高中生带着课题进入高铁模拟驾驶舱:1-1.1也有其科研价值。

2024-08-18

复兴高铁列车从上海虹桥火车站开往杭州东站。如何安排行驶速度，最大限度地降低高铁能耗？在同济大学交通学院轨道交通智能运营实验室，10 高一学生坐在高铁模拟驾驶室里，化身高铁司机“驾驶”列车在沪杭城际高速铁路上疾驰，探索如何解决这一问题。

同济大学交通学院青少年科学创新实践工作站将中学课堂学到的物理公式运用到现实生活情境中解决实际问题，给这些高中生带来了第一个挑战。

暑假中，这 10 高一学生要完成《高速铁路速度提升与能耗降低权衡分析》的研究，基于沉浸式虚实融合。从理论学习到虚拟模拟驾驶实验，再到实际驾驶模拟实验，打破了高中生对科学探索的固有认知:“并不是所有的科学研究都是从探索开始的。 0 到 1 如果能够通过模拟对比实验，为降低高铁能耗、提高乘客出行便利性和舒适性提供数据参考， 1 到 1.1，也是有价值的。"

在生活中找出数学、物理和化学公式的意义。

“高速列车疾驰，有什么作用力？哪些力量在为它做功？同济大学交通学院副研究员王芳盛在第一堂课上率先抛出了一个力学问题。在中学物理课上，应力分析和做功分析是常见的问题。"这些力量是否一直在做功，例如重力，驱动力？""这些力是不是一成不变的，比如空气阻力，摩擦？“看着眼前的高铁模拟驾驶室，几个高中生有点犹豫:”这些内容都是在中学物理、地理等课堂上学过的，但为什么在现实生活中使用起来会变得复杂呢？"

抛砖引玉的小问题是王芳盛的“居心不良”，提醒学生，课堂上的很多知识其实是解决实际问题的基础，也是科研探索和创新的开始。科学原理、数学逻辑和中学课堂上学到的思维方法是解决实际问题的关键工具。

徐汇中学一年级学生王子涵对工程一直很感兴趣，在高中选修了交通运输模拟驾驶相关课程，但她的第一堂实践课有些“不完美”。她一字一句地记录了王芳盛老师讲解的模拟驾驶启动步骤。然而，当她坐在驾驶座前，按照操作流程一步一步地实施时，“火车”一动不动。“原来，情况不同，司机需要根据实际情况调整启动计划。“这给王子涵上了一课，实践远比课本上的理论复杂。除了记住相关的数学、物理和化学公式，我们还应该根据复杂的实际环境制定有针对性的解决方案。

让生活更美好的细微变化，也是科研的价值。

这些高中生第一次进入实验室进行科学研究，一般都有点抵触。然而，随着研究的实施，他们通常从自己的问题中找到了不断推进研究的热情。

周泽儒在使用高铁模拟驾驶系统时感到非常有趣，但当他想到写项目报告时，他感到有点不自信。他不知道他的研究能否产生“惊天动地”的效果。然而，随着研究的发展，周泽儒的奇思妙想不断：“目前高铁列车的限速是 350 如果把列车限速改为每小时公里， 250 每小时一公里，会对高铁列车的运行时间、所需能耗产生什么影响？“王芳盛老师只要有新的想法，就鼓励学生在高铁模拟驾驶实验中勇敢地练习和论证。

“我们的这些研究，既不能使高速铁路运行速度迅速提高，也不能大大改善高速铁路运行的现状，科学研究的意义何在？“面对高中生的疑惑，同济大学道路与交通工程教育部重点实验室副主任、上海市交通工程实验教学示范中心常务副主任洪玲教授直言不讳地表示，科学研究既有 0 到 1 理论上的重大突破，也有针对工程实践需要、以实验结论为相关部门提供参考的扎实探索，这些都是科研人员不断探索的价值所在。

研究课题为高中生补充一课生活经验。

依托交通工程一流学科的教学和科研资源，同济大学交通工程实践工作站已连续发展。 6 每年为高中生开设工程创新实践课程，初步探索“科研” - 共同创新的科普方式，培养学生对科学问题的兴趣和对科学研究的兴趣。

王子涵希望研究天气因素对高速列车行驶速度和能耗的影响。她发现，与课本上理想的实验数据不同，在现实生活中，高铁经常受到天气、地形甚至驾驶区域等各种因素的影响。在现实生活中做一组可以使用的研究并不是那么容易的。“我尽力调整变量，但每次实验过程中总会遇到意想不到的情况，每次测试的数据都不一样。经过前几次测试，我几乎崩溃了。”“但是，随着研究的发展，她发现，要使试验继续下去，就必须正视一些试验因素的误差。