基于超声波测厚仪的开放式实验研究

乔继彤 舒畅 华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237

基于超声波测厚仪的开放式实验研究

乔继彤 舒畅 华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237

本文探讨了超声波测厚仪的开放式实验的组织方式，实验内容，实验效果,为开放式实验教学做出了有益的探索。

开放式实验；超声波；测厚仪

the opening experiment；ultrasonic；thickness gauge

实验教学是培养学生创新精神和创新能力的重要教学环节。常规的实验教学是在教学计划规定的有限时间内进行的,首先由教师对实验内容进行详细讲解,然后学生“照方抓药”,学生很少创造性地改变实验步骤或对实验条件进行多种尝试。在这种相对封闭的实验模式中,学生始终处于被动地位。实验本身缺乏吸引力,易挫伤学生进行实验的积极性和主动性,限制了学生求知激情和创造性思维[1]。所谓开放式的实验即是从培养学生创新思维和创新意识出发,结合理论课针对某项或某个领域有关的问题,采用科学思维方法,大胆设计,进行开放式教学的一种模式[2]。“开放式、研究性”实验教学模式，是基于教师在教学过程中对实验教学的研究而形成的,通过对实验课程内容、实验教学方法、实验课堂活动以及实验管理等进行研究性的科学设计, 激活学生自主学习和探究的动机,从而引导学生的研究性实验学习, 将教师的研究性实验教学与学生的研究性实验学习有机结合,培养学生的探究兴趣, 强调理论知识应用于实际,鼓励学生选择与课程内容相关的课题进行研究,培养学生在实践过程中获取新知识、激发创造力和创新能力,同时培养学生严谨的科学作风,相互合作的团队精神, 提高学生自身的综合素质和在社会中的竞争力[3]。

然而我们关注的重点是“开放”二字，它是这一教学模式的基础,“开放”是指时间开放、空间开放、项目开放、试剂和仪器开放, 这样, 学生有了主动权, 可以不受时间、空间和仪器设备及实验项目的限制, 自主设计实验, 自主探究科学问题。从拿到实验仪器的那天开始，学生可以随时安排自己的时间进行实验，可以随时寻找时间来熟悉仪器和使用方法，可以尽情地寻找自己身边感兴趣的对象进行实验，不但丰富自己的课外生活，同时也增加了自己对于实验研究的认识程度。

1 超声波测厚仪的开放式实验

超声波测厚仪可用在工业生产领域中对钢材厚度的测量，可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，还可以对各种零件作精确测量。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。超声波测厚仪的开放式实验的目的：(1）了解仪器的原理和使用方法，(2)学习采用超声波测厚仪测厚度的方法。(3）培养学生自选试件，自行确定测试方案和独立测试和分析的能力。

开放性实验过程中是指导教师和学生教学相长的过程，对指导教师和学生的要求比一般专业实验要高。体现在：(1）要确定适合的课题，在本实验中是仪器的了解和使用，由于仪器是便携式的，适于作为研究课题。(2）要做过程指导，对学生的综合素质进行培养。开放实验要延续一段时间，要对学生的工作计划进行监督。实验的时间跨度很长，学生必须在每周安排出一定的时间来进行这项实验，哪怕真的认为已经无法再把这个实验做得更好，也必须腾出时间来操作一番。这是一种对于以往实验教学的认同一面，开放式的实验最强势一面在于“开放”，最薄弱的环节也在于“开放”，对于有心的同学，开放是一种推动力；对于无心的同学来说，这就是一种资源浪费。

在开放性实验的指导过程中，指导教师对学生的指导工作包括：首先是明确实验任务，这个阶段是指导教师对学生的指导阶段。指导教师要简单地介绍实验的背景和要求。学生应该达到哪些研究目标，完成那些工作。在学生完成实验的过程中，指导教师要做到定时检查，及时解答学生提出的问题，虽然这个阶段学生是主体，主要是学生来完成，但是指导教师的作用是不能忽视的。当实验按时完成后，指导教师负责对学生的工作进行评估，并给出最后意见和建议。

作为开放式实验，参与的学生需要解决的问题包括：了解仪器的使用方法，自主选择试件，独立发现和解决实验中的问题，最后还要完成实验报告。第一阶段可以涵盖3个方面：第一即是查阅文献，学生通过到图书馆，或者是在网上浏览，找到能帮助自己的内容，这样实验就能够进一步发展。第二，可以在课外时间，让有兴趣的同学一起来探讨学习，一个人的力量固然是有限，思维也无法完全发散，有了同学们的集思广益，这样实验内容会更加丰富。第三，当然是向老师请教了，这也是有效的方法。

第二阶段是自主选择试件，由于开放式实验，实验器材和地点的选择十分随机，充满了趣味性，但是却不失实验的严谨性。生活上的物件，例如榔头，哑铃，电风扇的叶片，名片盒之类的所有可见能测物件都可以作为研究对象。

第三阶段是自主实验阶段，主要是按仪器说明书操作，培养操作仪器的实验技能。比如测试的姿势对实验的结果有影响。这需要不断地摸索。另外，一般只能查阅资料了解某种金属中的声速，当不能正确的知道所测物件的准确的声速时怎么办？学生就要考虑如何确定声波在被测试件中的实际速度。比如用游标卡尺测出工件的厚度，再用测厚仪来测出了声速。

第四阶段是总结提高阶段，进行综合的回顾和资料整合，对之前的实验所得的知识、结论和技巧进行分析和探讨，得到升华，并从中获益，增长自己的能力，这才是开放式实验的目的。

2 结论

学生在开放式实验项目设计中,通过查资料、选项目、做实验、找方法、论文、做研究等系统的训练、亲身体验和学习,能大幅度地提高他们对获取信息及处理信息的能力, 通过实践还可以使学生综合运用所学过的知识,进行跨学科、跨领域的学习, 有利于进一步激发起他们的学习兴趣, 提高他们的思维能力和创新欲望。

本文通过基于超声波测厚仪的开放式实验研究，做了有益的探索和尝试。继续研究和探索有效地开放式实验教学方式,实现实验室开放的持续稳定发展,对于高校实验教学提高教学质量、教学效率和学生的实验水平必将起到有力的推动作用。

[1]霍文兰.高校实行开放式实验教学存在的问题及对策[J].榆林学院学报,2010,20(2):106～107.

[2]金显春.化学开放式实验教学在普通化学课中的探索[J].化学教育,2008, 31(10) :55～56.

[3]王金发等.“开放式、研究性”实验教学模式的创立与实践[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