고등학생들이 프로젝트를 가지고 고속철도 시뮬레이션 조종석에 들어섰습니다. 1에서 1.1까지 또한 과학적 연구 가치가 있습니다.
2024-08-17
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푸싱(Fuxing) 고속열차는 상하이 훙차오 기차역에서 항저우 동역까지 운행합니다. 고속열차의 에너지 소비를 최소화하기 위해 주행 속도를 조정하는 방법은 무엇입니까? 통지대학교 교통대학 철도교통지능운영연구실에서는 고등학생 10명을 고속철도 모의 운전석에 태우고 고속철도 운전사로 변신해 상하이-상하이에서 열차를 '운전'하는 실험을 진행했다. 항저우 도시간 고속철도는 이 문제를 해결하는 방법을 모색합니다.
중학교 수업에서 배운 물리 공식을 실제 상황에 적용하여 실질적인 문제를 해결하는 것은 통지대학교 교통대학의 청소년 과학 혁신 실습 워크스테이션이 고등학생들에게 주는 첫 번째 과제입니다.
여름방학 동안 이들 10명의 고등학생들은 몰입형 가상과 현실의 통합을 기반으로 한 '고속철도 속도 증가와 에너지 소비 감소의 상충관계 분석'에 관한 연구 프로젝트를 완료해야 했습니다. 이론적 학습부터 가상 시뮬레이션 운전 실험, 실제 운전 시뮬레이션 실험에 이르기까지 고등학생의 과학적 탐구에 대한 본질적인 이해를 깨뜨립니다. 이번 실험은 고속철도 에너지 소비를 줄이고 승객의 여행 편의성과 편안함을 1에서 1.1로 향상시키기 위한 데이터 참고 자료를 제공하는 것도 가치 있는 일입니다.”
인생에서 수학적, 물리적 공식의 의미를 찾아보세요
"빠르게 달리는 고속열차에는 어떤 힘이 작용하고 있나요? 어떤 힘이 작용하고 있나요?" 연구 프로젝트의 첫 번째 수업에서는 공지대학교 교통대학 부연구원인 왕팡성(Wang Fangsheng)이 주도했다. 기계적인 질문을 제기합니다. 힘 분석과 작업 분석은 중학교 물리학 수업에서 흔히 볼 수 있는 문제 유형입니다. "이런 힘은 중력이나 견인력 같은 일을 하는 걸까요?" "공기 저항이나 마찰력 같은 힘은 항상 일정한 걸까요?" 눈앞의 고속철도 시뮬레이션 운전석을 바라보던 고등학생 몇 명이 머뭇거렸습니다. 이런 지식은 중학교 때 물리, 지리 등의 수업에서 배웠는데, 실생활에 적용하려면 왜 복잡해지는 걸까요?”
벽돌과 타일을 던지는 작은 질문은 Wang Fangsheng의 "숨은 동기"입니다. "이것은 학생들에게 교실의 많은 지식이 실제로 실제 문제를 해결하는 기초이며 과학 연구의 출발점이기도 함을 상기시키는 것입니다. 탐구와 혁신. 중학교 교실에서 배운 과학적 원리, 수학적 논리와 사고방식은 실질적인 문제를 해결하는 핵심 도구입니다."
쉬후이 중학교 1학년인 왕지한(Wang Zihan)은 항상 공학에 큰 관심을 갖고 고등학교 때 교통 시뮬레이션 운전 관련 과목을 수강했지만 첫 실습 수업은 다소 '불완전'했습니다. 그녀는 왕팡성(Wang Fangsheng) 선생님이 설명하는 모의 운전을 시작하기 위한 단계를 한마디로 녹음했지만, 운전석 앞에 앉아 단계를 따라가자 '기차'는 움직이지 않았습니다. "시나리오가 다르기 때문에 운전자는 실제 상황에 따라 출발 계획을 조정해야 합니다." 이것은 Wang Zihan에게 책에 있는 이론을 기억하는 것 외에도 훨씬 더 복잡한 교훈을 가르쳤습니다. 관련 수학적, 물리적 공식을 결합하여 복잡하고 끊임없이 변화하는 실제 환경에서 목표 솔루션을 개발해야 합니다.
삶을 더 좋게 만드는 작은 변화도 과학연구의 가치입니다.
고등학생들은 과학 연구를 위해 처음으로 실험실에 들어갈 때 어려움을 조금 두려워하지만, 연구가 진행됨에 따라 자신이 제기한 질문에서 계속 연구를 진행하려는 열정을 찾는 경우가 많습니다.
Zhou Zeru는 고속철도 모의 주행 시스템을 운영할 때 매우 흥미로웠지만 프로젝트 보고서 작성을 고려할 때 약간 자신감이 없었고 자신의 프로젝트 연구가 "지옥 같은" 결과를 낳을 수 있을지 궁금했습니다. 그러나 연구가 진행됨에 따라 Zhou Zeru는 "현재 고속철도 열차의 제한 속도는 시속 350km입니다. 열차 속도 제한을 시속 250km로 변경하면 영향을 미칠 것입니다. 고속철도 열차의 운행 시간과 모든 측면에 대해 설명합니다. "새로운 아이디어가 있는 한 Wang Fangsheng 교사는 학생들이 고속철도 모의 운전에서 이를 용감하게 연습하고 시연하도록 격려합니다. 실험.
"이러한 주제에 대한 우리의 연구는 고속철도 운행 속도를 높일 수도 없고 현재의 고속철도 운행 상황을 크게 개선할 수도 없습니다. 과학 연구의 의의는 무엇입니까?" 고등학생들의 의구심에 직면한 통지대학교 교육부 도로 교통 공학 핵심 연구소 전무이사 상하이 교통 공학 실험 교육 시범 센터 부소장 겸 전무이사인 Hong Ling 교수는 과학 연구에는 중요한 이론적 돌파구뿐만 아니라 중요한 이론적 돌파구도 포함된다고 솔직하게 말했습니다. 0에서 1까지, 그러나 엔지니어링 실무의 요구 사항을 충족하고 실험적 결론을 사용하여 관련 부서에 참고 자료를 제공하려는 견고한 노력은 과학 연구자들이 계속해서 탐구하는 가치입니다.
프로젝트 연구를 통해 고등학생에게 인생 체험 수업 제공
통지대학교 교통공학 실습 워크스테이션은 일류 교통공학 분야의 교육 및 과학 연구 자원을 바탕으로 6년 연속 고등학생들에게 혁신적인 공학 실습 과정을 제공하고 있습니다. 대중화' 협력적 혁신 모델을 통해 학생들이 과학적 문제로부터 배울 수 있도록 훈련합니다. 과학 연구에 관심이 있습니다.
Wang Zihan은 기상 요인이 고속철도 열차의 속도와 에너지 소비에 미치는 영향을 연구하려고 합니다. 그녀는 교과서에 나오는 이상적인 실험 데이터와 달리 현실에서는 고속열차가 날씨, 지형, 운전 지역 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는 경우가 많다는 사실을 발견했습니다. 실제 생활은 그렇게 쉽지 않습니다. "변수를 최대한 통제했지만, 실험할 때마다 항상 예상치 못한 상황이 발생했고, 측정된 데이터도 매번 달랐습니다. 처음 몇 번의 실험 후에는 거의 무너질 뻔했습니다. 그러나 연구가 진행되면서 그녀는 그 사실을 알게 되었습니다." 일부 실험 요소의 오류를 직시하면 실험을 계속할 수 있습니다.
"고등학생이 프로젝트 실습에 참여하려면 가장 앞선 과학적 개념을 전달해야 할 뿐만 아니라, 더 중요하게는 과학 연구에 대한 사고 방식을 전달해야 합니다. 실생활에 기반한 주제를 탐색하려면 책 이론을 마스터하는 것뿐만 아니라 , 또한 생활 경험을 보충합니다.” 학생들의 발전을 통해 Hong Ling은 과학 연구 프로젝트에서 중학생을 위한 혁신적인 연구 주제에 이르기까지 “과학적 연구-과학 대중화” 공동 혁신 구현 경로의 중요성을 볼 수 있었습니다.
저자: 장펑
글: Zhang Peng 사진: Zhang Peng 편집자: Zhang Feiya 편집자: Fan Liping
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