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听崔杰老师讲“材料热膨胀系数测试仪”
2019-01-21 13:05 学生记者 王晨  审核人:

 

 

10月19日-21日,“全国高校教师教学创新大赛-第五届全国高等学校教师自制实验教学仪器设备创新大赛及优秀作品展示活动”在四川成都举行,我校首次组织教师参赛,材料科学与工程学院崔杰、胡可文、葛利玲完成的“材料热膨胀系数测试仪”荣获全国三等奖。

采访崔杰老师是在材料物理实验室中进行的,整洁的办公桌和朴素的工作服,能够看出崔杰老师朴实严谨的工作作风。实验室中,各种各样的仪器在实验台上散发着属于自己的温度,热膨胀系数测试仪,就静静地躺在工作台上:长条形构造、个头不大、金属外壳包装,一台现代高科技仪器……

测试仪诞生记

这台热膨胀系数仪的制作可以追溯到上世纪七十年代,“材料热膨胀系数仪的测定”是材料物理性能课程的一个重要实验项目,为了配合该实验项目的开设,材料学院教师自制了两台简单热膨胀系数测试仪。但是随着学生人数的逐步增多,两台机子明显满足不了实验课的需求,影响实验教学效果。而且原有仪器控温效果差,热胀值测量精度不高;接线柱裸露,存在安全隐患。为了提高实验教学效果,实验团队于2010年申请了实验开发基金项目,利用有限的资金研制了六台RPZ-I型热膨胀系数测试仪。

“市场上有卖材料热膨胀系数仪的,但它们的自动化程度高,主要应用于科研,针对教学方面实用性不高。”这也是需要自制仪器的重要原因。崔杰老师向记者展示了自制仪器的构造和可拆卸组装的部件。这台仪器在简单热膨胀系数测试仪的基础上做了一些改进。在控温部分,之前仪器是通过变压器对电炉升温,升温速度很难控制,改装过程中则采用了控温仪表,能够实现对电炉升温速度的精确控制,提高了实验效果。仪器由温度控制系统、加热系统以及石英膨胀计三部分组成,更加符合教学标准。通过对仪器进行组装,手动计算热膨胀系数,大大提高了学生的动手能力,有利于学生深入认识示差法的原理,掌握测量热膨胀系数的科学方法和实验操作技能。

回忆七年前制造这台仪器的过程,崔老师告诉记者:“胡老师做了多年控温技术研究,在材料热处理炉设计方面经验丰富。葛老师在资金申请、功能设计、教学大纲修改等方面做了大量工作。”三位老师根据教学需求设计图纸,制作、加工并组装仪器,经过反复测试成功研制了RPZ-I型热膨胀系数测试仪。学校实验室管理处在仪器研制过程中给予了大力的支持,加上已经有的相应经验,研制过程中遇到的问题都得到了很好的解决,整个制作过程困难不大。

小试身手

2012年仪器已经研制完成,因为是专门为实验教学制作,崔老师并没有想过用这个仪器去参加比赛。今年,刚好有自制实验仪器创新比赛,与这个仪器性质比较匹配,就拿去参赛了。申报过程也对仪器做了小小的改变,重新买了炉子,使炉子外观看起来更好看,安全性能更好。

初赛网评时,仪器从上千份作品中脱颖而出。“去成都参加比赛,主要目的是去交流学习。”崔老师说。参赛的自制仪器都很优秀,很多仪器都具有多种功能,一台仪器可以实现多个实验的开设,实用性和技术性方面都做得很完备。在它们之中,小巧的材料热膨胀系数仪显得尤为普通,但是它以其能够解决的实际问题,简单且易操作吸引了专家的兴趣,得到了评委的一致认可,一举斩获全国三等奖。

助力实验教学

材料热膨胀系数测试仪做好后的当年即用于学生实验教学中。之前,实验室只有两台热膨胀仪,做实验时7个学生一组,只有两个学生能够操作,剩下的学生在旁边看着。很多学生会觉得,为什么这台仪器轮不到我做。学生对实验原理的了解不深入,实验效果很差。新增了六台热膨胀仪后,同学们可以自己组装,看清楚里面的构造,也吸引了学生对这个小仪器的兴趣。学生实验能够顺利完成,大大提升了学生的动手能力,实验效果明显提升。

谈到自制实验仪器,崔老师告诉记者,自制实验仪器也要依实验性质而定,有些实验可以自制,有些实验不适合自制。早年很多的实验仪器都是老师们自己琢磨制作的,仪器坏了都能够自己修。现在随着社会的发展,市场上涌现出大量的教学仪器设备厂商,能够为高校实验室提供了较好的服务。此外,由于政策导向,教师大都忙于科学研究,钻研学术论文,而自制实验仪器设备需要耗费大量的时间和精力,所以导致很多教师对自制实验仪器兴趣不高。

其实制作实验设备的过程也是实验教学中一个自我探索的过程,能够充分发挥教师的自主能动性,根据实验课程安排对仪器进行创新改造,更加贴合学生的实验需求,使学生实验效果得到明显提升。近年来,学校更加注重对学生的实验动手能力的培养,对实验教学的投入也在逐渐加大。自制教学实验仪器对开创实验教学新局面,促进实验教学改革,提高本科教学质量有重大的意义和影响。

 

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