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只有消化了的知识才能转化为能力 精选

已有 4143 次阅读 2014-2-23 19:32 |系统分类:观点评述

知识不等于能力,学历更不等于能力,因为有学历不一定有知识(那些在学校昏昏沉沉的学历再高也不会有多少知识),有知识也不一定有能力,只有消化了的知识才能转化为能力。具体还是从几个较为专业的例子谈起。

机械工程和近机械类专业,无论是专科还是本科,无论是研究型大学还是教学型大学,都开设《液压与气压传动技术》这门技术课程。我参加工作后阅读过多本国内编写出版的《液压与气压传动技术》教材,发现教材对若干重要知识未做任何解析,仅有结论性的介绍,由于物理概念不清楚,教材还患有概念性的错误。其后果是,无论是刚毕业的本科生/研究生,还是有丰富实战经验的工程师,常生搬硬套地应用结论,或因不理解物理量之间的制约关系,出现纠缠不清的问题。

1.液体的压力由负载决定。这是液压技术研发和售后服务人员经常用到的定律,但教材对这个重要的定律一笔带过,未做任何理论上和直观上的解析。下面用一幅简图形象和半定量地解析这个定律。


图1


如图1,泵向油缸供油,油缸顶起重物G,根据流体力学最简单的帕斯卡定律,液体压力P×油缸活塞面积A=负载G,由此可知,在活塞直径一定的前提下,液体压力取决于负载G。更形象直观地说,泵向封闭管道注入液体,液体被压缩在闭死的管道中,越憋越死,这样,管道中的压力就会升高,直至某个薄弱环节破裂为主。所以,液压工程师在泵的出口加了一个安全阀,当压力升到设定值时安全阀打开,泄掉多余的液体,保护系统各元件。

与之对应,有些《生理学》书籍介绍血液循环系统时,也说血压取决于心脏(不是说完全取决于心脏),这是力学概念的错误,从力学观点看(不考虑热力学效应),心脏仅仅提供血液流量,不多也不少,如果心脏敞开,对着空气射血,血液根本没有压力(与大气压相等)。不过,力学只是血液循环系统的一个侧面,生命最引人入胜的奥妙不在于此。

2.流过小孔的流量压差公式。如图2,运用流体力学伯努利方程可推导出流过小孔的流量压差公式:

Q=αA(ΔP/ρ)0.5

Q—流量;

α—决定于小孔形状的流量系数;

A—小孔面积;

ΔP—小孔前后两端压差;

ρ—流体密度。


图2


用流量压差公式解决实际问题会遇到谁因谁果的问题,即流量Q和压差ΔP谁决定谁的问题。这需要具体问题具体分析,假如是图3左边所示的液压系统,泵提供的流量全部通过小孔,则压差由流量决定(这里隐含了质量守恒定律);假如是图4右边所示的液压系统,且旁路已开启,泵提供的流量一部分过小孔,一部分通过旁路,各路流量大小随小孔阻力动态地变化,这时,通过小孔的流量Q和压差ΔP之间的关系较为复杂,这是科学网,不做更专业的讨论。


图3


3.纠正一个错误。如图4所示齿轮泵,它的工作原理是:随着齿轮运转,左侧轮齿脱离啮合,容积增大,产生真空,形成吸油区,右侧轮齿进入啮合,容积减少,挤压油液,形成压油区。这个原理是错误的,而且这个错误在国内外教材、论文、专利说明书、企业产品手册到处可见。


图4

按上述原理——“随着齿轮运转,吸油区容积曾大,压油区容积减小”。用数学极限思想,只要齿轮不断运转,吸油区容积将趋于无穷大,压油区容积极限趋于零,这怎么可能?事实情况是,随着齿轮运转,油液经齿槽从吸油区传递到压油区,压油区油液不断增多,而压油区容积又不变,油液被挤压,压力升高,参考前述“液体压力由负载决定”。相反,吸油区油液不断减少,而吸油区容积不变,形成真空,并非吸油区容积不断增大形成真空。

结论:

1.施予学生最有效的训练,莫过于将最基本的原理教给他们(Fung.Y.C语)。基本原理的结论人人皆知,但非人人都有意识,并能灵活、熟练地运用于分析和解决问题。比如说流体力学的帕斯卡定律——“静止液体,压力处处相等”。与“科技前沿”相比,帕斯卡定律是何等的“过时”和简单,我所见所闻,许多人不能熟练地应用,在公司的一次培训课上,我曾向同事详细地解析过帕斯卡原理。

2.能否用简单的方法和原理解决复杂的问题是能力的体现。我亲眼所见,公司三年前(当时我刚入职不久)购买了一台设备,安装调试即出现问题,供货商派出几位技术专家到现场,都未能解决,最终被我们公司的一位机器维修工解决。后来我和这位机器维修工常有来往,他没什么像样的学历,也不懂什么高深的理论,但发现他很善于运用简单的方法,基础的机构学原理分析和解决问题。复杂的方法和原理容易使人一开始就陷入知识体系的细枝末节之中,忽略对问题本质的思考。用简单的方法和原理,从定性或半定量的方法入手,常常使人迅速抓住问题的要害。我指出的《液压与气压传动技术》教材之错误所运用的知识,不超出高中生理解能力,但这么简单的问题,教材却错了几十年。

3.深入的知识更需要理解才能运用。深入的知识更加抽象,离现实更加遥远,更需要理解,并且头脑里应有几个与之对应的直观案例才能灵活运用,否则,只是中看不中用。比如“量纲分析”,“正交试验”,“神经网络”,这些理论用来撰写论文是很中看的,用来解决实际问题就没那么简单了。

注:博文关于《液压》教材的解析和错误的纠正尚未在任何刊物发表,引用需注明出处。

参考文献:

1.赵凯华,定性与半定量物理学[M],高等教育出版社,1991.

2.章宏甲,黄宜等,液压传动[M],机械工业出版社,1999.

3.王积伟,液压传动与控制[M],机械工业出版,2005.

  4.G.R.凯勒著,林其璈,陈燕庆等译,液压系统分析[M],国防工业出版社,1985.





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