Los estudiantes de secundaria entraron en la cabina de simulación del tren de alta velocidad con un proyecto: del 1 al 1.1 también tiene su valor de investigación científica
2024-08-17
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Un tren de alta velocidad de Fuxing va desde la estación de tren de Shanghai Hongqiao hasta la estación de tren de Hangzhou Este. ¿Cómo organizar la velocidad de conducción para minimizar el consumo de energía del tren de alta velocidad? En el Laboratorio de Operación Inteligente de Transporte Ferroviario de la Escuela de Transporte de la Universidad de Tongji, 10 estudiantes de primer año de secundaria se sentaron en una cabina de simulación de trenes de alta velocidad y se transformaron en conductores de trenes de alta velocidad para "conducir" el tren en la línea Shanghai- Ferrocarril interurbano de alta velocidad de Hangzhou para explorar cómo resolver este problema.
Aplicar las fórmulas físicas aprendidas en las clases de la escuela secundaria a situaciones de la vida real para resolver problemas prácticos es el primer desafío que plantea a estos estudiantes de secundaria la Estación de Trabajo de Práctica de Innovación Científica Juvenil de la Escuela de Transporte de la Universidad de Tongji.
Durante las vacaciones de verano, estos 10 estudiantes de primer año de secundaria tuvieron que completar un proyecto de investigación sobre "Análisis de compensación del aumento de la velocidad del ferrocarril de alta velocidad y la reducción del consumo de energía" basado en una integración inmersiva virtual y real. Desde el aprendizaje teórico hasta los experimentos de conducción de simulación virtual y los experimentos prácticos de simulación de conducción, rompe la comprensión inherente de la investigación científica de los estudiantes de secundaria: "Resulta que la investigación científica no se trata solo de explorar avances importantes de 0 a 1. Si podemos comparar Simulaciones, el experimento proporciona datos de referencia para reducir el consumo de energía del tren de alta velocidad y mejorar la conveniencia y el confort de los viajes de los pasajeros, de 1 a 1,1, lo cual también es valioso”.
Encuentra el significado de las fórmulas matemáticas y físicas en la vida.
"¿Qué fuerzas se ejercen sobre el tren de alta velocidad que acelera? ¿Qué fuerzas actúan sobre él?" En la primera clase del proyecto de investigación, Wang Fangsheng, investigador asociado de la Escuela de Transporte de la Universidad de Tongji, tomó la iniciativa. planteando una cuestión mecánica. El análisis de fuerzas y el análisis del trabajo son tipos de preguntas comunes en las clases de física de la escuela secundaria. "¿Estas fuerzas, como la gravedad y la tracción, siempre funcionan?" "¿Son constantes estas fuerzas, como la resistencia del aire y la fricción?" Al mirar la cabina de simulación de trenes de alta velocidad frente a ellos, varios estudiantes de secundaria dudaron: " Este conocimiento se ha aprendido en física, geografía y otras clases en las escuelas secundarias, pero ¿por qué se vuelve complicado aplicarlo en la vida real?
La pequeña pregunta que plantea el tema es el "motivo oculto" de Wang Fangsheng: "Esto es para recordar a los estudiantes que gran parte del conocimiento en el aula es en realidad la base para resolver problemas prácticos y también es el punto de partida de la investigación científica. exploración e innovación. Los principios científicos aprendidos en las aulas de la escuela secundaria, la lógica matemática y los métodos de pensamiento son herramientas clave para resolver problemas prácticos.
Wang Zihan, estudiante de primer año de la escuela secundaria Xuhui, siempre ha tenido un gran interés en la ingeniería y tomó cursos relacionados con la conducción en simulación de transporte en la escuela secundaria. Sin embargo, su primera clase práctica fue algo "imperfecta". Grabó los pasos para iniciar la conducción simulada explicados palabra por palabra por el maestro Wang Fangsheng. Sin embargo, cuando se sentó frente al asiento del conductor y siguió los pasos paso a paso, el "tren" no se movió. "Resulta que los escenarios son diferentes y el conductor necesita ajustar el plan de salida de acuerdo con la situación real". Esto le enseñó a Wang Zihan una lección que es mucho más complicada que la teoría del libro. Fórmulas matemáticas y físicas relevantes, también debe combinar Desarrollar soluciones específicas en entornos reales complejos y en constante cambio.
Los pequeños cambios que mejoran la vida también son el valor de la investigación científica
Cuando estos estudiantes de secundaria ingresan al laboratorio por primera vez para realizar una investigación científica, generalmente tienen un poco de miedo a las dificultades. Sin embargo, a medida que avanza la investigación, a menudo encuentran el entusiasmo para continuar avanzando en la investigación a partir de las preguntas que han generado.
A Zhou Zeru le resultó muy interesante operar el sistema de conducción simulada del tren de alta velocidad, pero cuando pensó en escribir un informe del proyecto, se sintió un poco inseguro y se preguntó si la investigación de su proyecto podría producir resultados "trascendentales". Sin embargo, a medida que avanzaba la investigación, Zhou Zeru siguió teniendo ideas fantásticas: "El límite de velocidad actual de los trenes de alta velocidad es de 350 kilómetros por hora. Si el límite de velocidad del tren se cambia a 250 kilómetros por hora, tendrá un impacto sobre el tiempo de funcionamiento y todos los aspectos de los trenes de alta velocidad. ¿Qué impacto tendrá en el consumo de energía? "Mientras tengan nuevas ideas, el profesor Wang Fangsheng anima a los estudiantes a practicarlas y demostrarlas con valentía en la conducción simulada de trenes de alta velocidad. experimentos.
"Nuestra investigación sobre estos temas no puede acelerar la velocidad de las operaciones ferroviarias de alta velocidad ni mejorar significativamente la situación actual de las operaciones ferroviarias de alta velocidad. ¿Cuál es la importancia de la investigación científica ante las dudas de los estudiantes de secundaria?" director ejecutivo del Laboratorio Clave de Ingeniería de Carreteras y Tráfico del Ministerio de Educación de la Universidad de Tongji, el profesor Hong Ling, subdirector y subdirector ejecutivo del Centro Experimental de Demostración de Enseñanza de Ingeniería del Transporte de Shanghai, dijo sin rodeos que la investigación científica incluye no solo importantes avances teóricos de 0 a 1, pero también esfuerzos sólidos para satisfacer las necesidades de la práctica de la ingeniería y utilizar conclusiones experimentales como referencia para la exploración práctica de los departamentos relevantes, estos son los valores que los investigadores científicos continúan explorando.
Un proyecto de investigación proporciona a los estudiantes de secundaria una lección de experiencia de vida
Basándose en los recursos de enseñanza e investigación científica de la disciplina de primera clase de la ingeniería del transporte, la Estación de Trabajo de Práctica de Ingeniería del Transporte de la Universidad de Tongji ha estado ofreciendo cursos innovadores de práctica de ingeniería a estudiantes de secundaria durante seis años consecutivos, explorando inicialmente la "popularización de la investigación científica". modelo de innovación colaborativa y cultivar estudiantes para aprender de cuestiones científicas interesadas en la investigación científica.
Wang Zihan quiere estudiar el impacto de los factores climáticos en la velocidad y el consumo de energía de los trenes de alta velocidad. Descubrió que, a diferencia de los datos experimentales ideales de los libros de texto, en la vida real los trenes de alta velocidad a menudo se ven afectados por diversos factores como el clima, el terreno e incluso las áreas de conducción. Quería crear un conjunto de datos que pudieran aplicarse en la vida real. La vida real no es tan fácil. "Controlé las variables tanto como pude, pero siempre ocurrían situaciones inesperadas durante cada experimento, y los datos medidos variaban cada vez. Casi colapsé después de los primeros experimentos. Sin embargo, a medida que avanzaba la investigación, descubrió que solo eso". al enfrentar los errores en algunos factores experimentales el experimento podría continuar.
"Para que los estudiantes de secundaria participen en la práctica de proyectos, no sólo es necesario transmitir los conceptos científicos más avanzados, sino más importante, transmitir una forma de pensar sobre la investigación científica. Explorar temas basados en la vida real, no es sólo "Es necesario dominar la teoría del libro, pero también complementar la experiencia de la vida. Una lección que permitió a Hong Ling ver la importancia del camino de implementación de la innovación colaborativa "investigación científica y popularización de la ciencia" desde proyectos de investigación científica hasta temas de investigación innovadores. estudiantes de secundaria.
Autor: Zhang Peng
Texto: Zhang Peng Imagen: Zhang Peng Editor: Zhang Feiya Editor: Fan Liping
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