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科技创新 学研结合 ——我校两项课题获评大连市研究性学习优秀成果

日期:2026-01-15

近日,大连市教育局公布了第九批普通高中学生研究性学习优秀成果,我校两项课题《对于硬币在水中的下落姿态的研究》和《根据车流量和人行请求自动调整交通灯模型设计与研究》榜上有名。前者融合了流体力学、数学建模与实验物理学的核心原理,后者结合了计算机编程、传感器技术与交通工程学的实践应用。从最初的问题聚焦到方案的反复迭代,学生团队克服了实地采样数据波动、模型参数优化瓶颈、传感器信号干扰等一系列挑战,在一次次实验与调试中深化了对跨学科知识的综合运用能力,也磨炼了耐心与严谨的科学态度。两项课题的获奖,不仅彰显了我校在科技教育的深入推进与创新人才培养模式上的显著成效,更体现了我校研究性学习领域坚持“学生主体、教师主导、实践驱动、立足生活、探究真知、学以致用的育人特色。学校将研究性学习与STEAM课程及科创比赛深度融合,构建起“问题驱动—项目探究—成果孵化”的全链条支持体系,为后续培养更多具备创新思维与实践精神的学子积累了宝贵经验。

研究性学习的开展,始于科学严谨的选题环节。各年级学生打破学科和班级壁垒,聚焦社会热点、校园生活、科技发展等多个领域,自主组建研究小组。历经选题规划、实地调研、数据分析、成果凝练、汇报展示等多个阶段,在指导教师的全程陪伴下,逐步完成从问题意识到解决方案的系统构建。选题方面涵盖科技、人文、社会服务与可持续发展等多个维度,从“近两年大连气候特征及变化研究调查研究”到“探究焦磷酸二氢二钠对发酵效果的影响”,从“本地非遗文化的传承与创新路径”到“对于硬币在水中的下落姿态的研究” “根据车流量和人行请求自动调整时长的交通灯模型设计与研究”“新能源汽车充电桩的布局合理性调研”展现了学生从真实情境中发现问题、提出问题并运用多学科知识解决问题的综合素养。


我校获奖课题研究过程介绍

课题1:硬币在水中的下落姿态的研究

组长:刘世博(高二12)班)

组员:李亚林(高二10)班) 张越鹏(高二9)班) 孔维浩(高二8)班)

研究过程汇报:

我们的研究始于一个寻常的生活瞬间——向鱼缸投掷硬币时,发现它们难以精准落向目标,且下落的轨迹变幻莫测。这个看似简单的现象激发了我们的好奇:硬币在水中的运动究竟遵循怎样的规律?带着这个问题,我们踏上了为期数月的探究之旅。

选题阶段,我们将日常观察转化为科学问题,明确以“硬币在水中下落姿态”为研究方向。开题答辩中,老师们肯定了课题的生活性与探究价值,同时指出了实验设计的关键不足——人手投掷导致的初始条件不可控。这促使我们重新思考,最终设计制作了简易的硬币释放夹具,实现了实验的标准化,为后续研究奠定了基础。

研究方法上,我们采用实验观察与理论计算相结合的方式。通过系统测量不同硬币的质量、尺寸等参数,计算出雷诺数(Re)与无量纲转动惯量(I*)这两个关键物理量。对比经典流体力学相图,我们成功解释了一元硬币与铝制一分硬币的运动差异,将直观现象上升到理论高度。

团队协作贯穿始终。从最初的共同观察现象、设计实验方案,到后期的数据处理、理论研读与结果分析,每位成员都发挥所长,在思维碰撞中不断完善研究。面对计算复杂、概念抽象等困难,我们通过集体研讨、分工查证、向指导老师求教等方式逐一克服。

最终,我们不仅揭示了硬币运动姿态与Re、I*的对应关系,验证了流体力学的经典理论,更收获了远超知识本身的成长。我们学会了如何将生活灵感转化为科学问题,懂得了严谨的实验设计远比想象的更重要,也体验了从困惑、探索到豁然开朗的完整科研过程。这次研究性学习让我们深刻体会到,科学不在远方,它就藏在每一次用心观察与思考之中。



课题2:根据车流量和人行请求自动调整时长的交通灯模型设计与研究

组长:王佳睿(高二12)班)、周子琳(高二4)班)

组员:尹航(高二12班) 申滢莹(高二12)班) 黄梓菡(高二2)班) 马梓涵(高二8)班) 隋棠(高二7)班) 孙钰淇(高二3)班)

研究过程汇报:

我们小组以城市交通拥堵问题为切入点,围绕“智能调控路口通行效率”开展课题研究。开题阶段,我们通过多渠道文献检索梳理国内外智能交通研究进展,同时深入学校周边主干道、居民区交叉口开展实地调研,精准定位本地路口信号灯配时不合理、人车通行需求失衡等核心痛点,以此锚定研究方向;在开题答辩环节,我们结合评审专家的意见建议,进一步细化实验方案、优化技术路线,最终顺利通过课题评审。

研究过程中,我们综合运用文献研究、实地观测、实验模拟和对比分析等多种科研方法,保障研究的科学性与严谨性。组员依据个人专长明确分工、紧密协作,有序推进硬件搭建与编程调试、车流量数据采集与分析、研究报告撰写与成果可视化展示等关键环节。我们坚持每周召开小组研讨会议,同步研究进展、共同攻克技术难题,在高效协作中不仅加速了课题推进,更切实锻炼了团队沟通协调与问题解决能力。

经过数月的反复试验与打磨,我们成功设计并制作出基于Arduino主控板的智能交通灯模型。该系统搭载红外传感器,可实时精准检测路口车流量变化,同时接入行人过街按钮请求模块,能根据实际通行需求动态调整信号灯时长,实现“车多则绿灯延长、人多则优先放行”的智能调控。多次模拟测试结果表明,相较于传统固定配时信号灯,该模型能有效提升路口车辆通行效率,大幅减少车辆空等时间,同时兼顾行人过街安全与需求,实现人车通行的平衡优化。

通过这次研究性学习,我们不仅将通用技术课堂所学的电子电路、编程控制等知识,以及物理、数学学科的数据分析方法,成功应用于解决真实的城市交通问题,更深刻体会到科学研究“从发现问题到解决问题”的严谨逻辑与实践乐趣。在动手实践中,我们的跨学科知识整合能力显著增强;在团队协作中,我们学会了倾听他人观点、配合完成分工任务;在一次次方案调整与模型迭代中,我们更培养了不怕失败、精益求精的科研探索精神。这段从理论到实践的研究经历,无疑是我们高中生涯中一笔珍贵且难忘的成长财富。


我校研究性学习工作扎实推进,构建起层次分明、协同联动的指导体系。为确保研究方向的科学性,负责教学的金辉副校长亲自统筹部署,为工作开展锚定方向、擘画蓝图;教处辛主任牵头落实,协调各方资源保障项目高效推进;赵秋梅老师担任核心指导教师,全程跟进课题研究的关键环节;各学科教师发挥专业优势,提供专项指导与跨学科融合支持。学校会通过专门课程、专题讲座、分组研讨等形式,指导学生撰写研究方案,明确研究目标、方法与步骤,为后续研究工作筑牢基础全方位助力学生在探究实践中提升核心素养。

在实践调研阶段,学生们走出课堂,化身“小小研究员”,用脚步丈量真知,用双眼发现问题。针对社会类课题,调研小组走进社区、企业、博物馆,通过问卷调查、人物访谈、实地勘察等方式收集一手资料;聚焦科技类课题的团队,则扎根实验室与校园创客空间,开展实验论证、数据模拟与技术攻关。过程中,学生们不仅要面对调研对象不配合、数据采集遇瓶颈等难题,还要学会在团队协作中分工明确、互相补位。有的小组为获取精准数据,反复打磨问卷内容,累计发放问卷超千份;有的团队为验证实验假设,在实验室连续多日进行对比试验。指导老师全程跟进,及时为学生答疑解惑,引导他们运用跨学科知识解决实际问题,让研究过程真正成为锻炼能力、增长见识的过程。

历经数月的潜心研究,各小组进入成果凝练与打磨阶段。学生们对收集到的资料进行分类整理、系统分析,运用统计图表、思维导图等工具呈现研究结论,并结合实际提出具有针对性的建议。从条理清晰的研究报告,到生动直观的演示文稿,再到创意十足的实践模型,每一份成果都凝聚着团队的智慧与汗水。为检验学习成效,学校组织开展研究性学习成果汇报会。汇报现场,各小组代表自信昂扬,通过PPT展示、情景剧演绎、实物演示等多种形式,全面阐述研究背景、过程与成果。评委老师从研究方法、逻辑架构、创新价值等维度进行点评,肯定学生们的探索精神,同时提出改进建议。台下同学认真聆听、积极提问,现场形成了浓厚的学术交流氛围。

我校研究性学习活动,不仅让学生们体验了科学研究的完整流程,更培养了他们发现问题、分析问题、解决问题的能力,增强了团队协作意识与社会责任感。许多学生表示,在研究过程中,自己不仅学到了课堂之外的知识,更懂得了坚持与合作的意义。

在寒假期间,学校鼓励各研究小组利用假期时间深化已有课题或开展短期专项探究,将研究性学习延伸至生活的方方面面。开学后学校还发起“研究性学习成果评比”征集活动,鼓励学生将假期的小发现、小探究以报告或实物模型的形式呈现,评选出的优秀成果在学校公开展示,进一步激发了学生的探究热情。研究性学习在假期延伸,不仅可以让学生们在实践中巩固所学,更让他们学会在生活中持续发现问题、探索答案,真正将“学以致用”的理念融入日常,推动学校的科学教育向纵深发展。

 
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