基于超聲波測厚儀的開放式實驗研究

喬繼彤 舒暢 華東理工大學機械與動力工程學院，上海 200237

基于超聲波測厚儀的開放式實驗研究

喬繼彤 舒暢 華東理工大學機械與動力工程學院，上海 200237

本文探討了超聲波測厚儀的開放式實驗的組織方式，實驗內容，實驗效果,為開放式實驗教學做出了有益的探索。

開放式實驗；超聲波；測厚儀

the opening experiment；ultrasonic；thickness gauge

實驗教學是培養學生創新精神和創新能力的重要教學環節。常規的實驗教學是在教學計劃規定的有限時間內進行的,首先由教師對實驗內容進行詳細講解,然后學生“照方抓藥”,學生很少創造性地改變實驗步驟或對實驗條件進行多種嘗試。在這種相對封閉的實驗模式中,學生始終處于被動地位。實驗本身缺乏吸引力,易挫傷學生進行實驗的積極性和主動性,限制了學生求知激情和創造性思維[1]。所謂開放式的實驗即是從培養學生創新思維和創新意識出發,結合理論課針對某項或某個領域有關的問題,采用科學思維方法,大膽設計,進行開放式教學的一種模式[2]?！伴_放式、研究性”實驗教學模式，是基于教師在教學過程中對實驗教學的研究而形成的,通過對實驗課程內容、實驗教學方法、實驗課堂活動以及實驗管理等進行研究性的科學設計, 激活學生自主學習和探究的動機,從而引導學生的研究性實驗學習, 將教師的研究性實驗教學與學生的研究性實驗學習有機結合,培養學生的探究興趣, 強調理論知識應用于實際,鼓勵學生選擇與課程內容相關的課題進行研究,培養學生在實踐過程中獲取新知識、激發創造力和創新能力,同時培養學生嚴謹的科學作風,相互合作的團隊精神, 提高學生自身的綜合素質和在社會中的競爭力[3]。

然而我們關注的重點是“開放”二字，它是這一教學模式的基礎,“開放”是指時間開放、空間開放、項目開放、試劑和儀器開放, 這樣, 學生有了主動權, 可以不受時間、空間和儀器設備及實驗項目的限制, 自主設計實驗, 自主探究科學問題。從拿到實驗儀器的那天開始，學生可以隨時安排自己的時間進行實驗，可以隨時尋找時間來熟悉儀器和使用方法，可以盡情地尋找自己身邊感興趣的對象進行實驗，不但豐富自己的課外生活，同時也增加了自己對于實驗研究的認識程度。

1 超聲波測厚儀的開放式實驗

超聲波測厚儀可用在工業生產領域中對鋼材厚度的測量，可以對生產設備中各種管道和壓力容器進行監測，監測它們在使用過程中受腐蝕后的減薄程度，還可以對各種零件作精確測量?？蓮V泛應用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領域。超聲波測厚儀的開放式實驗的目的：(1）了解儀器的原理和使用方法，(2)學習采用超聲波測厚儀測厚度的方法。(3）培養學生自選試件，自行確定測試方案和獨立測試和分析的能力。

開放性實驗過程中是指導教師和學生教學相長的過程，對指導教師和學生的要求比一般專業實驗要高。體現在：(1）要確定適合的課題，在本實驗中是儀器的了解和使用，由于儀器是便攜式的，適于作為研究課題。(2）要做過程指導，對學生的綜合素質進行培養。開放實驗要延續一段時間，要對學生的工作計劃進行監督。實驗的時間跨度很長，學生必須在每周安排出一定的時間來進行這項實驗，哪怕真的認為已經無法再把這個實驗做得更好，也必須騰出時間來操作一番。這是一種對于以往實驗教學的認同一面，開放式的實驗最強勢一面在于“開放”，最薄弱的環節也在于“開放”，對于有心的同學，開放是一種推動力；對于無心的同學來說，這就是一種資源浪費。

在開放性實驗的指導過程中，指導教師對學生的指導工作包括：首先是明確實驗任務，這個階段是指導教師對學生的指導階段。指導教師要簡單地介紹實驗的背景和要求。學生應該達到哪些研究目標，完成那些工作。在學生完成實驗的過程中，指導教師要做到定時檢查，及時解答學生提出的問題，雖然這個階段學生是主體，主要是學生來完成，但是指導教師的作用是不能忽視的。當實驗按時完成后，指導教師負責對學生的工作進行評估，并給出最后意見和建議。

作為開放式實驗，參與的學生需要解決的問題包括：了解儀器的使用方法，自主選擇試件，獨立發現和解決實驗中的問題，最后還要完成實驗報告。第一階段可以涵蓋3個方面：第一即是查閱文獻，學生通過到圖書館，或者是在網上瀏覽，找到能幫助自己的內容，這樣實驗就能夠進一步發展。第二，可以在課外時間，讓有興趣的同學一起來探討學習，一個人的力量固然是有限，思維也無法完全發散，有了同學們的集思廣益，這樣實驗內容會更加豐富。第三，當然是向老師請教了，這也是有效的方法。

第二階段是自主選擇試件，由于開放式實驗，實驗器材和地點的選擇十分隨機，充滿了趣味性，但是卻不失實驗的嚴謹性。生活上的物件，例如榔頭，啞鈴，電風扇的葉片，名片盒之類的所有可見能測物件都可以作為研究對象。

第三階段是自主實驗階段，主要是按儀器說明書操作，培養操作儀器的實驗技能。比如測試的姿勢對實驗的結果有影響。這需要不斷地摸索。另外，一般只能查閱資料了解某種金屬中的聲速，當不能正確的知道所測物件的準確的聲速時怎么辦？學生就要考慮如何確定聲波在被測試件中的實際速度。比如用游標卡尺測出工件的厚度，再用測厚儀來測出了聲速。

第四階段是總結提高階段，進行綜合的回顧和資料整合，對之前的實驗所得的知識、結論和技巧進行分析和探討，得到升華，并從中獲益，增長自己的能力，這才是開放式實驗的目的。

2 結論

學生在開放式實驗項目設計中,通過查資料、選項目、做實驗、找方法、論文、做研究等系統的訓練、親身體驗和學習,能大幅度地提高他們對獲取信息及處理信息的能力, 通過實踐還可以使學生綜合運用所學過的知識,進行跨學科、跨領域的學習, 有利于進一步激發起他們的學習興趣, 提高他們的思維能力和創新欲望。

本文通過基于超聲波測厚儀的開放式實驗研究，做了有益的探索和嘗試。繼續研究和探索有效地開放式實驗教學方式,實現實驗室開放的持續穩定發展,對于高校實驗教學提高教學質量、教學效率和學生的實驗水平必將起到有力的推動作用。

[1]霍文蘭.高校實行開放式實驗教學存在的問題及對策[J].榆林學院學報,2010,20(2):106～107.

[2]金顯春.化學開放式實驗教學在普通化學課中的探索[J].化學教育,2008, 31(10) :55～56.

[3]王金發等.“開放式、研究性”實驗教學模式的創立與實踐[J].高等理科教育,2006, 76(6):97 ～100

The Open Experimental Research Based on the Ultrasonic Thickness Gauge

Qiao Jitong Shu Chang(East China University Of Science And Technology Shanghai 200237)

This paper discusses the organized way, the content and the effect of the ultrasonic thickness gauge of the open experiment.Make beneficial exploration for the opening experiment teaching.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.125