Alunos do ensino médio entraram na cabine de simulação ferroviária de alta velocidade com um projeto: de 1 a 1.1 também tem valor de pesquisa científica
2024-08-17
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Um trem de alta velocidade Fuxing vai da estação ferroviária Shanghai Hongqiao até a estação ferroviária Hangzhou East. Como organizar a velocidade de condução para minimizar o consumo de energia do trem de alta velocidade? No Laboratório de Operação Inteligente de Trânsito Ferroviário da Escola de Transporte da Universidade de Tongji, 10 alunos do primeiro ano do ensino médio sentaram-se em uma cabine de simulação ferroviária de alta velocidade e se transformaram em maquinistas de alta velocidade para "dirigir" o trem no Shanghai- Ferrovia intermunicipal de alta velocidade de Hangzhou para explorar como resolver este problema.
Aplicar as fórmulas físicas aprendidas nas aulas do ensino médio a situações da vida real para resolver problemas práticos é o primeiro desafio trazido a esses alunos do ensino médio pela Estação de Trabalho de Prática de Inovação Científica Juvenil da Escola de Transporte da Universidade de Tongji.
Durante as férias de verão, esses 10 alunos do primeiro ano do ensino médio tiveram que concluir um projeto de pesquisa sobre "Análise de trade-off do aumento da velocidade ferroviária de alta velocidade e redução do consumo de energia" baseado na integração imersiva virtual e real. Do aprendizado teórico à simulação virtual de experimentos de direção e experimentos práticos de simulação de direção, isso quebra a compreensão inerente da investigação científica dos alunos do ensino médio: "Acontece que a pesquisa científica não se trata apenas de explorar grandes avanços de 0 a 1. Se pudermos comparar através simulações, o experimento fornece dados de referência para reduzir o consumo de energia ferroviária de alta velocidade e melhorar a conveniência e o conforto das viagens dos passageiros, de 1 para 1,1, o que também é valioso.
Encontre o significado das fórmulas matemáticas e físicas na vida
"Que forças são exercidas sobre o trem de alta velocidade? Quais forças estão trabalhando nele?" Na primeira aula do projeto de pesquisa, Wang Fangsheng, pesquisador associado da Escola de Transporte da Universidade de Tongji, assumiu a liderança. levantando uma questão mecânica. A análise de força e a análise de trabalho são tipos de perguntas comuns nas aulas de física do ensino médio. “Essas forças estão sempre trabalhando, como gravidade e tração?” “Essas forças são constantes, como resistência do ar e atrito?” Olhando para a cabine de simulação de trem de alta velocidade na frente deles, vários estudantes do ensino médio hesitaram: “ Esse conhecimento foi aprendido em física, geografia e outras aulas no ensino médio, mas por que se torna complicado aplicá-lo na vida real?”
A pequena questão de atirar tijolos e telhas é o "motivo oculto" de Wang Fangsheng: "Isso é para lembrar aos alunos que muito do conhecimento em sala de aula é na verdade a base para a resolução de problemas práticos e também o ponto de partida para a pesquisa científica, exploração e inovação. Os princípios científicos aprendidos nas salas de aula do ensino médio, a lógica matemática e os métodos de pensamento são ferramentas essenciais para resolver problemas práticos.
Wang Zihan, caloura da Xuhui Middle School, sempre teve um grande interesse em engenharia e fez cursos relacionados à simulação de transporte no ensino médio. No entanto, sua primeira aula prática foi um tanto "imperfeita". Ela registrou os passos para iniciar a condução simulada explicada pelo professor Wang Fangsheng palavra por palavra. Porém, quando ela se sentou na frente do banco do motorista e seguiu os passos passo a passo, o “trem” não se moveu. “Acontece que os cenários são diferentes e o piloto precisa ajustar o plano de partida de acordo com a situação real.” Isso ensinou uma lição a Wang Zihan. A prática é muito mais complicada do que a teoria do livro. fórmulas matemáticas e físicas relevantes, ele também deve combinar Desenvolver soluções direcionadas em ambientes reais complexos e em constante mudança.
Pequenas mudanças que melhoram a vida também são valor da pesquisa científica
Quando esses alunos do ensino médio entram no laboratório pela primeira vez para realizar pesquisas científicas, geralmente ficam com um pouco de medo das dificuldades. Porém, à medida que a pesquisa avança, muitas vezes encontram o entusiasmo para continuar avançando na pesquisa a partir das questões que geraram.
Zhou Zeru achou muito interessante operar o sistema de condução simulada de trens de alta velocidade, mas quando pensou em escrever um relatório do projeto, sentiu-se um pouco inseguro e se perguntou se a pesquisa do projeto poderia produzir resultados "revolucionários". No entanto, à medida que a pesquisa avançava, Zhou Zeru continuou a ter ideias fantásticas: "O limite de velocidade atual dos trens ferroviários de alta velocidade é de 350 quilômetros por hora. Se o limite de velocidade dos trens for alterado para 250 quilômetros por hora, isso terá um impacto sobre o tempo de funcionamento e todos os aspectos dos trens ferroviários de alta velocidade. Que impacto isso terá no consumo de energia "Desde que tenham novas ideias, o professor Wang Fangsheng incentiva os alunos a praticá-las corajosamente e demonstrá-las na condução simulada de trens de alta velocidade? experimentos.
“Nossa pesquisa sobre esses temas não pode acelerar a velocidade da operação ferroviária de alta velocidade nem melhorar significativamente a situação atual da operação ferroviária de alta velocidade. Qual é o significado da pesquisa científica?” diretor executivo do Laboratório Principal de Engenharia Rodoviária e de Tráfego do Ministério da Educação da Universidade de Tongji, Professor Hong Ling, vice-diretor e vice-diretor executivo do Centro de Demonstração de Ensino Experimental de Engenharia de Transportes de Xangai, disse sem rodeios que a pesquisa científica inclui não apenas grandes avanços teóricos de 0 a 1, mas também esforços sólidos para atender às necessidades da prática de engenharia e usar conclusões experimentais para fornecer referência para departamentos relevantes, estes são os valores que os investigadores científicos continuam a explorar.
A pesquisa do projeto proporciona aos alunos do ensino médio uma lição de experiência de vida
Contando com os recursos de ensino e pesquisa científica da disciplina de primeira classe de engenharia de transportes, a Estação de Trabalho de Prática de Engenharia de Transporte da Universidade de Tongji oferece cursos inovadores de prática de engenharia para estudantes do ensino médio por seis anos consecutivos. popularização" modelo de inovação colaborativa para treinar estudantes para aprender com questões científicas. Interessado em pesquisa científica.
Wang Zihan quer estudar o impacto dos fatores climáticos na velocidade e no consumo de energia dos trens ferroviários de alta velocidade. Ela descobriu que, ao contrário dos dados experimentais ideais nos livros didáticos, na vida real, os trens de alta velocidade são frequentemente afetados por vários fatores, como clima, terreno e até mesmo áreas de condução. Ela queria criar um conjunto de dados que pudesse ser aplicado em. a vida real. “Eu controlei as variáveis tanto quanto possível, mas sempre aconteciam situações inesperadas durante cada experimento, e os dados medidos variavam a cada vez. Quase desmaiei após os primeiros experimentos, no entanto, à medida que a pesquisa avançava, ela descobriu apenas isso. enfrentando os erros em alguns fatores experimentais, o experimento poderia continuar.
“Para que os alunos do ensino médio participem da prática do projeto, não devemos apenas transmitir os conceitos científicos mais avançados, mas, mais importante, transmitir uma forma de pensar sobre a pesquisa científica. Para explorar tópicos baseados na vida real, não devemos apenas dominar a teoria dos livros , mas também complementa a experiência de vida. Uma lição.” O progresso dos alunos permitiu a Hong Ling ver a importância do caminho de implementação da inovação colaborativa de “pesquisa científica-científica” de projetos de pesquisa científica a tópicos de pesquisa inovadores para alunos do ensino médio.
Autor: Zhang Peng
Texto: Zhang Peng Foto: Zhang Peng Editor: Zhang Feiya Editor: Fan Liping
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