北大附中道尔顿学院之北大化院参观学习之旅

北大附中道尔顿学院之北京大学化学与分子工程学院参观学习之旅CCME&Dalton

2022年6月，在北京大学附属中学党委副书记、校长马玉国博士和北京大学化学与分子工程学院院长陈兴博士的共同支持下，北京大学化学与分子工程学院与北大附中道尔顿学院正式签约共建“创新研究实践联合培养基地”。这次合作是继道尔顿学生参加北京大学国际暑期学校、领航计划学生进入北京大学线下课堂学习之后，与北京大学面向未来合作的又一个崭新而重要的项目。基地建成后，北京大学化学与分子工程学院已经在教学和科研中为道尔顿学院指派了多名高水平学术专家，提供针对学生目前学习内容的课程、科普性高水平讲座等多种形式的科研指导，帮助道尔顿学院提高整体学术深度和广度、促进科研水平提高和科研成果产出。同时，北京大学化学与分子工程学院还定期为道尔顿学院学生提供项目组、课题组、实验室参观和学习的机会，精进学生专业知识和能力结构、提高人才培养质量并有阶段性输出。

一 参观学习回顾

2022年10月21日，北大附中道尔顿学院18名化学课的同学们在4位老师的带领下，来到了北京大学化学与分子工程学院参观学习。作为全球领先的教学科研机构，北京大学化学与分子工程学院一直走在学术研究的最前沿，成果斐然。既有“发现化学合成新方法”这样的基础研究，又有“助力新能源开发”这样与工业生产紧密结合的重大项目，更有“抗击新冠病毒”这种应对突发性公共卫生事件的科研攻关。因此，对于此次参观学习，道尔顿学院的老师和同学们都充满了期待。

一、分子材料与纳米加工实验室

首先，北京大学化学学院的高珍老师带领同学们来到了分子材料与纳米加工实验室。由于微纳材料加工与测试实验对环境的要求非常严格，整个实验室必须是微正压的超净间。同学们在高老师的带领下，通过参观走廊进行参观。透过玻璃，同学们看到在实验中忙碌的师兄师姐穿着超净服和超净鞋进行操作，以避免颗粒和纤维等影响产品效果后，纷纷表达了对这种治学严谨、不畏辛苦的科研精神的敬佩和赞叹。

随后，高老师耐心详细地为大家介绍了超净间的各项高精尖设备，例如，低温强磁电子学测量系统能够带来低至1.4K的低温和强至9T的磁场；高真空复合蒸发镀膜机用高纯氮做真空气体，可以同时实现热蒸镀和电子束蒸镀；黄光区的紫外光刻机和无掩膜激光直写仪都可以从分子层面对材料进行微纳级别的图案化处理。同时，同学们注意到这些高精尖设备大都是产自外国，通过老师的讲述，同学们了解到现在我国芯片加工与制造等纳米技术正面临着“卡脖子”的困难。同学们纷纷表示要努力学习、刻苦钻研、打破桎梏，期待通过自己的努力帮助祖国早日摆脱对国外技术设备的依赖。

二、基础仪器分析实验教学实验室

紧接着，同学们来到基础仪器分析实验教学实验室，在化学学院风趣博学的马锴果老师的讲解下，一起认识了两种化学科研工作者经常使用的分析检测仪器——气相色谱-质谱联用仪和X射线衍射仪，让大家了解了这些名称拗口的仪器作为科研中观察和认识微观世界的基础，是如何助力科学研究的。

三、诺贝尔奖墙和元素周期表

当化学家披上白大褂、戴好护目镜、踏进实验室的时候，开始的是一次次科学实验，更是对物质世界变化规律的孜孜以求。这样的探索，不仅促进科学的发展，更关乎全人类的福祉。化学对人类社会发展的重要推动作用在诺贝尔奖获奖者介绍中让人感受得更加深刻和明显。通过马老师的讲解，同学们亲身感受到了这满满一面墙，不但记载了百年化学诺奖历史，更是一部现代科学史。百年来，作为一门独立学科，在自身继续发展的同时，化学与物理学、生物学、地质学等学科相互渗透，取得了许多重要成果。这些成果一方面推动了化学学科的发展，一方面其应用提升了人们的生活水平，促进了人类文明的进步。

三层楼梯间展示着由化学学院基础实验教学中心开发的元素周期表实物。展窗以每种元素单质-常见化合物-自然界中的矿石三种形式进行展示。晦涩难懂的元素周期表通过这样恢弘而又有趣的展示，让同学们对化学世界敬畏的同时也产生了更加浓厚的兴趣。

二 开放实验室的实验体验

参观环节结束之后，同学们进入实验演示环节。马老师和化学学院的贾莉老师，李田老师一同在开放实验室用实验的方式带大家领略元素背后的故事。第一个实验是碘钟实验：将三种特定的无色液体混合在一起，几秒钟后溶液由无色变为靛蓝色，之后褪为琥珀色并逐渐加深，靛蓝色又反复出现，几秒后又消失，这样周而复始地变化！这个神奇的现象立刻引起了大家惊呼和兴趣，实验员老师告诉大家，溶液中包括过氧化氢溶液、丙二酸、硫酸锰、淀粉、碘酸钾和硫酸，并抛出这样的颜色变化最终会不会停止这个问题，在场的同学们纷纷给出了自己的思考答案，得到了化院老师们的肯定。

第二个实验是太阳能电池，一个像纽扣一样大小的光电器件，在强光的照射下就能产生电流，在黑暗条件下电流就几乎为0了，这种神奇的特性引发同学频繁的提问，试图了解其背后的原理。最后一个实验是银镜反应，银化合物的溶液被还原为金属银的化学反应，生成的金属银附着在容器内壁上，光亮如镜，引发大家的一阵惊叹。在这个过程中大家不但认识了金、银、碲化镉等纳米晶体，同时还了解到了纳米晶体颗粒在我们日常生活中的应用，启迪了大家的深度思考。

一下午的时光在愉快的学习氛围中转瞬即逝，同学们沉浸在化学的神秘与美中流连忘返。此行中，同学们对化学这门学科有了更全面、更细致的了解，也获得了很多的心得和体会。化学绝不仅是烧杯试管之间的交响乐，也不仅是红橙黄绿青蓝紫之间的神秘戏法。化学是研究分子结构、合成、转化与功能的科学，是创造新物质和新材料的源泉，是生物、环境、材料、医学等诸多学科的基础，是与我们的衣食住行息息相关的“中心科学”。

三 学生感想

“通过老师的讲述，我了解到现在我国芯片等纳米技术正面临着被美国等国家“卡脖子”的困难。面对困境，我们打破桎梏的唯一方法就是研究出属于自己的技术。所以我要努力学习，学成后报效祖国，帮助祖国早日突破封锁，不需要再看其他国家的脸色。

有些看似简单的实验，看起来有趣的现象，背后都有非常复杂的理论与原理值得我们去深究。在做实验的时候不能单单看现象和过程觉得有趣，而是要深入去思考它的原理和实验背后的东西。科学家正是如此，发现一个现象，普通的人只会去看表象，而科学家们做的正是解释这个现象产生的原因，探究现象背后的奥秘。在我进行我的独立研究项目时，也不能单单地看实验过程和结果，而是要深入的思考，不断地探寻。老师的一句话令我印象深刻：‘金子在收藏家的手里永远都只是一块金疙瘩，而在科学家手里，它却能绽放出不一样的光彩。’我想我在日常生活中也应该多思考，多探究，像科学家一样能够变废为宝，发掘事物背后的美丽。”

—— 道尔顿学院高二年级 钱硕同学

“作为对化学感兴趣、今后可能选择就读相关专业的高中学生，各大高校和研究所的实验室总是对我有很强的吸引力，因此我怀着一种激动的心情来到北大化院参观。整个参观过程既新奇又熟悉，新奇指的是能够看到很多之前看不到、也不了解的设备和平台（黄光室、激光刻蚀机、x射线溅射镀膜机等）；熟悉指的是其中的原理介绍和一些实验会与学校的知识重叠（气相色谱、光谱、x射线衍射等）。

对分析实验室的参观让我了解到，其实看起来高大上的实验仪器在我们的生活中有很广泛的应用——蔬菜水果表面农药检测、盐等无法轻易识别物质的检测等。这些冷冰冰的设备跟我们的生活还是有很多的交集的，也改变了我对化学应用的一些看法。此外，我也意识到，目前学科的交叉是不可避免的，任何的研究都需要另一些学科的知识的辅助来尽可能避免黑箱的存在——尤其是依赖仪器的专业研究。此次参观不仅在专业层面上给了我很多的知识，还在认识化学、化学不同分类方面给了我新的视角和建议，使我受益匪浅。”

——道尔顿高三年级 段帅佳同学

化学关系国计民生，社会发展。北京大学化学与分子工程学院始终以“探索未知、传承文明和推动人类进步”为使命，培养顶尖化学人才，推动化学前沿科学研究，服务国家经济建设和战略需求。共建创新研究实践联合培养基地后，道尔顿学院充分借助北大化院的强大资源优势，全力支持道尔顿学生在专业科研道路上深耕细作，笃行致远，努力打造“具有家国情怀、国际视野、面向未来的领军人才”。

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