在本科教育中使用多个旋转表— a field report

我们的经济实惠的lego lego表’去年使用的是使用的 Diynamics团队。这是我写的访客帖子的重新发布 他们的博客 :

当我们遇到的时候 Dynamics文章 发表后,  托尔  and I ( 默杰姆 )对无尽的可能性非常兴奋,我们看到与像Diynamics旋转桌子这样的经济实惠的工具开放。我们申请了,并获得了基尔大学的“创新教学”项目的资金(1),并建立了四个权力旋转桌(五个,如果您计算为个人使用的那个),我们现在一年多地合作。由于我们在略微不同的上下文中使用它们而不是我们之前描述的,并且还已经修改并添加了一些实验,我以为我会在这里报告它。如果您对我们有任何意见或建议,请联系!

本科教育中的人物表

相反,使用Diynamics旋转表主要用于推广目的,这是我所知道的最常见的应用程序,我们将它们作为常规学士学位级的一部分 “海洋和大气动态”在德国的地理马马尔。我在GFI,挪威的本科教育中获得了大量的经验,但我们只有一个 - 更大的桌子。现在我们有四个可以同时使用!这很好的原因很大:

教练的时间效率

只有一个可用的旋转表,我所使用的典型设置是让小组在一周左右的不同时间进入不同的时间,以便对我做那一周的实验。但这意味着我会花很多时间在实验室里,以及那个时间的大部分时间都在等待旋转桌上的水,以使旋转固体旋转,以及准备时间或清洁,干燥,推迟时间。

当然,等待时间很容易用于讨论即将到来的实验,其中一个“旋转”的水的概念,如何判断一体的水是旋转的还是许多东西。但是那些是不一定必须在每个小学生组的一个教练的环境中讨论的事情,他们也可以在学生团体中讨论,然后在更大的全部内容中讨论。

学生团体之间的交流

在一个桌子和学生团体的设置之后,学生们将写实验室报告,提交他们,然后回来进行下一个实验。虽然我相信学生团体之间存在一些交流(我们有时可以从怪异类似的方式表达群体之间的事情,或通过几个组报告传播的错误),这不是教学设计选择。

然而,现在,当我们在同一房间同时在同一实验中使用学生团体时,在各个组中都有很容易讨论,然后跨组。有许多教学方法可供选择,促进这种交换,例如“思考,配对,分享”,其中学生首先思考一个问题,然后与合作伙伴(或坦克的小组)配对然后,在整个课程中共享并讨论结果。

看到同一实验的许多实现

如果与同时运行的坦克实验结合完成,这些讨论尤为富有成效的一个原因是,即使所有学生组都获得完全相同的指示,同一实验的两种实现也不会看起来。总有一些不同的东西。也许一个坦克比其他坦克脱落,或者有点摇晃,因为有人撞到了桌子中间的旋转。或者用作流动示踪剂的染料具有不同密度的一个组(较少稀释的温度Δ),因此行为不同。或染料放入罐中的不同点,因此显示了流场的不同特征。有这么多的小东西可以和将与实验不同,这是一个很好的学习体验,可以看到不同实现的集合,并讨论边界条件的变化结果看起来不同,而不是看到一个实现和错误地假设这是这个实验总是结果的那种唯一方法。

在同一时间看到许多不同的实验

然后,当然有机会同时在不同的实验中努力,这会降低总准备和旋转时间,使学生能够看到更大种类的实验。它还开辟了学生选择他们想要工作的实验的可能性 - 或者重复他们希望在边界条件下更好地拍摄或修改某些东西的更好的图片或重复旧的实验。这似乎是非常激励!

我们的一群学生在一家坦克举行讨论观察。注意,在背景技术方形罐坐在不同的旋转台上,为下面描述的rossby波实验旋转

为什么我们使用更高壁坦克

与我们在Diynamics旋转桌上使用的坦克形成鲜明对比,我们选择投资一些高壁坦克。

旋转流体动力学的有趣特征是流动变为2D,因此技术上具有浅水层,完全足以给出那些流动的良好表示。如果我们看看海洋的宽高比,而且与流量范围相比,它们实际上非常浅。但很容易看到浅坦克中的2D流动,并假设它是由于坦克的形状,而不是因为流动本身。所以通过俯瞰坦克可以很容易地观察到从侧面的坦克很容易地观察到夸大的第三(深度)尺寸,这有助于驱动家庭,因为这种尺寸有“没有看到”,因为流量真的像理论告诉我们一样这将是。

但是,当然,流量不是2D的情况,然后更高壁箱非常方便。对于一些通过侧面看坦克来发现令人兴奋的事情的实验,请退房 这个博客帖子  over on my blog.

学生使用Ekman底部边界层的实验 - 其中一个实验,真正受益于较大的水深,因为这允许在时间随时间观察边界层的发展。

行星rossby波的实验

我们在我们的Diynamics旋转表上尝试的第一个实验之一是“行星rossby波”实验。我们还没有买我们的圆柱罐(阅读更多关于下面的坦克),所以使用清澈的塑料储物盒非常方便。顺便说一句,这是从侧面看坦克的实验之一,给出了很多有趣的见解!

对于行星rossby波实验,我们需要一个倾斜的底部(在矩形坦克中最容易完成,但我们也在圆柱形罐中的锥形插入件上运行相同的实验)和染色的冰块。当罐处于固体旋转时,将染色的冰块插入罐的浅水“东方”角(确保从坦克的边缘坐得足够远,以便它可以使其自身的轴变得无阻塞)。更多细节 看这个博文,但简而言之:冷熔融水槽,设置一栏旋转水,定期旋转旋转漩涡。 eddies和冰块向西传播。这是一个非常简单而傻瓜的实验,看起来很漂亮!

 行星rossby波在一个带倾斜的底部的方形罐中。

在一个院校展示的讨论会上

1月份,托尔格和我给了一个名为“你应该真的频繁地演奏的研讨会演讲!在教学中使用坦克实验“在我们学院的克里斯科。在摘要中,我们宣布我们将简要介绍我们的项目,然后让人们有机会玩 - 我们所做的。我们一直期待这可能是少数忠诚的朋友在演讲后仍然粘在坦克之后,但我们非常惊讶和兴奋,看看观众中的每个人都想留下来。我们已经建立了四个不同的实验和一个学生在房间后面的学生,我们最终反复运行所有实验,直到我们被踢出房间,因为下一个讲座即将来临开始。看看每个人,学生,博士生,博士,员工,教授,教授真的很有动力 - 真的很兴奋,想了解有关坦克实验的更多信息,讨论观察,修改和实验。这是为了表明,经济实惠的旋转表是每一层教育水平的惊人工具:总有更多的发现!

 我们的研讨会介绍的观众的快照与坦克相互作用。我们同时运行四个实验。

遵循我们的经历

如果您想遵循我们与Diynamics旋转表的经验,请为您提供多种选项:

[编辑:这里我当然是插头这个博客!]

此外,上面的Guest Post中的所有传出链接都是在我自己的博客上发布“教学和海洋学的冒险” //mirjamglessmer.com/blog。我用那个博客作为我自己的存档,并记录我在那里尝试的每件事件,所以你可能想注册电子邮件警报或通过我的推特跟随  @meermini .

除了写下Diynamics旋转表以及我们与那些人一起做什么(你可以确定,如果我和坦克一起玩,你会立即阅读那个博客;-)),我写了很多关于#kitchenoceanography. (这对海洋和气候主题进行了很容易的实验,您可以与家庭物品进行)和 #wavewatching. (一直观察到处各地的海洋物理)。我还写了关于科学沟通问题。

请随时查看这些博客,正如我在一开始的时候写道:如果您对我们有任何意见或建议,请联系。我总是很乐意聊天!

(1)该项目由联邦教育和研究部的资源提供创新教学的资助资助,授予编号:01LP17068。本出版物内容的责任在于作者。