Das Worcester Polytechnic Institute (WPI) findet den idealen Ort für die Materialwissenschaft
Zwei unternehmungslustige Pädagogen am Worcester Polytechnic Institute (WPI) in Massachusetts, USA, machen das Studium der Materialwissenschaft zu einer fesselnden, praktischen Erfahrung, die einige ihrer Studenten einfach als "erstaunlich" bezeichnen.
Nachdem sie Zeit mit dem Mecmesin-Team verbracht und ihre Materialtester in Aktion gesehen hatten, investierte das WPI in drei Mecmesin MultiTest 2.5-dV-Tester - die ideale Wahl für die Materialtests, die Dr. Cote und Grubbs im Sinn hatten.
Manche Studenten mögen ihren Unterricht in Materialwissenschaften als langweilige Angelegenheit empfinden. Wenn Sie jedoch das Glück haben, die Kurse von Danielle Cote und Jack Grubbs am Worcester Polytechnic Institute (WPI) in Worcester, MA, USA, zu besuchen, könnte nichts weiter von der Wahrheit entfernt sein.
Diese beiden unternehmungslustigen Pädagogen haben das Studium der Materialwissenschaften zu einer fesselnden, praxisnahen Erfahrung gemacht, die einige ihrer Studenten einfach als "erstaunlich" bezeichnen.
Dr. Cote ist Assistenzprofessor und Harold L. Jurist '61 und Heather E. Jurist Dean's Professor of Materials Science & Engineering, mit einer gemeinsamen Position in der Abteilung Chemical Engineering, und Herr Grubbs ist Doktorand und Lehrassistent (TA) für den Kurs.
Was ist ihr Geheimnis?
"Bevor sie zu unserem Kurs kamen, hatten die meisten unserer Studenten keine wirkliche Erfahrung mit der Materialprüfung, abgesehen von dem, was sie in einem Lehrbuch gelesen hatten. Aber jemandem nur auf dem Papier zu zeigen, wie ein Zugversuch aussieht, ist weit weniger effektiv als eine physische Demonstration eines Versuchs. So kamen wir auf die Idee, Lebensmittel und einige echte Materialtester zu verwenden, um den Studenten einen Bezug zu diesem Fachgebiet zu vermitteln, eine natürliche Erweiterung des projektbasierten Lernens, das in die WPI-Ausbildung integriert ist", erklärt Dr. Cote.
Ob Oreos, Brezeln, Twizzlers oder Gummibärchen - sie alle wurden zum Freiwild in ihrem Kurs Einführung in die Materialwissenschaft. "Wenn wir uns beispielsweise mit dem Spannungsverhalten befassen, nehmen wir Gummibonbons und lassen die Studenten sie mit den Händen auseinanderziehen, um zu sehen, wie sie sich unter Belastung verändern - ähnlich wie ein Polymer. Dann nahmen wir Brezelstangen und testeten ihre Reaktion auf Stress, die sich natürlich sehr von den Gummibärchen unterscheidet - man kann sie eher mit dem Verhalten von Metall oder Keramik vergleichen. Den Schülern hat es Spaß gemacht, vor allem, weil sie von ihren Testproben naschen konnten. Aber bevor wir die Mecmesin MultiTest (Universalprüfmaschinen) erworben haben, fehlten uns immer noch genaue, wiederholbare Daten", sagt Grubbs.
Studenten treffen den Mecmesin MultiTest
Nachdem WPI einige Zeit mit dem Mecmesin-Team verbracht und ihre Materialtester in Aktion gesehen hatte, entschied es sich, in drei Mecmesin MultiTest 2.5-dV-Tester zu investieren. Diese kostengünstigen motorisierten Krafttester werden mit Hilfe eines verbesserten Kraftsensors, Mecmesins vielseitiger VectorPro MT-Software und einem optionalen Dehnungsaufnehmer in Materialtester umgewandelt - was sie zur idealen Wahl für die Materialtests macht, die Dr. Cote und Grubbs im Sinn hatten.
"Jetzt können wir diese Tester in die Klassenzimmer bringen und die Studenten dazu bringen, ihre eigenen Tests durchzuführen. Anhand dieser Gummiwürmer mit Rillen konnten die Schüler zum Beispiel vorhersagen, wo sie brechen würden, wenn man an ihnen zieht, und wie sich die Spannungskonzentrationen tatsächlich darauf auswirken, wo und wie sich Risse bilden. Die Schüler begannen sogar, verschiedenfarbige Airheads gegeneinander zu testen. Da einer der Schüler die Theorie aufstellte, dass die verschiedenen Farben nicht alle gleich reagieren könnten, haben wir das getestet - und dabei bestätigt, dass die Chemikalien in den Farbstoffen das Verhalten der einzelnen Farben unter Belastung tatsächlich beeinflussen. Wir führen jetzt nicht nur die physikalischen Tests durch, sondern haben auch Echtzeitdaten, um unsere Ergebnisse zu untermauern. Das stellt alles in einen Zusammenhang", erklärt Dr. Cote.
...Die Drag-and-Drop-Schnittstelle von VectorPro MT ermöglicht es den Studenten, alles zu erstellen, von komplexen Materialprüfverfahren bis hin zu einfachen Produkttests. Innerhalb von 5 bis 10 Minuten können die Studenten die Vorrichtungen ändern und ihre eigenen Tests in der Software einrichten - es ist wirklich einfach.
Dr. Danielle Cote, Assistenzprofessorin, Materialwissenschaft und -technik
Worcester Polytechnisches Institut (WPI), MA USA
Sie fügt hinzu, dass sich die Mecmesin-Tester für die Lernumgebung eignen, in der sie arbeiten. Da es kein Labor in Verbindung mit den Grundkursen in Materialwissenschaften gibt, muss der gesamte praktische Unterricht in den normalen Klassenzimmern stattfinden. "Das MultiTest hat die perfekte Größe, lässt sich leicht transportieren und auf einem kleinen Tisch betreiben - man braucht nicht viel Platz. Und die Drag-and-Drop-Schnittstelle von VectorPro MT ermöglicht es den Schülern, alles zu erstellen, von komplexen Materialprüfverfahren bis hin zu einfachen Produkttests. Innerhalb von 5 bis 10 Minuten können die Studenten die Spannvorrichtungen ändern und ihre eigenen Tests in der Software einrichten - es ist wirklich einfach."
Der 3-Punkte-Biegetest geht in die Sommerschule
Sowohl Dr. Cote als auch Grubbs sind sich einig, dass einer der Höhepunkte ihres Jahres der Sommerkurs in Materialwissenschaften für Highschool-Schüler ist, bei dem die Schüler ihre eigenen Süßigkeiten-Verbundstoffe entwerfen mussten. "Wir schmolzen Schokoladenchips, die als 'Matrixphase' dienten, und gaben den Schülern dann eine Reihe von Füllstoffen als 'Verstärkungsphasen', die sie ihrer Schokolade hinzufügen konnten, um einen Verbundstoff herzustellen. Brezelstäbchen und Spaghetti stellten Fasern dar, Kokosraspeln und Reiscrispies dienten als Partikelverstärkung - was immer sie wollten, sie haben es ausprobiert. Dann nahmen wir ihre zusammengesetzten Schokoladentafeln und führten 3-Punkt-Biegetests durch, um zu sehen, welche die stärkste war. Wir haben daraus einen freundschaftlichen Wettbewerb gemacht, bei dem jeder Schüler seinen eigenen Verbundstoff entworfen hat, um die höchste Biegefestigkeit zu erreichen", erklärt Grubbs.
"Man hörte, wie die Spaghetti knackten, und sah, wie sie sich im Diagramm widerspiegelten. Das ist eine sehr intensive Erfahrung für die Schüler und hat einen realen Bezug, was zu einer transformativen Erfahrung im Klassenzimmer beiträgt."
Als Unternehmen wollen wir eine aktive Rolle bei der Ausbildung des Führungsnachwuchses in der technischen Industrie der USA spielen. Deshalb arbeiten wir mit technischen Programmen zusammen, um diese nächste Generation von Technikstudenten aufzubauen.
Rod Ansari, Vizepräsident für Vertrieb (Amerika)
PPT-Gruppe
"Der Einsatz unserer Mecmesin-Tester am WPI ist einfach so inspirierend, dass wir uns wirklich privilegiert fühlen, eine kleine Rolle in solch innovativem Unterricht zu spielen. Als Unternehmen wollen wir eine aktive Rolle bei der Ausbildung der aufstrebenden Führungskräfte der technischen Industrie in den USA spielen. Deshalb arbeiten wir mit technischen Programmen zusammen, um diese nächste Generation von Technikstudenten aufzubauen - unsere Branche und offen gesagt das ganze Land hängen davon ab", kommentiert Rod Ansari, VP of Sales bei der PPT Group.
