基于超聲波測(cè)厚儀的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)研究

喬繼彤 舒暢 華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200237

基于超聲波測(cè)厚儀的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)研究

喬繼彤 舒暢 華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200237

本文探討了超聲波測(cè)厚儀的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的組織方式，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)效果,為開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)做出了有益的探索。

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)；超聲波；測(cè)厚儀

the opening experiment；ultrasonic；thickness gauge

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的有限時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的,首先由教師對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解,然后學(xué)生“照方抓藥”,學(xué)生很少創(chuàng)造性地改變實(shí)驗(yàn)步驟或?qū)?shí)驗(yàn)條件進(jìn)行多種嘗試。在這種相對(duì)封閉的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街?學(xué)生始終處于被動(dòng)地位。實(shí)驗(yàn)本身缺乏吸引力,易挫傷學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性,限制了學(xué)生求知激情和創(chuàng)造性思維[1]。所謂開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)即是從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)出發(fā),結(jié)合理論課針對(duì)某項(xiàng)或某個(gè)領(lǐng)域有關(guān)的問(wèn)題,采用科學(xué)思維方法,大膽設(shè)計(jì),進(jìn)行開(kāi)放式教學(xué)的一種模式[2]?！伴_(kāi)放式、研究性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，是基于教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究而形成的,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)課堂活動(dòng)以及實(shí)驗(yàn)管理等進(jìn)行研究性的科學(xué)設(shè)計(jì), 激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究的動(dòng)機(jī),從而引導(dǎo)學(xué)生的研究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí), 將教師的研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生的研究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣, 強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際,鼓勵(lì)學(xué)生選擇與課程內(nèi)容相關(guān)的課題進(jìn)行研究,培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中獲取新知識(shí)、激發(fā)創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),相互合作的團(tuán)隊(duì)精神, 提高學(xué)生自身的綜合素質(zhì)和在社會(huì)中的競(jìng)爭(zhēng)力[3]。

然而我們關(guān)注的重點(diǎn)是“開(kāi)放”二字，它是這一教學(xué)模式的基礎(chǔ),“開(kāi)放”是指時(shí)間開(kāi)放、空間開(kāi)放、項(xiàng)目開(kāi)放、試劑和儀器開(kāi)放, 這樣, 學(xué)生有了主動(dòng)權(quán), 可以不受時(shí)間、空間和儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的限制, 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 自主探究科學(xué)問(wèn)題。從拿到實(shí)驗(yàn)儀器的那天開(kāi)始，學(xué)生可以隨時(shí)安排自己的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以隨時(shí)尋找時(shí)間來(lái)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(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不但豐富自己的課外生活，同時(shí)也增加了自己對(duì)于實(shí)驗(yàn)研究的認(rèn)識(shí)程度。

1 超聲波測(cè)厚儀的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)

超聲波測(cè)厚儀可用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)鋼材厚度的測(cè)量，可以對(duì)生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)它們?cè)谑褂眠^(guò)程中受腐蝕后的減薄程度，還可以對(duì)各種零件作精確測(cè)量?？蓮V泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。超聲波測(cè)厚儀的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的目的：(1）了解儀器的原理和使用方法，(2)學(xué)習(xí)采用超聲波測(cè)厚儀測(cè)厚度的方法。(3）培養(yǎng)學(xué)生自選試件，自行確定測(cè)試方案和獨(dú)立測(cè)試和分析的能力。

開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是指導(dǎo)教師和學(xué)生教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程，對(duì)指導(dǎo)教師和學(xué)生的要求比一般專業(yè)實(shí)驗(yàn)要高。體現(xiàn)在：(1）要確定適合的課題，在本實(shí)驗(yàn)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(guò)程指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)要延續(xù)一段時(shí)間，要對(duì)學(xué)生的工作計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)督。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間跨度很長(zhǎng)，學(xué)生必須在每周安排出一定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，哪怕真的認(rèn)為已經(jīng)無(wú)法再把這個(gè)實(shí)驗(yàn)做得更好，也必須騰出時(shí)間來(lái)操作一番。這是一種對(duì)于以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)同一面，開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)最強(qiáng)勢(shì)一面在于“開(kāi)放”，最薄弱的環(huán)節(jié)也在于“開(kāi)放”，對(duì)于有心的同學(xué)，開(kāi)放是一種推動(dòng)力；對(duì)于無(wú)心的同學(xué)來(lái)說(shuō)，這就是一種資源浪費(fèi)。

在開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)過(guò)程中，指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)工作包括：首先是明確實(shí)驗(yàn)任務(wù)，這個(gè)階段是指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)階段。指導(dǎo)教師要簡(jiǎn)單地介紹實(shí)驗(yàn)的背景和要求。學(xué)生應(yīng)該達(dá)到哪些研究目標(biāo)，完成那些工作。在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，指導(dǎo)教師要做到定時(shí)檢查，及時(shí)解答學(xué)生提出的問(wèn)題，雖然這個(gè)階段學(xué)生是主體，主要是學(xué)生來(lái)完成，但是指導(dǎo)教師的作用是不能忽視的。當(dāng)實(shí)驗(yàn)按時(shí)完成后，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生的工作進(jìn)行評(píng)估，并給出最后意見(jiàn)和建議。

作為開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，參與的學(xué)生需要解決的問(wèn)題包括：了解儀器的使用方法，自主選擇試件，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，最后還要完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。第一階段可以涵蓋3個(gè)方面：第一即是查閱文獻(xiàn)，學(xué)生通過(guò)到圖書館，或者是在網(wǎng)上瀏覽，找到能幫助自己的內(nèi)容，這樣實(shí)驗(yàn)就能夠進(jìn)一步發(fā)展。第二，可以在課外時(shí)間，讓有興趣的同學(xué)一起來(lái)探討學(xué)習(xí)，一個(gè)人的力量固然是有限，思維也無(wú)法完全發(fā)散，有了同學(xué)們的集思廣益，這樣實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)更加豐富。第三，當(dāng)然是向老師請(qǐng)教了，這也是有效的方法。

第二階段是自主選擇試件，由于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材和地點(diǎn)的選擇十分隨機(jī)，充滿了趣味性，但是卻不失實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。生活上的物件，例如榔頭，啞鈴，電風(fēng)扇的葉片，名片盒之類的所有可見(jiàn)能測(cè)物件都可以作為研究對(duì)象。

第三階段是自主實(shí)驗(yàn)階段，主要是按儀器說(shuō)明書操作，培養(yǎng)操作儀器的實(shí)驗(yàn)技能。比如測(cè)試的姿勢(shì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)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(dāng)不能正確的知道所測(cè)物件的準(zhǔn)確的聲速時(shí)怎么辦？學(xué)生就要考慮如何確定聲波在被測(cè)試件中的實(shí)際速度。比如用游標(biāo)卡尺測(cè)出工件的厚度，再用測(cè)厚儀來(lái)測(cè)出了聲速。

第四階段是總結(jié)提高階段，進(jìn)行綜合的回顧和資料整合，對(duì)之前的實(shí)驗(yàn)所得的知識(shí)、結(jié)論和技巧進(jìn)行分析和探討，得到升華，并從中獲益，增長(zhǎng)自己的能力，這才是開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的目的。

2 結(jié)論

學(xué)生在開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,通過(guò)查資料、選項(xiàng)目、做實(shí)驗(yàn)、找方法、論文、做研究等系統(tǒng)的訓(xùn)練、親身體驗(yàn)和學(xué)習(xí),能大幅度地提高他們對(duì)獲取信息及處理信息的能力, 通過(guò)實(shí)踐還可以使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí),進(jìn)行跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的學(xué)習(xí), 有利于進(jìn)一步激發(fā)起他們的學(xué)習(xí)興趣, 提高他們的思維能力和創(chuàng)新欲望。

本文通過(guò)基于超聲波測(cè)厚儀的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)研究，做了有益的探索和嘗試。繼續(xù)研究和探索有效地開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平必將起到有力的推動(dòng)作用。

[1]霍文蘭.高校實(shí)行開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].榆林學(xué)院學(xué)報(bào),2010,20(2):106～107.

[2]金顯春.化學(xué)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)在普通化學(xué)課中的探索[J].化學(xué)教育,2008, 31(10) :55～56.

[3]王金發(fā)等.“開(kāi)放式、研究性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)立與實(shí)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