“时间过得真快啊,镇中科学家学术课堂十节课似乎在一瞬间逝去,课中讲述的科学知识却令我着迷,久久不能忘怀。在过去的十节课中,我认识了各种科学材料、各种各样的科学原理、丰富多彩的科学实验,见识了许多科研榜样……”李晨曦的选课感悟代表了选修班学员的心声。
在我们觉得玻璃太常见的时候,科学杂志发布的全世界最前沿的125个科学问题中就有:玻璃的本质是什么?2024年12月29日,国家优秀青年科学基金获得者(简称“国家优青”)、中国科学院宁波材料所王军强研究员以实验、精彩的讲解引领镇海中学师生认识玻璃,带来了一场别具一格的学术讲座《神奇的玻璃材料——金属玻璃和月球玻璃的重要价值》,课堂活动由镇海中学教务处副主任曾昊溟老师组织。
作为镇中科学家学术课堂系列的第十课,也是本学期该系列的最后一课,此次活动吸引了各年级镇中学子(含选修班、学科兴趣小组成员等)积极参与,他们认真聆听了王研究员的专业见解,环环相连的“琉璃十问”激发出镇中学子提出了10来问,他们还在专业学习和做人做事方面都获得了宝贵的指导。从听课的眼神、学生们飞速记下的笔记、和不断涌现的现场提问……同学们感受到了2024年“镇中科学家学术课堂”最后一课动人心弦的魅力。
讲座伊始,王研究员从日常生活中常见的玻璃入手,引导学生们以科学的眼光回答”什么是玻璃“,并巧妙地引出了他的研究领域——非晶合金,即金属玻璃,以及他在这一领域的两项前沿性研究,引导学生们了解到日常所见的玻璃在科学世界的另一番面貌,玻璃的被研发与诞生有着重要意义,甚至可以说,”没有玻璃,就没有近代科学和现代文明。“作为不同于固、液、气态的"第四态",在沥青玻璃滴漏实验中就表明玻璃并非固体。在科学领域,玻璃有许多种分类,其中金属玻玻璃由于其高强度、高弹性、高硬度、耐磨擦的优点,成为科学界关注的焦点,并广泛应用在节能变压器、无线充电、折叠手机等方面。王研究员利用电动小车装置及无线充电装置,生动形象地展示了金属玻璃如何以其软磁特性实现其最大应用价值。
王研究员通过实验,为同学们生动形象地展示了非金薄膜的神奇作用以及在实际生活中的应用前景,大大激发了同学们对此领域的兴趣。
随后,王研究员给学生们介绍了现在他们团队对月亮玻璃的研究过程和结果。在偶然中,团队意外发现了水与铁的伴生关系,这是月壤研究中具有深远意义的重大发现,同时也让学生们明白了真理源自于不懈的实践。王研究员团队在不懈地探索、研究中揭示了月球上氦元素与钛铁矿共生的秘密。研究显示,氦并非溶解于钛铁矿内部,而是被封存在该矿物外层玻璃中的微小气泡里。这一形式的氦资源丰富,易于开采,仅需机械破碎即可提取,显示出巨大的开发潜力。此外,团队还意外发现了钛铁矿晶胞内的亚纳米级孔道储藏了大量的氢元素,这些氢在加热时会参与氧化还原反应生成水,对未来的月球基地建设提供了重要的水资源解决方案。
王研究员还分享了航天技术在商业中的实际价值,让学生们大为吃惊的是日常生活中常见的冻干、记忆海绵枕头等都曾是普遍化的航天用品。
最后,王军强研究员与学生们分享了他的学习和研究经历。在这些科学家的身上,学生们看见的不仅仅是他们所获得的荣誉,更重要的是他们朴素的生活追求和为科研精益求精、不拘形式的品质。他也同时用自己的经历探讨了团队的重要性以及正确指引的帮助,我深深受益,在自己的学习和生活中也有了更为明确的方向。
包括王研究员在内开设的“镇中科学家学术课堂”系列课精彩处不仅在专家选讲的内容,更在于拉近了中学生和科学、科学人的距离,“点燃”了学员思维的火花。诚如学员吴吕羿所感慨,对我来说,这一系列课带来最重要的其实是一种“激发”的作用。从单一学科到跨学科,从科学知识、科学思维到科学家精神,启发我们去积极构建解决实际问题的科学知识体系。专家们有理论有实践,引领学生了解科研过程,见识科研榜样。在互动环节,镇海中学的学生们展示了他们开阔的视野、深厚的知识基础和敏捷的思维能力,就讲座中的图表解析、实验细节、材料性能及其未来前景等问题向王研究员提问。王研究员以平易近人的语言和严谨认真的态度一一作答,并分享了自己海外科研经历中的点滴,介绍了科研人员所必需的勤奋刻苦与求真务实的精神,赢得了现场阵阵掌声与赞叹。这次讲座不仅加深了学生们对科学知识的理解,更为他们树立了追求真理的理想榜样。
▲王军强研究员点赞镇中学员是遇见过第一个完整背出的学生,王研究员开玩笑说,来做我的研究生吧。
▲王军强研究员给化学国家集训队员马健文的课后回复
【”镇中科学家学术课堂“十课回顾】
炼金术勾践剑太空电梯中的化学…镇中科学家学术课堂第七、第八课开讲
刘畅研究员带领镇中学子了解钙钛矿太阳能电池|“镇中科学家学术课堂”第五课
让自制“芯片”飞入寻找百姓家,今天镇中学子和西湖大学两位博士生一起做实验|第四课
实验室里“种”钻石?中科院宁波材料所李赫研究员主讲“镇中科学家学术课堂”第三课《金刚石碳材料科学》
【浙江新闻】“镇中科学家学术课堂”正式开课了|有的镇中人拿了省赛特等奖,有的赛车手登上央视新闻,有的科技新苗到大学创立科技公司…
西湖大学博士生带领镇中学子走出课本思考如何“做科学”|镇中科学家学术课堂第六课
感谢学校为我们高一同学提供了这样一系列既生动有趣又令人受益匪浅的科学家课程。
从汪爱英研究员的海洋强国战略与先进涂层材料技术课程,到王军强研究员的神奇的玻璃材料,十节精彩纷呈的课程,在十位博士、研究员的引领下,我们遨游原子宇宙,感慨于微观晶体之神奇;探索色彩世界,揭秘光学奥秘;亲密接触芯片结构,沉浸于电路的纷繁,与高效……无论是坚硬强大的金刚石,还是未来可期的钙钛矿太阳能电池,都一点点打开了我们的视野。从非晶材料无序的平衡中阐悟人生之哲思,于先人领航下深慨现代科学发展之伟大。
印象最深的是陈博士的炼金术与现代传承一课,作为家庭实验室重度爱好者的我即刻被化学的魅力深深吸引。从箭毒蛙身上获取氰化氢、依靠赭石绘画、将银变成“金子”、从尿液中提炼黄磷……炼金术的发展史跃诸眼前,人本身原来才是传说中的“贤者之石”。在交流中我学会了用自由能计算的方式推导反应的发生,更深刻地意识到只有拥有满腹知识才能更好地指引实践。
研究员、博士们用一堂堂活泼的课启迪了我们的思维,勾起我们对科学研究,科技探索的兴趣与激情。能与这些学界的强者们相遇实属我辈之荣幸,我辈当不负韶华,志存高远,以梦为马,为中华民族之科技创新填砖加瓦,为中国梦注入少年之热血!
——学员刘启明
一学期的”镇中科学家学术课堂“落下帷幕,时间虽短,但我收获颇丰。这一学期,我的眼界拓展了:材料学,光学,化学……看到了纳米级别的微观世界,也看到了“上帝视角”的茫茫宇宙,更是穿越时间,看到了古今中外的科学家的风姿。当然,这门课程带给我最大的收获是,如何像科学家一样思考。在老师们的引导下,在同学的提问讨论中,我逐渐有了发现问题的眼睛,打破常理的勇气,思考问题的冷静客观和坚持不懈的研究精神。
课程已经结束,但我相信,我会保持这种态度,严格要求,不断突破自己,取得更高的成就。
——学员姜莱
物理,化学,数学,于天穹之下碰撞出㶷烂的火花;疯子,天才,狂人,面自然科学引发旷世绝伦之深思。10次课程,十余位老师,用通俗浅近的语言,从不同的维度带领我等走进科学的世界。汪爱英研究员等几位老师,用材料涂层、晶格缺陷等例子,向我们展示了微观结构决定宏观性质的典型例子;还有一些老师,讲述了技术与科学的发展历程,如近代化学随炼金而诞生的有趣历史,给我们大开眼界。不仅仅点燃我们的探索欲与求知欲,更让我们汲取了优秀的科研精神,培养了我们的思维能力和实践技能。希望课程还能继续兴办,祝课程与学员越来越好!
——学员应北辰
▲夏鑫民
科学之魅力在于它与生活产生的奇迹。
——引语
流光一瞬,华表千年。我们于光与影中见光谱之色彩,于基因中感生命枷锁之权能,于刀剑江湖中奏冰与火之歌。我们见金刚石之奥秘,看光与电之交错,知科学之古今,望绿室之格局,揭点石成金之奇迹。我见,我观,我感受,我体会,我掌握。
致敬于霍金,王老师以自我之十问揭开琉璃之纱,见琉璃之美。“磨砺内心比油饰外表要难得多,正如水晶与玻璃的区别”,毕淑敏先生有言。但我并不认同。如断臂维纳斯之缺憾之美,玻璃以自身缺陷而美,正是康德优雅之美的最佳诠释。大量缺憾却令其摆脱束缚与桎梏,造就它不同于轨道的旷野之姿。晶格缺陷给予它与众不同的性格。不同于“无风水面琉璃滑”,玻璃之坚韧非同寻常,是真实的大力士。
同样,H与He³,亦给我留下深刻印象。从核与变,从地球到太阳,我们漫溯历史长河,跨越天文单位的距离,只为见一见广寒宫之未来。
回首,每一位老师都给我留下极为深刻的印象。
衷心祝愿每一位老师事业顺利,雁塔题名,蟾宫折桂!
愿斯志之永固兮,乐终古而未央。
建议:人生不是轨道,是旷野。
——学员李心磊
1.从知识内容上来看,经过一学期的选修课,我获得了一个大致的对于当今科学的认识,这种认识既来自课堂内容,也来自其所激发的好奇驱动下的自主探索。在上过几次选修课后,我开始关注科学古今的发展,去图书馆寻找相关书籍,也会去网上查资料。比如在较详细的了解化学史后,我才真正开始了解到一种体系之外的建构性的知识。对我来说,这一系列课带来最重要的其实是一种“激发”的作用,从课本到生活,从生活到科学,从单一学科到跨学科,从科学知识、科学思维到科学家精神。
2.从意识上来说,最有价值的应该是这门课让我看到了真正的科研面貌,也见识了诸多科研榜样。让我思考:除了课程中已成体系科学知识以外,我还应当掌握一种构建体系的能力和严谨且纯粹的科研态度。
——学员吴吕羿
在学校与中科院宁波材料所、西湖大学、中国科学院大学共同创设的一次次科学家学术讲堂中,我也有幸与各位学术界顶尖科学家、优秀博士生们有了近距离的交流,这是非常难能可贵,且不可多得的。
在一这十余次的课程中我们学到的不只只是有科学技术和知识,还有各位科学家们对学术的不懈追求,正如王军强研究员对月壤中水分判定的一遍遍实验和求真精神,这种对任何一丝一毫的细节不放过的态度,也正是我们在学习生活中所值得学习的。“只有对生活抱有兴趣,才有可能有所创造”,这是我在其中一节课所听到的,无论是生活学习还是科研,也正需要创新精神的引领,正是在此引领之下,科学界的大厦才会在一代代人的努力之下变的越来越丰富。在创造的同时我们也需要有务实的内心,才能在科研的路上越走越远。
——学员陈俊霖
正如王博士所言,受教育时表现好是特定体系的成功,而科学学习非常广泛。在高一第一学期,我们有幸和西湖大学、中科院宁波材料所、中国科学院大学的老师们相遇在镇中,以兴趣为羽翼,翱翔于科普科研的广阔蓝天。
回望过去数月来的学习历程,炼金术的发展历史悠久,玻璃材料的研究开辟新章,“泡泡”表面蕴含色彩的奥秘,内里藏着月壤的水蒸气,我们用集成电路写下热爱,在晶体的原子排列规律中求知,生动的课堂里有沉稳智慧的声音,有求知若渴的眼神。近现代的科技发展召唤有志青年勇往直前,感谢拥有这样的学习机会,科技发展的前沿与我们仿佛近在咫尺,每个人都具备推动科学智慧发展的力量,科学家们不仅用知识引导我们,也用自己勤奋的精神、努力的态度以身作则,为我们展现榜样的力量。
也正如梁博士所言,“做科学”与做作业不一样,要靠实验与探究,这几次课下来我受益匪浅,也当再接再厉,日进一足,志往千里。
——学员周君素
这十次的科学大讲堂使我收获颇丰,几位博士生和博导带来的科学讲座打开了我通往科学学习的兴趣之门,能力之门。
从探究海洋涂层到探究光的各种形式,从学习“点石成金”的历史到聆听分子模型的探究,从研究碳材料到结构缺陷、金属玻璃。几位导师通过精心准备不仅给我带来了知识的收获,还使我获得了心灵的洗礼。我从王老师求学的过程中领悟到了拥有一颗坚持,求实的科研心的重要性,还懂得了在生活中要学会团结协助。这些生活的哲理会使我受益终生。
在这几次课中,我最印象深刻的是自己绘制图案和制作电路板的那节课。我一直喜欢做手工,但从没接触过这种形式的,对着说明将电线插入电线板中需要细致和一定的动手能力。当和同伴一起连好电路板按下开关的那一刻,电铃尖锐的声音像是一把利刃,划开了我与科学间的障壁,我感觉我与科学间的连接更加紧密了。
——学员杨悦灵
短短十次课程却令我收获颇丰,感谢镇中科学家学术课堂给我宝贵的开拓视野的机会,让我在科学的海洋里徜徉了解知识,领略趣味,不论是揭开炼金术的神秘面纱,还是深入探索石墨烯的音符,甚至科学史在我眼前铺开绚丽画卷,海底涂层技术到金属材料和玻璃材料,高深名词或亲近的实验,不断拉近我与科学的距离,不断阐述探索的意义,在那些古往今来最富有智慧的人群追寻世界的真理。
在这里不仅窥见先贤求索的足迹,也有幸遇见研究员们博士们的耐心教导,他们也不止一次提到对科学的执着追求,对真理的不懈追求,团队协作以及细致周密思考,敢于能够不断尝试的科学精神。在学习科学知识的同时,也不断塑造构建自身科学素养和科学品格。
研究员们博士们也不断为我们答疑解惑,不论较专业还是幼稚的突发奇想都能得到好的回答,感谢老师们!
同时我也看到了中国科技创新进步,我感到无比自豪,也增强了我的爱国情怀,对科技兴国有了更深的理解。
——学员季佳祺
一学期的时间转瞬即逝,一恍就到了本次科学家学术课堂的终站。回诸过去,一位位博士、博士后、研究员带领着我们走进了科学研究的殿堂——一座已然金碧辉煌但仍有许许多多不为人知的神秘小房间的殿堂。科学之光从表面涂层上漫射开,科学之史和着原子排布延展、伴着炼金术士向前,新型电池、碳材料与芯片共助实现未来新型探月工程……在前辈们的引领下,我们一同穿过科学的走廊,望见一道道壮丽的风景线,不断思考、探索这个世界形成的原理,沉浸其中,感受自然的奥秘,畅游。
科学,不仅仅是一门学问,更应是融于我们生活的点点滴滴,面对这风云变幻的未来,我们的每一步都有意义,不仅对自己,还是对社会,更是对国家。这段丰富的科学家课堂体验告诉我们一个道理:那些小房间的钥匙其实从不隐蔽,它一直在你的口袋里,只要你发现它,取出,开锁,就能解开那些密秘,进入你的专属天地,创造你的专属人生!
——学员方加贤
一学期的科学家讲座活动结束了,多次内容不同但又联系的讲座,不仅让我较全面的了解了相关科学知识,领略到了科学的趣味,同时,博士们研究员们的生动科学案例,也拉近了课内与课外的关系,拉近了我的生活和看似遥远的“科学”的距离。从古代炼金术到石墨烯,从或许有些抽象的科学史,到近在眼前,乐趣无穷的覆铜板diy,晦涩的科学名词也因为小小的实验,生动的语言和耐心友善的态度而变得清晰,激发了我们对科学的兴趣和求知欲。
与相关科学知识同样重要的是做科学和做人的态度。在十节课中,研究员们和博士们不止一次提到了对于科学的执着追求,对于真理的锲而不舍,团队的相互协作以及从偶然中发现,从意外中思考,在大量的情况中耐下性子一个个“试过去”的精神的重要性。科学家所有的并不只是智慧与才能,还有难能可贵的品质。
此外,研究员们和博士们都会十分耐心的解答我们,无论是特意了解过的较专业的问题,还是听课过程中突发奇想,甚至有点无厘头的问题。他们所具有的耐心也深深触动了我,告诉我:科学家们不是那样“遥远”“刻板”的,而是可以作为亲切的老师乃至好友的。
——学员杜语乐
这是知识的盛宴,是思辨的火花,是观点的碰撞,是灵感的殿堂。科学之花已经在一次又一次头脑的高速运转与上下的提问、求索中,在热爱之火那炽热的氤氲中,在心灵的伊甸园里悄无声息地生长,我蓦然回首,她(科学之花)已是用密密层层的叶,洒着烈阳的金色光辉。这是电、光、石、火的刹那与修远之路上,那震撼人心的满天星斗,而我们都是星辰之下的星尘。
自然科学,包括物理、化学、生物,她们最大的魅力都在于“纯粹”二字,对真理与知识的纯粹的渴望,对世界的本质的纯粹的好奇,乃至用自己的所学造福世界、国家、民族、社会的纯粹的济世情怀。东野圭吾笔下的物理学家汤川学教授曾说过这样一句话:“一个科学家,他的灵魂必须是最洁白无瑕的,心灵不纯粹的人不配做科研者。”私以为,能当上科学家的人,往往不是具有聪慧的“七窍玲珑心”之人。他们纯粹,因而为自己想得少,因而心思专一,在科研的路上,为了问题与真理无所畏惧。我曾问过李赫研究员,研究活动遇到瓶颈时他通常会怎么做?他的回答至今令我振聋发聩,他说,“事实上,我们从来不会知道研究是不是到了所谓的‘瓶颈’。我们是科学家,我们是研究者,我们是国家与社会前进之路的开路先锋,我们走的是一条从来没有人走过的路,一切都是未知的,甚至凶险的。但是我们有目标,我们有信念。我们从不害怕未卜的前路,我们所做,只是逢山开路,遇水搭桥,劈荆斩棘,因为我们的肩膀上,扛着的,是整个社会的责任。能明确地知道自己在‘瓶颈’,恰恰说明着,真理,终于要被揭开了。”科学,这一理性的学科,恰恰是一种催人泪下的大爱。
——学员周付生生学术课堂总感想
时间过得真快啊,十节课似乎在一瞬间逝去,课中讲述的科学知识却令我着迷,久久不能忘怀。在过去的十节课中,我认识了各种科学材料、各种各样的科学原理、丰富多彩的科学实验,见识了许多科研榜样。在各位老师的指导下,我体验到了实践与理论交融结合的感觉,丰富的科学实验令我深陷其中。其中最令我印象深刻的,是我们亲自动手组装简易电路,在电铃“叮叮”响起的瞬间,心中的喜悦难以掩盖。我认为最有趣的是制作覆铜板,我们尽情地在上面写字作画,带回满意的成品,同时领悟到印刷电路板的制作过程。
在镇中科学家学术课堂中,来自中科院、宁波材料所和西湖大学的科学家通过生动的讲解,将抽象的科学知识立体地展现在我们面前。并且,课中不仅有科学原理,还有深奥的人生哲理。
这次课堂令我受益匪浅,最后感谢专家们的辛勤准备和用心上课,感谢教务处老师的组织和实施!
——学员李晨曦
【国家优青王军强研究员推荐科技图书】
关于材料类的书,兼具科学性和趣味性的图书不多,我推荐:汪卫华院士撰写的《非晶物质——常规物质第四态》,马克·米奥多尼克著(赖盈满 译)的《迷人的材料》,罗会仟撰写的《超导“小时代”》,刘峰和黄林科撰写的《相变热-动力学》,刘咏撰写的《金粉传奇——粉末冶金与人类文明》。
这几本书都非常好,对于拓展知识面,加深理解会很有帮助。几位书作者也都是非常有学识和科学素养的人,有许多重要科研成果。
【镇中化学国家集训队员马健文科技图书推荐】
数学领域:《蝴蝶效应之谜》
物理学领域:《物理学的进化》、《希格斯粒子是如何找到的?》、《超重——重塑元素周期表》、《费曼物理学讲义》、《狭义与广义相对论浅说》、《上帝掷骰子吗——量子物理史话》、大众力学丛书系列
化学领域:《自然的音符——118种化学元素的故事》、《触不到的化学》、《视觉之旅——化学世界的分子奥秘》
生物领域:《有毒》、《自私的基因》、《无尽之形最美》、《消失的微生物》
多领域融合:《茶杯里的风暴》、《万物简史》
《上帝掷骰子吗?量子物理史话》 曹天元 北京联合出版社
推荐教师:陈芝莹
“上帝掷骰子吗?”,这句话是爱因斯坦对量子力学的质问。作为量子物理开创者之一,这位科学大师,面对量子力学中蜂拥而出匪夷所思的结论,以一种不甘而无奈的声音抛出了这个问题。《上帝掷骰子吗?:量子物理史话》带读者沿着量子理论发展的道路,亲身去经历科学史上的乌云和暴雨。光的本质是什么?微粒派和波动派争战千年,战火乍熄,这厢薛定谔的猫又喵呜两声,挑起新的争端。从“意识怪兽”哥本哈根解释,到令人“精神分裂”的多世界理论,从不得不允许超光速逍遥法外的隐函数理论,到真幻难辨实证止矣的退相干历史……物理学上的大时代,需要英雄并且产生英雄的史诗背景,在作者如椽妙笔之下,隐去数学的艰深晦涩,生发出科学深植在每个人心中不可抗拒的永恒魅力。
《太阳的故事》 卢昌海 清华大学出版社
推荐教师:陈平涛
《太阳的故事》将带读者从一次虚拟的古希腊之旅开始,逐步深入地了解太阳的奥秘,以及人类为探索这些奥秘所付出的艰辛和努力,所获得的成果和教训。除介绍知识外,书中还穿插了少许章节,引导读者运用逻辑推理及初等几何知识,再现古希腊先贤们的某些精彩推理,以及运用含义简明的物理学原理,推算太阳的某些物理参数,亲身体验科学探索的感觉。《太阳的故事》融语言的生动风趣与内容的严谨翔实于一体,让读者在享受阅读愉悦的同时学到丰富的知识,并体验科学探索的严谨及科学发现的激动人心。
《费曼物理学讲义》 费曼 上海科学技术出版社
推荐教师:董侃
《费曼物理学讲义》是一套非常著名的物理学教材,由美国物理学家理查德·费曼、罗伯特·莱顿以及马修·桑兹共同编写。这套教材最初是基于费曼在加州理工学院为本科生授课的内容发展而来的,首次出版于1960年代初期,并且自那时以来一直被广泛认为是学习物理学的最佳入门材料之一。书中主要介绍了力学、相对论、光学等基础物理概念,焦于电磁学和物质性质,探讨了量子力学等内容。这套书籍以其清晰易懂的语言风格著称,即使是对复杂难解的物理现象也能够做出生动形象的解释。此外,《费曼物理学讲义》不仅适合物理学专业的学生使用,对于那些对自然界充满好奇并希望深入了解物理世界运作原理的人来说也同样适用。
撰文:马健文 陈子萌
摄影:林邑多 张侃帅 皓明
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