核酸检测中的“流体力学”、“运筹学”中的配餐问题,这些都被交大老师搬到课堂上

发布时间:2022-06-26 阅读量:1188

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核酸检测中的“流体力学”、“运筹学”中的配餐问题,这些都被交大老师搬到课堂上

       本文转自:周到客户端

       在上海交大的课堂上,老师们将战疫中一个个经典案例融入课堂教学,激励学生对科学研究产生远大抱负。

核酸检测中的“流体力学”

     “为什么日常核酸检测中,防疫人员在做咽拭子时棉签拭子都要抹两三下,并且要滑动比较长的距离呢?”

      在上海交通大学巴黎卓越工程师学院施奇伟开设的《流体力学基础》课程上,核酸检测的过程让施奇伟产生了奇思妙想。

 

       他构思搭建了一个核酸检测中的流体力学数值模拟项目,通过数值模拟计算来解释采样动作与采集粘液量的关系。这样的模式可以让学生通过一个具体的案例来分析流体力学现象,不仅加深了对书本知识的理解,还提高了分析问题、解决问题的能力,并对防疫工作的复杂性能有更深的认识。

       同时,施奇伟老师还引导学生用表面张力、纳维尔斯托克斯方程和开放体系流体力学等概念。

       分析中,学生可充分考虑咽部粘液密度、动力学粘度、表面张力系数,粘液在口咽腔壁的分布、采样毛细现象等因素,模拟计算出咽拭子抹的次数和长度,与采集的粘液量之间的关系。

      “我希望通过这些鲜活的案例,来培养学生勇于探索创新、善于结合实际问题进行思考的科学精神”,施奇伟说。

研发第四代送餐神器

       在交大闭环管理期间,教师志愿者们每天要完成全校3万名学生一日三餐的配送。从私家车到三轮车,再到无人拖车、无人小巴,交大正通过各种方式来完成这个艰巨的任务。

■ 四代送餐神器解析

        电子信息与电气工程学院杨明教授在校内最早挖掘出三轮车作为运输工具,现在正在研发无人“三蹦子”拖车第四代送餐神器。

        考虑到运输力,他与团队策划如何把实验室的无人物流车拼装起来,形成运货的载体,实现了一车拉2000份左右的记录。

      “我希望能通过近期发生的热门话题,让学生们更真切地感受到专业课的魅力。”作为自动化系的老师,杨明在为大二学生讲授《控制导论》课程,他通过案例式的教学,将防疫过程中出现的“送餐模式更替”融入到课程中,激发学生们对后续课程的兴趣。

      “智能车是一个相当复杂的系统,非常符合控制化系统的特点。疫情中,学生封控在宿舍,亲身感受到了无人车送餐带来的好处,所以围绕这个案例来介绍控制系统的基本概念和方法,更具有说服力。”杨明老师说。

 

“运筹学”中体验3万师生的配餐问题

       船舶海洋与建筑工程学院交通运输系教师何红弟则发现一日三餐的配送问题可以与自己授课的《运筹学》课程联系起来。

       “校园3万师生每人三餐的配送可以看作《运筹学》中的线性优化问题,在校老师利用私家车进行每日三餐配送时后备箱的装载可以看作《运筹学》中的背包问题等,私家车、无人小汽车、大巴等不同的配送方式拥有不同的运输能力,这正是《运筹学》中的线性规划问题。” 何老师介绍。

■ 学生课后作业

       在收集学校的配餐素材后,他从《运筹学》课程优化的角度出发,对这些素材进行了梳理,做成案例带进了课堂。

       将身边的配餐问题写成案例带进课堂,可以让学生们意识到所学知识并不“悬空”的,而是从生活中产生提炼,也可以用到生活中对相关问题进行科学的解决和优化,这是课程和知识的价值所在。看到同学们对此感兴趣,何红弟老师又布置了课后作业。

      “我希望学生能独立思考,学以致用,进而对《运筹学》课程产生兴趣。”