Oberstufenschüler betraten das Cockpit der Hochgeschwindigkeitsbahnsimulation mit einem Projekt: „Von 1 bis 1.1“ hat auch seinen wissenschaftlichen Forschungswert
2024-08-17
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Ein Fuxing-Hochgeschwindigkeitszug fährt vom Bahnhof Shanghai Hongqiao zum Ostbahnhof Hangzhou. Wie kann die Fahrgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass der Energieverbrauch des Hochgeschwindigkeitszugs minimiert wird? Im Rail Transit Intelligent Operation Laboratory der School of Transportation der Tongji-Universität saßen zehn Erstklässler in einem Hochgeschwindigkeitsbahn-Simulationskabine und verwandelten sich in Hochgeschwindigkeitsbahnfahrer, um den Zug auf der Shanghai-Universität zu „lenken“. Die Intercity-Hochgeschwindigkeitsstrecke Hangzhou soll untersuchen, wie dieses Problem gelöst werden kann.
Die in Mittelschulklassen erlernten physikalischen Formeln auf reale Situationen anzuwenden, um praktische Probleme zu lösen, ist die erste Herausforderung, die der Youth Science Innovation Practice Workstation der School of Transportation der Tongji-Universität diesen Oberstufenschülern stellt.
Während der Sommerferien mussten diese 10 Erstklässler ein Forschungsprojekt zum Thema „Kompromissanalyse zwischen Geschwindigkeitssteigerung bei Hochgeschwindigkeitsbahnen und Reduzierung des Energieverbrauchs“ abschließen, das auf einer immersiven virtuellen und realen Integration basierte. Vom theoretischen Lernen über virtuelle Fahrsimulationsexperimente bis hin zu praktischen Fahrsimulationsexperimenten bricht es das inhärente Verständnis von Oberstufenschülern für wissenschaftliche Forschung: „Es stellt sich heraus, dass es bei wissenschaftlicher Forschung nicht nur darum geht, große Durchbrüche von 0 bis 1 zu erforschen. Wenn wir vergleichen können.“ Simulationen: Das Experiment liefert Datenreferenzen zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Hochgeschwindigkeitszügen und zur Verbesserung der Bequemlichkeit und des Komforts von Passagieren von 1 auf 1,1, was ebenfalls wertvoll ist.“
Finden Sie die Bedeutung mathematischer und physikalischer Formeln im Leben
„Welche Kräfte wirken auf den rasenden Hochgeschwindigkeitszug? Welche Kräfte wirken auf ihn?“ In der ersten Klasse des Forschungsprojekts übernahm Wang Fangsheng, ein assoziierter Forscher an der School of Transportation der Tongji-Universität, die Führung wirft eine mechanische Frage auf. Kraftanalyse und Arbeitsanalyse sind gängige Fragetypen im Physikunterricht der Mittelstufe. „Verrichten diese Kräfte immer Arbeit, wie zum Beispiel Schwerkraft und Traktion?“ „Sind diese Kräfte konstant, wie zum Beispiel Luftwiderstand und Reibung?“ Beim Blick auf die Hochgeschwindigkeitsbahn-Simulationskabine vor ihnen zögerten mehrere Schüler: „ Dieses Wissen wurde in Physik, Geographie und anderen Klassen der Mittelschule erlernt, aber warum wird es kompliziert, es im wirklichen Leben anzuwenden?“
Die kleine Frage, die das Thema aufwirft, ist Wang Fangshengs „Hintergedanken“. „Dies soll die Schüler daran erinnern, dass ein Großteil des Wissens im Klassenzimmer tatsächlich die Grundlage für die Lösung praktischer Probleme und auch der Ausgangspunkt für wissenschaftliche Forschung ist.“ Erforschung und Innovation, die im Unterricht der Mittelschule erlernt werden, sowie mathematische Logik und Denkmethoden sind wichtige Werkzeuge zur Lösung praktischer Probleme.
Wang Zihan, eine Schülerin im ersten Jahr an der Xuhui-Mittelschule, hatte schon immer ein starkes Interesse an Ingenieurwissenschaften und belegte in der High School Kurse zum Thema Verkehrssimulationsfahren. Ihr erster praktischer Unterricht war jedoch etwas „unvollkommen“. Sie zeichnete die vom Lehrer Wang Fangsheng erklärten Schritte zum Starten des simulierten Fahrens Wort für Wort auf. Als sie jedoch vor dem Fahrersitz saß und den Schritten Schritt für Schritt folgte, bewegte sich der „Zug“ nicht. „Es stellt sich heraus, dass die Szenarien unterschiedlich sind und der Fahrer den Startplan an die tatsächliche Situation anpassen muss.“ Dies hat Wang Zihan eine Lektion erteilt, die weitaus komplizierter ist als die Theorie im Buch Er muss relevante mathematische und physikalische Formeln kombinieren und zielgerichtete Lösungen in komplexen und sich ständig ändernden tatsächlichen Umgebungen entwickeln.
Kleine Veränderungen, die das Leben verbessern, sind auch der Wert wissenschaftlicher Forschung
Wenn diese Schüler zum ersten Mal das Labor betreten, um wissenschaftliche Forschung zu betreiben, haben sie normalerweise ein wenig Angst vor Schwierigkeiten. Mit fortschreitender Forschung entwickeln sie jedoch oft den Enthusiasmus, die Forschung anhand der von ihnen aufgeworfenen Fragen weiter voranzutreiben.
Zhou Zeru fand es sehr interessant, das simulierte Fahrsystem für Hochgeschwindigkeitszüge zu betreiben, aber als er darüber nachdachte, einen Projektbericht zu schreiben, fühlte er sich etwas unsicher und fragte sich, ob seine Projektforschung „weltbewegende“ Ergebnisse liefern könnte. Doch im weiteren Verlauf der Forschung hatte Zhou Zeru weiterhin fantastische Ideen: „Die aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzung für Hochgeschwindigkeitszüge beträgt 350 Kilometer pro Stunde. Wenn die Geschwindigkeitsbegrenzung der Züge auf 250 Kilometer pro Stunde geändert wird, wird das Auswirkungen haben.“ über die Fahrzeit und alle Aspekte von Hochgeschwindigkeitszügen. „Solange sie neue Ideen haben, ermutigt Lehrer Wang Fangsheng, diese mutig im simulierten Hochgeschwindigkeitszug zu üben und zu demonstrieren.“ Experimente.
„Unsere Forschung zu diesen Themen kann weder die Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeitsbahnbetriebs beschleunigen noch die aktuelle Situation des Hochgeschwindigkeitsbahnbetriebs wesentlich verbessern. Welche Bedeutung hat die wissenschaftliche Forschung angesichts der Zweifel von Gymnasiasten?“ Der geschäftsführende Direktor des Schlüssellabors für Straßen- und Verkehrstechnik des Bildungsministeriums der Tongji-Universität, Professor Hong Ling, stellvertretender Direktor und geschäftsführender stellvertretender Direktor des Shanghai Experimental Teaching Demonstration Center for Transportation Engineering, sagte unverblümt, dass wissenschaftliche Forschung nicht nur große theoretische Durchbrüche beinhalte von 0 auf 1, aber auch solide Bemühungen, den Anforderungen der Ingenieurpraxis gerecht zu werden und experimentelle Schlussfolgerungen als Referenz für relevante Abteilungen zu nutzen, das sind die Werte, die wissenschaftliche Forscher weiterhin erforschen.
Die Projektforschung bietet Oberstufenschülern eine Lektion zum Thema Lebenserfahrung
Die Transportation Engineering Practice Workstation der Tongji-Universität stützt sich auf die Lehr- und wissenschaftlichen Forschungsressourcen der erstklassigen Disziplin Verkehrstechnik und bietet seit sechs Jahren in Folge innovative Ingenieurpraxiskurse für Oberstufenschüler an. kollaboratives Innovationsmodell und Förderung des Lernens aus wissenschaftlichen Themen.
Wang Zihan möchte den Einfluss von Wetterfaktoren auf die Geschwindigkeit und den Energieverbrauch von Hochgeschwindigkeitszügen untersuchen. Sie stellte fest, dass Hochgeschwindigkeitszüge im Gegensatz zu den idealen experimentellen Daten in Lehrbüchern im wirklichen Leben häufig von verschiedenen Faktoren wie Wetter, Gelände und sogar Fahrgebieten beeinflusst werden. Sie wollte einen Datensatz erstellen, der sich anwenden lässt Das wirkliche Leben ist nicht so einfach. „Ich habe die Variablen so weit wie möglich kontrolliert, aber bei jedem Experiment kam es immer zu unerwarteten Situationen, und die gemessenen Daten variierten jedes Mal. Nach den ersten paar Experimenten bin ich jedoch fast zusammengebrochen, als die Forschung jedoch voranschritt.“ Durch die Eingehung der Fehler in einigen experimentellen Faktoren könnte das Experiment fortgesetzt werden.
„Damit Oberstufenschüler an der Projektpraxis teilnehmen können, ist es nicht nur notwendig, die fortschrittlichsten wissenschaftlichen Konzepte zu vermitteln, sondern, was noch wichtiger ist, eine Denkweise über wissenschaftliche Forschung zu vermitteln. Es geht nicht nur darum, Themen zu erkunden, die auf dem wirklichen Leben basieren.“ notwendig, um die Buchtheorie zu beherrschen, aber auch um die Lebenserfahrung zu ergänzen.“ Die Fortschritte der Studenten ermöglichten es Hong Ling, die Bedeutung des Weges zur kollaborativen Innovationsimplementierung von wissenschaftlichen Forschungsprojekten zu innovativen Forschungsthemen zu erkennen Mittelschüler.
Autor: Zhang Peng
Text: Zhang Peng Bild: Zhang Peng Herausgeber: Zhang Feiya Herausgeber: Fan Liping
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