喬繼彤 舒暢 華東理工大學(xué)機械與動力工程學(xué)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(xué)機械與動力工程學(xué)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(nèi)容，實驗效果,為開放式實驗教學(xué)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(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)的實驗教學(xué)是在教學(xué)計劃規(guī)定的有限時間內(nèi)進行的,首先由教師對實驗內(nèi)容進行詳細(xì)講解,然后學(xué)生“照方抓藥”,學(xué)生很少創(chuàng)造性地改變實驗步驟或?qū)嶒灄l件進行多種嘗試。在這種相對封閉的實驗?zāi)Ｊ街?學(xué)生始終處于被動地位。實驗本身缺乏吸引力,易挫傷學(xué)生進行實驗的積極性和主動性,限制了學(xué)生求知激情和創(chuàng)造性思維[1]。所謂開放式的實驗即是從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識出發(fā),結(jié)合理論課針對某項或某個領(lǐng)域有關(guān)的問題,采用科學(xué)思維方法,大膽設(shè)計,進行開放式教學(xué)的一種模式[2]?！伴_放式、研究性”實驗教學(xué)模式，是基于教師在教學(xué)過程中對實驗教學(xué)的研究而形成的,通過對實驗課程內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗課堂活動以及實驗管理等進行研究性的科學(xué)設(shè)計, 激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究的動機,從而引導(dǎo)學(xué)生的研究性實驗學(xué)習(xí), 將教師的研究性實驗教學(xué)與學(xué)生的研究性實驗學(xué)習(xí)有機結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣, 強調(diào)理論知識應(yīng)用于實際,鼓勵學(xué)生選擇與課程內(nèi)容相關(guān)的課題進行研究,培養(yǎng)學(xué)生在實踐過程中獲取新知識、激發(fā)創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力,同時培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),相互合作的團隊精神, 提高學(xué)生自身的綜合素質(zhì)和在社會中的競爭力[3]。

然而我們關(guān)注的重點是“開放”二字，它是這一教學(xué)模式的基礎(chǔ),“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(xué)生有了主動權(quán), 可以不受時間、空間和儀器設(shè)備及實驗項目的限制, 自主設(shè)計實驗, 自主探究科學(xué)問題。從拿到實驗儀器的那天開始，學(xué)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(rèn)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(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中對鋼材厚度的測量，可以對生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進行監(jiān)測，監(jiān)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(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個領(lǐng)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(xué)習(xí)采用超聲波測厚儀測厚度的方法。(3）培養(yǎng)學(xué)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(dǎo)教師和學(xué)生教學(xué)相長的過程，對指導(dǎo)教師和學(xué)生的要求比一般專業(yè)實驗要高。體現(xiàn)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(dǎo)，對學(xué)生的綜合素質(zhì)進行培養(yǎng)。開放實驗要延續(xù)一段時間，要對學(xué)生的工作計劃進行監(jiān)督。實驗的時間跨度很長，學(xué)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(rèn)為已經(jīng)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(xué)的認(rèn)同一面，開放式的實驗最強勢一面在于“開放”，最薄弱的環(huán)節(jié)也在于“開放”，對于有心的同學(xué)，開放是一種推動力；對于無心的同學(xué)來說，這就是一種資源浪費。

在開放性實驗的指導(dǎo)過程中，指導(dǎo)教師對學(xué)生的指導(dǎo)工作包括：首先是明確實驗任務(wù)，這個階段是指導(dǎo)教師對學(xué)生的指導(dǎo)階段。指導(dǎo)教師要簡單地介紹實驗的背景和要求。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)生完成實驗的過程中，指導(dǎo)教師要做到定時檢查，及時解答學(xué)生提出的問題，雖然這個階段學(xué)生是主體，主要是學(xué)生來完成，但是指導(dǎo)教師的作用是不能忽視的。當(dāng)實驗按時完成后，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)對學(xué)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(xué)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(fā)現(xiàn)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(xué)生通過到圖書館，或者是在網(wǎng)上瀏覽，找到能幫助自己的內(nèi)容，這樣實驗就能夠進一步發(fā)展。第二，可以在課外時間，讓有興趣的同學(xué)一起來探討學(xué)習(xí)，一個人的力量固然是有限，思維也無法完全發(fā)散，有了同學(xué)們的集思廣益，這樣實驗內(nèi)容會更加豐富。第三，當(dāng)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(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(yǎng)操作儀器的實驗技能。比如測試的姿勢對實驗的結(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物件的準(zhǔn)確的聲速時怎么辦？學(xué)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(biāo)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(jié)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(jié)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(jié)論

學(xué)生在開放式實驗項目設(shè)計中,通過查資料、選項目、做實驗、找方法、論文、做研究等系統(tǒng)的訓(xùn)練、親身體驗和學(xué)習(xí),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(xué)生綜合運用所學(xué)過的知識,進行跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的學(xué)習(xí), 有利于進一步激發(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(xù)研究和探索有效地開放式實驗教學(xué)方式,實現(xiàn)實驗室開放的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,對于高校實驗教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率和學(xué)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(xué)存在的問題及對策[J].榆林學(xué)院學(xué)報,2010,20(2):106～107.

[2]金顯春.化學(xué)開放式實驗教學(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.“開放式、研究性”實驗教學(xué)模式的創(chuàng)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