3.技术试验方法
(1).优选试验法
运用数理统计的方法,选定若干次典型意义的试验,逻辑地推出全部试验所达到的最佳效果,这种试验方法称为优选试验法。
如:有没有施肥水稻的对比试验、袁隆平的杂交水稻育种成功。
[提问]
还有没有优选试验法的应用?
[教师评析]
优选试验法有很多。比如说我们前面讲到了神舟5号航天飞船,那我们为什么选择了杨利伟做为第一位上天的航天员啊?其实这里也用到了优选试验法,当时一定是在所有的航天员中反复的选择、比较,最后认为杨利伟最合适,所以选他的,对不对?
下面我们来看一看宇航员的一段训练视频“航天员失重训练”。
[提问]
航天员为什么要进行这样的训练啊?
[学生思考讨论]
[教师评析]
因为在太空中是没有空气没有重力的,宇航员在太空时都是处于失重状态的,为了让宇航员很好的适应失重状态,所以要在地球上对宇航员进行失重训练,而这种训练是模拟太空环境来进行的,利用失重飞机完成的。它可以使宇航员感受、体验和熟悉失重环境,在失重的时间里可以做各种试验,如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动,训练太空的出舱活动。
而这种通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法称为:
(2).模拟试验法
通过再现的形式来模拟现实发生情况的方法。如汽车的碰撞试验就可以选用模拟试验法进行试验,在专用的场所模拟现实中的撞车事故,以考察汽车的性能。采用这种方法进行试验,可以减小风险,提高效率。模拟试验法还可以通过缩小(放大)比例来模拟所设计的现场效果。
[案例分析]
汽车碰撞试验、汽车安全气囊、大坝水利试验、飞行器的风洞试验、船舶的船体试验;
[提问]
在汽车碰撞试验中为什么要用模拟人试验呢?
[学生思考讨论]
用模拟人试验可以检测在事故发生时对撞击人体造成的伤害,从而总结经验,改善汽车的安全性能设计,降低事故风险。
同学们前面我们看了航天员失重训练的视频,现在我们再来看看凤凰号火星探测器模拟登陆动画。
[提问]
这段视频是真实发生的吗?
[学生思考讨论]
[教师评析]
对,我们暂时还无法直接把火星探测器登陆的视频拍下来,可是我们可以利用计算机技术来虚拟实现,这就是我们要学习的第三个试验方法。
(3).虚拟试验法
利用计算机技术来虚拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法称为虚拟试验法。
除了刚才我们看到的凤凰号火星探测器模拟登陆动画外,还有虚拟人等采用了虚拟试验法。视频:神州七号发射及太空行走3D虚拟场景。
[提问]
采用虚拟试验方法比传统的方法有什么好处?
[教师评析]
帮助学生一起总结出,采用虚拟试验技术,很多试验可以在计算机上完成,大大缩短研制周期与研制经费。虚拟人——研究者利用来源于自然人的解剖信息和生理信息,集成虚拟的数字化人体信息资源,经计算机模拟构造出虚拟人,可以开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。
[提问]
同学们我想大家应该都知道,要成为一个宇航员不容易,要经过层层的选拔,选拔成为宇航员后还要经过很多高强度的体能训练。宇航员的训练远比我们想象的艰苦,有些训练甚至让人难以忍受。当初苏联宇航员在一年内,要骑自行车1000公里,滑雪3000公里,越野跑步200多公里。当年美国的宇航员登月前要穿几十千克重的宇航服,在炎热的佛罗里达沙漠中,每天行走二三十千米,而今我国的宇航员也在进行高强度的训练。请问为什么他们要进行这么多高强度的训练啊?
[学生思考讨论]
[教师评析]
宇航员进行这么多高强度的训练,是为了让他们在执行太空任务时能更好适应太空的环境,并能很好的处理各种突发事件。而在技术试验中通过扩大和强化试验对象的作用,以提高试验效率的方法称为:
(4).强化试验法
通过扩大和强化试验对象的作用,以提高试验效率的方法。汽车道路强化腐蚀试验、高温高湿试验、盐水搓板路试验、强化坏路行驶试验……
[提问]
在前面我们讲到了宇航员要进行“失重训练”。同学们失重训练的这个环境在我们地球上本来有没有?
[教师评析]
这种失重的环境实际上是我们模拟的太空环境,是不是也可以说是把太空的环境移植到了地球?而这种移植也是一种技术试验方法。
(5).移植试验法
在相互有差异的事物之间,将某些共同相关的因素从一物移植到另一物进行试验的方法。农作物的嫁接或移植试验(如橘子从长江以南移植到长江以北的种植试验。这就是一种非常典型的移植试验)。
[提问]同学们还知道些什么样的移植试验法的应用?
[教师提示]西瓜移植试验、小白鼠、用动物试验非典疫苗。
马上行动:某同学对所制做的座椅根据测试内容设计了相应的试验方法,请你用线将二者连起来。
测试内容 试验方法
稳定性 亲自坐在椅子上感受一下
舒适度 放一些重物在椅子上,看是否能承受
结构强度 用手左右晃一晃,看是否稳固
小结:
从以上的试验中我们知道,技术试验是从多方面多角度地检验材料、产品性能的技术手段,试验方法也不局限于上面提到的5种方法,除了我们刚才所学的以外还有创新转化试验法、中间试验法、工业试验法、析因试验法等。以后同学也可以在自己的实践中学习和总结其他更多的试验方法。
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