L'Institut polytechnique de Worcester (WPI) trouve le bon filon en science des matériaux
Deux enseignants entreprenants du Worcester Polytechnic Institute (WPI) dans le Massachusetts, aux Etats-Unis, font de l'étude de la science des matériaux une expérience pratique et engageante que certains de leurs étudiants qualifient tout simplement d'"incroyable".
Après avoir passé du temps avec l'équipe Mecmesin et vu leurs testeurs de matériaux en action, le WPI a investi dans trois testeurs Mecmesin MultiTest 2.5-dV - le choix idéal pour les tests de matériaux que le Dr Cote et Grubbs avaient à l'esprit.
Certains étudiants de premier cycle pourraient considérer leurs cours de science des matériaux comme une affaire quelque peu ennuyeuse. Mais si vous avez la chance d'assister aux cours de Danielle Cote et Jack Grubbs au Worcester Polytechnic Institute (WPI), Worcester, MA, États-Unis, rien ne saurait être plus éloigné de la vérité.
Ces deux éducateurs entreprenants ont transformé l'étude de la science des matériaux en une expérience pratique et captivante que certains de leurs étudiants qualifient tout simplement d'"incroyable".
M. Cote est professeur adjoint et professeur Harold L. Jurist '61 et Heather E. Jurist Dean's de science et d'ingénierie des matériaux, avec un poste conjoint au département de génie chimique, et M. Grubbs est étudiant en doctorat et assistant d'enseignement pour le cours.
Quel est leur secret ?
"Avant de rejoindre notre classe, la plupart de nos étudiants n'avaient aucune expérience réelle des essais de matériaux, à l'exception de ce qu'ils avaient vu dans un manuel. Or, montrer à quelqu'un sur papier à quoi ressemble un essai de traction est bien moins efficace qu'une démonstration physique de l'essai. Nous avons donc eu l'idée d'utiliser de la nourriture et de vrais testeurs de matériaux pour aider les étudiants à se familiariser avec la discipline, une extension naturelle de l'apprentissage par projet intégré dans l'enseignement du WPI", explique M. Cote.
Qu'il s'agisse d'Oreos, de bretzels, de Twizzlers ou de gummies, tout était bon à prendre dans leur cours d'introduction à la science des matériaux. "Supposons, par exemple, que nous examinions le comportement contrainte-déformation : nous prenons des gommes en gelée et demandons aux étudiants de les séparer avec leurs mains, en notant comment elles changent en fonction de la contrainte appliquée, comme le ferait un polymère. Ensuite, nous prenions des bâtons de bretzel et testions leur réaction à la contrainte, qui est naturellement très différente de celle des gommes - on peut la rapprocher du comportement d'un métal ou d'une céramique. Les élèves ont apprécié, d'autant plus qu'ils ont pu grignoter leurs échantillons. Mais avant d'acquérir les Mecmesin MultiTest (machines d'essai universelles), nous manquions encore de données précises et reproductibles", explique M. Grubbs.
Les élèves rencontrent le test Mecmesin MultiTest
Après avoir passé du temps avec l'équipe Mecmesin et vu leurs testeurs de matériaux en action, WPI a décidé d'investir dans trois testeurs Mecmesin MultiTest 2.5-dV. Ces testeurs de force motorisés et économiques se transforment en testeurs de matériaux à l'aide d'un capteur de charge amélioré, du logiciel polyvalent VectorPro MT de Mecmesin et d'un extensomètre en option - ce qui en fait le choix idéal pour les tests de matériaux que le Dr.
"Nous pourrions désormais amener ces testeurs dans les salles de classe et demander aux étudiants de réaliser leurs propres tests. Par exemple, en utilisant ces vers de gomme striés, les élèves ont pu prédire où ils se briseraient lorsqu'on les tirerait, alors que les concentrations de contraintes affecteraient réellement l'endroit et la manière dont les fissures se formeraient. Les élèves ont même commencé à tester des Airheads de différentes couleurs les uns par rapport aux autres. L'un d'entre eux ayant émis l'hypothèse que les différentes couleurs ne réagiraient pas toutes de la même manière, nous l'avons testé, ce qui a confirmé que les produits chimiques contenus dans la teinture influençaient bel et bien le comportement de chacune d'entre elles sous l'effet du stress. Non seulement nous effectuons maintenant des tests physiques, mais nous disposons également de données en temps réel pour étayer nos conclusions. Cela met tout en contexte", déclare le Dr Cote.
...L'interface "glisser-déposer" de VectorPro MT permet aux étudiants de tout créer, des procédures d'essai de matériaux complexes aux essais de produits simples. En 5 à 10 minutes, les étudiants peuvent changer les montages et mettre en place leurs propres tests dans le logiciel - c'est vraiment simple.
Dr Danielle Cote, professeur adjoint, science et ingénierie des matériaux
Institut polytechnique de Worcester (WPI), MA USA
Elle ajoute que les testeurs Mecmesin se prêtent à l'environnement d'apprentissage dans lequel ils fonctionnent. Comme il n'y a pas de laboratoire associé aux cours de science des matériaux, tout l'enseignement pratique doit être dispensé dans les salles de classe standard. "Le MultiTest a la taille idéale, il est facile à transporter et à utiliser sur une petite table - vous n'avez pas besoin d'un espace énorme. L'interface "glisser-déposer" de VectorPro MT permet aux étudiants de tout créer, des procédures d'essai de matériaux complexes aux essais de produits simples. En l'espace de 5 à 10 minutes, les étudiants peuvent changer les montages et configurer leurs propres tests dans le logiciel - c'est vraiment simple
Le test de flexion en 3 points va à l'école d'été
Cote et Grubbs s'accordent à dire que l'un des temps forts de leur année est le cours d'été sur la science des matériaux destiné aux élèves du secondaire, dans le cadre duquel ils ont demandé aux étudiants de concevoir leurs propres composites à base de bonbons. nous faisions fondre des pépites de chocolat qui servaient de "phase matricielle", puis nous donnions aux étudiants un éventail de charges "phases de renforcement" à ajouter à leur chocolat pour créer un composite. Les bâtons de bretzel et les spaghettis ont modelé les fibres, les copeaux de noix de coco et les croustillants de riz ont été utilisés pour renforcer les particules - tout ce que vous voulez, ils l'ont essayé. Ensuite, nous avons pris leurs tablettes de chocolat composites et nous les avons soumises à des tests de flexion en trois points pour déterminer laquelle était la plus résistante. Nous en avons fait une compétition amicale où chaque étudiant a conçu son propre composite pour obtenir la plus grande résistance à la flexion", explique Grubbs.
"Vous écoutiez le claquement des spaghettis et vous le voyiez se refléter sur le graphique. C'est une expérience tellement immersive pour les étudiants et qui a une application dans le monde réel, ce qui contribue à une expérience transformatrice dans la salle de classe"
En tant qu'entreprise, nous voulons jouer un rôle actif dans la formation des futurs dirigeants de l'industrie technique américaine. C'est pourquoi nous travaillons avec des programmes techniques pour former la prochaine génération d'étudiants en technique.
Rod Ansari, vice-président des ventes (Amériques)
Groupe PPT
"L'utilisation de nos testeurs Mecmesin à WPI est une véritable source d'inspiration. Nous nous sentons privilégiés de jouer un petit rôle dans un enseignement aussi innovant. En tant qu'entreprise, nous souhaitons jouer un rôle actif dans la formation des futurs leaders de l'industrie technique américaine. C'est pourquoi nous collaborons avec des programmes techniques pour former la prochaine génération d'étudiants en technique - notre industrie, et franchement le pays tout entier, en dépendent", commente Rod Ansari, vice-président des ventes du groupe PPT.
