生物安全柜、气候培养箱、二氧化碳培养箱、荧光显微镜等仪器设备，能够开展纳米生物效应方向的系列研究课题。

实验室特点

      实验室首次将纳米科技前沿研究引入中学阶段，学生可以了解纳米科技的发展、学习纳米科技的基本知识和原理，并尝试利用实验室仪器设备解决生活学习中的一些疑问，进行初步的科学探究，掌握科学探究的一般方法。同时体会科学技术对人类和社会进步的贡献。

知识储备要求

      1.惠普课程，针对初一、初二学生群体，要求掌握小学科学课程只是范畴；2.实践课程，针对初、高中学生群体，初中实践课程要求掌握小学科学只是范畴，高中实践课程要求掌握初中物理、化学、生物知识范畴；3.探究课程，针对初二至高二学生群体，要求掌握化学中的：单质、化合物、混合物、溶液等；认识实验室常用玻璃仪器；能够配制一定浓度的溶液；物理中的光学知识，知道反射、折射的含义；生物中的显微镜的基本原理，会制作叶片标本。

实验室研究方向

      1.纳米材料形貌表征：利用原子力显微镜，对各类天然材料、动植物、合成材料等的微纳表面结构进行表征测试，分析其性质与形貌结构的关系；2.纳米材料的制备方法研究：探究纳米材料的制备方法，尝试控制粒径的制备条件探究；同时探究利用绿色原料合成纳米材料的方法；3.纳米材料的应用：探究纳米材料在环境保护等各领域的应用。

     航天实验室由学校与北京航空航天大学合作建设；拥有天宫号与神舟号交会对接实验平台、微小卫星实验平台以及业余无线电地面站实验平台，这三大实验平台涵盖了目前航天领域的主要前沿研究热点，包括微小型化人造卫星结构设计、卫星导航制导与控制技术、卫星通信技术、载人航天交会对接技术等。实验室能够实现航天基础课程的开发、航天前沿科技的演示教学以及航天领域前沿探索性课题的开发研究等多项功能；可开展的探究性课题方向包括卫星轨道预报与轨道控制、卫星姿态控制系统研究、卫星图像处理技术研究、业余无线电通信实验与数据分析、载人航天交会对接飞行任务设计及程序开发等。

      航天科技前沿进展：人类自古以来就对太空充满了好奇和憧憬，自1957年10月4日，前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星，开创人类航天新纪元以来，人类在宇宙探索的旅途上越走越远。进入21世纪，人类在航天领域的研究热点主要包括：卫星技术、载人航天技术、运载火箭技术以及深空探测器的研制等。

知识储备要求

（一）：交会对接试验平台先修课程要求

      （1）航天工程系统组成（2）航天飞行器系统组成（3）交会对接中的天体动力学（4）空间机械臂的轨迹规划与运动生（5）C/Matlab编程开发与应用

（二）：微小卫星平台先修课程要求

      （1）卫星工程系统组成（2）卫星通信系统基本知识（3）C/Matlab编程开发与应用（4）CAD/3D打印等软件开发与应用

（三）：业余无线电地面试验系统先修课程要求

      （1）业余无线电通信基本知识（2）C/Matlab编程开发与应用

     空间信息技术是20世纪80年代随着航天、计算机、光电等现代科技发展而兴起的前沿交叉学科，由遥感技术（Remote Sensing, RS）、地理信息系统（Geographical information System, GIS）、全球定位系统（Global Positioning System , GPS）三大技术统称3S技术。目前，3S技术已经广泛应用到大气环境探测、生态环境监测、地理大数据分析和虚拟地理环境研究等领域中。

     空间信息实验室实验室课程主要包括：基础课程、专业课程和探究性实验三部分。基础课程主要介绍遥感与地理信息技术概论；专业课程是根据学生选择的课题方向，讲解需要用到的相应专业基础知识；探究性实验是由学生选择感兴趣的方向，以分组形式参与科学课题研究，包括：实验平台的熟悉操作、程序设计、算法学习、数据采集等。

知识储备要求：

     (1)惠普课程：针对初一和初二学生，需要掌握小学科学知识范畴；

     (1)实践课程：针对初中和高中学生，初中生需要掌握小学科学知识范畴，高中生需要掌握初中物理、地理、计算机知识范畴；

     (1)探究课程：针对初二至高二学生，需要掌握地理、物理、计算机、数学及艺术交叉学科：了解遥感、地理信息系统、VR、AR等；认识实验室常用仪器；能进行问题的发现与探究；物理：了解光学知识，知道反射、折射的含义，了解大气传输过程；计算机：了解基本的编程语言；地理：3S技术及应用；

相关知识点

     大家都知道目前我国空气污染十分严重，PM2.5经“爆表”。但是我国PM2.5有何时空分布特征？雾霾分布有何特征？科学研究发现，北京地区秋冬季节PM2.5浓度最高，污染最严重，可能是由于冬季燃煤取暖造成，夏季由于空气对流强，污染最轻。利用卫星遥感与GIS就可以进行该方面的课题探究。

     此外，3S技术还可以进行矿产和遗产探查、城市热环境、耕地减少、森林覆盖变化、湿地变化、冰川变化、水体污染、大气环境变化方面的研究。

     北京市第三十五中学信息化生命科学探究实验室是与中国科学院微生物所合作建设的从事生命科学领域探究实验室信息化生命科学探究实验室具有完善、合理、高效的实验室分区，包括生物技术实验区（开展分子生物学及生物化学探究性实验）、生物培养区（开展植物组织培养及微生物培养实验）、数码互动实验区（开展显微观察与检测实验)等。目前实验室开展的课题研究方向主要包括：产酶微生物的定向筛选、土壤污染的微生物修复、新型生物燃料丁醇的生产、转基因培育新型生物等。本实验室高端、完备的实验设备为学生开展自主探究性实验提供良好的硬件条件；实验室全面引进网络信息化与生命科学探究相结合的理念，实现学生与中科院微生物所专家实时网络沟通，为学生提供软件智力支持；本实验室的功能定位是让学生在中学阶段接触生命科学前沿领域，认知生命科学发展动态，培养学生的科学素养、探究精神和创新意识。

     信息化生命科学实验室面积100平方米，实验室按实验功能区划分，最多可同时满足30人规模的同一课题的探究实验，也可按不同课题同时进行多个实验的探究性研究。现有仪器的和资源已全部到位，又新购了仪器设备：恒温摇床、液相色谱配置的自动进样器、色谱柱C18和色谱柱HPX-87H，所有耗材和试剂均已全部到位。

实验室四大平台：

     (一)：信息化生命探索科学实验室生物技术实验平台

     (二)：信息化生命探索科学实验室生物技术实验平台

     (三)：信息化生命探索科学实验室生物技术实验平台

     (四)：信息化生命探索科学实验室实时交流实验平台

知识储备要求

     1.能够完成文献调研：主要以中文文献查阅为主，在CNKI以及维普全文数据库中，搜索与研究有关的文献，仔细阅读并初步了解生物学基本知识；2.能够独立完成实验室基本仪器操作及基本技术学习，熟悉实验室基本实验设备如天平、水浴锅等的使用方法以及注意事项；3.掌握实验设计的基本方法，具有分析实验的能力，具有较强的探究意识和动手能力；4.对生命科学感兴趣，具备基本的生物学、动物学、植物学、微生物学知识，学有余力，能够高效利用时间；责任心强，做事有恒心有毅力，不半途而废。

实验室课程研究方向

     1.雾霾中微生物；2.利用转基因技术构建新型微生物生产新能源；3.产酶微生物的筛选；4.植物组织培养

     天文大数据实验室由学校与国家天文台合作建设；拥有天象厅科普平台与天文数据处理平台，两大实验平台涵盖了天文学发展历史、球面天文原理入门、天文基本数据类型的处理等天文基础课程内容，以及天文领域各分支学科前沿热点、天文与其它学科交叉研究、与当下热门大数据时代的联系等不同角度的研究。

     实验室能够实现天文科普活动的开展、天文基础课程的讲授、天文前沿热点的演示以及天文探索性课题的开发研究等多项功能；可开展的探究性课题方向包括自制天文望远镜、太阳黑子活动规律探究、恒星光谱分类、太空垃圾的危害及应对措施、天文在历史年代学中的贡献、大数据时代天文学研究的新思路等。

实验室特点：

     1.天文大数据实验室两大平台之一——直径达八米、可同时容纳32名观众的球幕教室，堪称“小型天文馆”；2.里可以借助专业的球幕天文软件Stellarium，可以对日月食、流星雨、行星顺行逆行等典型天文现象进行模拟；3.此外也引入了诸如“星空音乐会”、“迷离的星际”、“重回月球”、“从地球到宇宙”、“太阳风暴”等优质的中外球幕天文科普影片，使学生从不同的视角欣赏天文之美；4.实验室配套的另一个强大功能，则是机房实现了与国家天文台数据库的无缝对接。在这里，无论你对太阳图像、恒星光谱还是卫星轨道感兴趣，都可以获得相应的数据资源，为开展探究课题提供了充分的基础。当然作为一个天文实验室，望远镜是必不可少的。目前拥有威信60和高桥106两台折射望远镜，为观测天体实现了便利。

知识储备要求

     天文学作为一级学科，同时也是基础理论学科，与数学、物理学关系最为密切。在不少天文学分支研究数据的过程中，可能还会涉及到编程（程序设计）的问题；而在另外的分支里，古文/英文的阅读能力反而会帮上大忙。即便你在以上方面都没有出类拔萃，浓厚的兴趣始终是最大的驱动力。

实验室目前可以开展的课题方向如下

     天体分类-地球自身运动：自转、公转、周日视运动、恒星/行星周年视运动、岁差；太阳：黑子、耀斑、日珥（暗条）、日冕、日食、空间天气（太阳风）；八大行星：顺行/逆行；冥王星：矮行星争议；小行星：轨道类型、对地威胁、资源开发； 流星：流星雨、陨石； 彗星：周期、轨道特点；恒星：结构、演化（生老病死）、白矮星/中子星/黑洞、星座、星云/星团/超新星；星系：分类、合并、引力波；宇宙：大爆炸、高维空间；

     航天相关-航天器：火箭、航天飞机、飞船；航天应用：深空探测、导航通信；

     计算机编程相关：天文数据：二维图像（太阳/恒星）、光谱、星等；编程：自动识别、批量处理、数值模拟；

     其它杂项：天文学史：欧洲天文史、中国古天文史、其它文明古天文史、历法；望远镜：分类、原理、制作、选址；其它天文仪器/教具：各类天球仪、日晷、六分仪、星图；坐标系：天球坐标系、天体位置；教育科研：国内/外、本科/研究生、大学/研究所等天文相关单位信息。

     航空实验室拥有模拟飞行器、激光切割雕刻机、3D打印机、高性能计算服务器和计算流体力学软件，学生可在教师指导下模拟民用通航飞机和军用舰载机进行飞行体验、利用激光切割机和3D打印机进行航模的制作，也可利用计算流体力学软件对航模设计方案进行气动分析，探索飞机气动设计方法。

实验室特点

     1）专业软件学习： CATIA三维建模与零件设计； XFLOW无网格计算流体力学软件应用     2）飞行器设计探索性研究：查阅资料确立研究题目；设计实验方案，绘制加工图纸；实验模型的加工与调试     3）实验操作与数据分析： 重点不在于实现某项突破性创新；帮助学生了解科学研究的方法

知识储备要求

     1）空气动力学基础知识-气体流动的基本规律＆从实验看伯努利定理；2）飞行原理实验-二维翼型的气动力特性＆三维翼型的气动力特性＆飞机的稳定性和控制；3）遥控纸飞机的制作调试与试飞；4）木质遥控模型的制作与试飞。

     为了能够适应中学同学的知识结构和接受能力，本课程将大学航空专业课程中一部分相对易于实现，并比较有趣的内容加以凝练，最终将其呈现个大家。将航空技术最吸引人的一面用最直接的方式带给每一名同学，是本教材编写过程中最大的追求。通过在中学开展航空技术课程，一方面希望满足学有余力的同学对接触解航空的渴望，另一方面也希望能够为未来有志报考大学航空专业的同学提供信息方面的参考。

     风洞（Wind tunnel）是研究空气动力学的专用实验设备。主要的国际前沿研究领域有：飞机、导弹、汽车外形气动设计，也适用于建筑物、风力机、高速列车、船舰的空气动力学研究。北京市第三十五中学风洞属于低速回流开闭两用式风洞，实验段截面为高1.0m宽1.2m的切角矩形，风洞风速范围为5~55m/s，气流湍流度≤0.3%，是按照“科研生产型风洞”设计并建造的。

     风洞实验室课题的开发基于应用最广泛的风洞实验技术，和北京航空航天大学及相关研究所风洞课题相对接。学生在学习和掌握风洞实验技术的同时，也可以体验飞机设计和科学研究的过程。目前风洞实验室可进行的实验课题包括：

     1）二维机翼风洞实验     2）模型风洞测力实验     3）模型风洞测压实验     4）流动显示风洞实验

实验室特点

     1）实验室拥有六分量应变天平、PSI测压模块、烟线发生装置等专业风洞实验测量设备，学生可自主设计并制作风洞模型进行吹风测量，探索基础的飞机设计方法，了解先进的飞行器气动布局的空气动力学特性。2）培养学生对航空事业的兴趣，普及航空知识和空气动力学知识，对于培养我国未来的航空人才有着重要的意义。

知识储备要求

     1）通过教师推荐相关教材以及查阅相关文献，使学生了解并掌握相关风洞实验技术以及流体力学相关基本知识。2）了解风洞的基本结构，掌握风洞的使用方法。3）了解并掌握测力天平的使用方法，学会天平的静态及动态校准。

     人工智能机器人实验室由学校与清华大学合建。实验室软硬件装备涵盖VEX机器人、服务机器人、小型开源研究平台Turtlebot、智能机器人足球、Baxter研究型机器人等设备以及机器人开发语言RobotC、Python, C等编程语言、机器人操作系统ROS（Robot Operating System）等平台。实验室配置高端、具有很强的技术前沿性：比如，基于ROS的Baxter研究型机器人（来自Rethink Robotics），能够实现如：人机互动、机械臂自动规划路径实现精确抓取物体等功能；基于ROS的服务机器人拥有精准度高的视觉传感器、激光雷达和机械手臂，可用于多种家庭服务场景，助老助残改善生活质量；机器人足球的场地上方摄像头捕捉小型足球机器人（F-108）的运动信息路径，双方足球机器人按照编程算法策略进行协同对抗。实验室可开展人机互动、人工智能深度学习、机器人自主环境感知、自主轨迹规划和自主抓取、多机器人协作等教学和科研。从而具备人工智能与机器人基础教学、前沿技术探索、科研课题申报及答辩等多项职能。通过良好的教研环境，学生可了解该领域的科技应用发展，锻炼动手创新能力、培养科研习惯和思维，参加相关竞赛并获奖，从而实现中学教育与大学科研之间的精准对接。

入门级基础和中级课程

     LEGO EV3程序设计及搭建（入门级基础）；机器人变成--RobOTC与程序设计（中级）；基于Arduino的智能家居变成应用(中级)；仿人形机器人的设计实践（中高级）

实验室高级探索课程

     服务机器人实战；足球机器人的算法策略研究实战；Baxter研究型机器人创新课程

知识能力要求

     1.能够进行文献调研；在维普和中国知网全文数据库中，搜索与课题研究有关的文献，学习人工智能和机器人相关技术，了解科技学术前沿。最好有一定的文献检索经历。

     2.对人工智能和机器人领域感兴趣，最好有一定的软件编程经历或能力，例如图形化编程，Arduino，Python，C或者Java。

     3.有一定的自主探索能力，乐于用所学知识去解决实际问题；有一定的动手实践经历或能力。

     4.乐于专研，愿意花时间研究新技术、攻克技术难关；有责任心，乐于合作。

     智能科学与技术实验室的总体目标是以光、机、电系统的单元设计、总体集成及工程实现的理论、技术与方法为主要内容，把人才培养前移到学生初高中阶段，依托中科院自动化所的国家院所实验室资源优势在 35 中建立科学实验室是体制机制的创新，实现高科技成果同步成为初高中学生早期介入学习实践转化，学生的科学思想知识实践结构适应飞速发展的科技变化，突破目前学校科技教育远远滞后的被动局面，对首都科技教育重新定位。培养出适合中国科技发展的优秀领军人才。

    本实验室融入中科院自动化所多个研究方向的最新成果，特别根据高中生的能力和理解设计随手可得、随心所欲的人机交互形式演示项目，对未来社会中智能机器人、智能交通、无线传感网络和新一代人机交互技术这四个平台的成果进行集中展示并进行课题研究，在各平台中充分融合科学与艺术两种表现形式，用艺术的手段来传播智能科学与技术科学思想，构成“智能科技，艺术展现”这一具有创造性的主题，激发青年科技人员发挥创造力，运用他们的智慧去探索、追寻和揭示更多更深的奥秘。

四大平台

    1）智能交通系统平台；    2）无线传感网络实验平台；3）智能移动机器人平台；    4）人机交互系统平台：本实验平台采用大屏幕多媒体触控技术可展示智能信息处理、智能机器感知、智能系统集成及智能行为交互等核心问题的历史发展与机遇挑战，同时还可为使用者制作人机交互性更高的电子课件。

实验室课程设置

    1）缩微智能车部分     2）智能移动机器人部分    3）无线传感器网络部分    4）人机交互系统平台部分

知识储备要求

1.能够完成文献调研：主要以中文文献查阅和网上资讯为主，在CNKI以及维普全文数据库中，搜索与研究有关的文献，并能了解本学科最前沿的科技动态；2.对智能科学与技术感兴趣，最好拥有一定的计算机编程能力。比如arduino、乐高等；3.具有较强的动手操作能力，有一定的创新性，有好奇心，比较能接受新兴事物，对事情能独立提出有自己的见解；4.能较好地与他人合作，具有良好的沟通交流能力；5.学有余力，能够高效利用时间；责任心强，做事有恒心有毅力，不半途而废。