合作共建“材料科学、医学物理体验”活动

五彩缤纷的物质世界总是强烈吸引着儿童的目光，激发孩子们无穷的想象。同时材料科学和我们的生活息息相关，所以材料科学是现代科学的重要组成部分，是所有基础教育的必修课程。为了丰富中学材料科学教育内容，用更多更好的教育资源来提升教学质量，提高学生科学素质，985高校 实验室与前途出国经协商，同意合作共建“材料科学、医学物理体验”活动。

此活动面向有志于深入了解材料科学研究的高素质学生，通过在一线科学实验室的体验，实践活动，传授现代材料科学研究的基础知识，提高学生对现代科学的认识，培养基本的科学素养。

项目内容包括：1. 短期项目：压电陶瓷实验室参观陶瓷制作及样品测试（一天）；2. 长期项目：科研环节具体实验技能培训（一学期）。具体项目内容见后。

前途出国负责学生招募和安全管理，并提供支持；实验室负责教学，提供教学场地和教学所需资料，实验用品，并指导学生进行实践。

1.   短期项目：压电陶瓷制备观察（一天）活动安排

9:00-10:00：      科学报告“无铅压电陶瓷简介”， 内容包括：1. 压电陶瓷的起源，发展和现状；2. 现代材料科学的研究领域； 3. 现代材料科学的研究方法； 4. 材料科学的现状；5. 山东大学物理学院简介

10：00-11:30：       洪家楼校区陶瓷制备实验室参观，内容包括：1. 配料室； 2. 压片室；3. 各种烧结炉观察，记录；4. 样品处理等。

11:30-13:30：    午餐及山大校园参观，参观包括山大食堂（号称亚洲最大），济南新地标明德楼，山大校园特色道路名等。     继续参观中心校区陶瓷材料测试实验室，观察了解仪器使用和实验室规则。

14:30-16:30 趵突泉校区实验室进行实验，内容包括：1. 学会杨氏模量测定、精确测量陶瓷固体的密度等科研环节的实验；2. 其他自己感兴趣的测量实验。

16:30-17:90  总结，证书发放。

2.   科研夏令营项目（2周）简介：

这个项目面向对科研工作生活有浓厚兴趣，想亲身了解科研工作实际情况的学生。学生将在2周时间内，在学习完实验基础知识和基础技能后，深入到实验室，在科研人员陪伴下，亲身观察，体验真正的科研工作的进行。通过完成一个具体科研任务，比如超声声速的测定、金相显微镜的使用，测量材料杨氏模量等，并学会误差分析，和科研人员一起体验科研工作的酸甜苦辣。在遵守实验室各项规矩，保证安全前提下，可以安排学生亲自动手，做一些力所能及的实验。学生将完成约10小时的相关知识培训和10小时的技术培训，然后是固定的实验室实习时间。教授根据学生情况做不定期指导。

3.   长期项目：材料科学、医学物理科研训练（16周）简介

这个项目面向对科研工作有浓厚兴趣，并准备投入相当时间精力以便深入了解科研工作的学生。 学生将在教授指导下，在研究生陪伴下，参与特定研究课题的具体科研工作。学生每周至少要有>4小时的实验室工作时间和>2小时的线上交流时间。教授根据学生情况，做具体指导。

实验室工作主要包括 1. 学习实验室基本操作技能，实验数据处理等基本技能。学会做各种基本科学实验，比如杨氏模量的测定、超声声速的测定、精确测定不规则形状的固体密度和相对密度等，切实提高学生的实验技术水平； 2. 参与实际科研工作，学会数据分析比如XRD数据分析等，熟悉具体的科研工作，熟悉实验室各项规章制度，熟悉具体实验的理论基础和操作步骤，在考核通过后，可以亲身参与实验工作； 3. 提高学生撰写论文的能力，教授学生如何写科研论文。有突出贡献的学生，可以参与科研论文的总结，发表。

长期科研内容举例：

材料科学科研训练内容：

高温压电材料是高温压电传感器的核心元件，已广泛应用于航空航天、核能、发电、冶金、化工、汽车、船舶等高精尖技术领域，用以实现对系统的检测和监控等。很多压电传感器、压电换能器、压电致动器、压电谐振器等关键器件的工作环境温度很高（例如：石油测井温度可高达200℃以上，普通汽车气缸或排气管温度可高达300℃以上,原子核反应堆以及飞机喷气涡轮发动机等相关工作环境温度更可高达500℃以上）。美国的Endevco, 日本的Murata，丹麦的B&K等公司占据着绝大多数高温压电传感器的市场，其研发的新型无铅超高温压电材料也多以专利的形式加以保护，导致高温压电传感器价格十分昂贵。我国作为航空航天、核能、冶金、汽车、船舶工业大国之一，对超高温压电器件有着潜在的巨大需求。但在国内，目前尚无性能优良、使用温度超过300oC的高温压电传感器产品。以至我国每年不得不花费大量的外汇从国外进口超高温压电产品，而且这些外国公司还经常对我国实行严格的产品禁运和技术保密。因此只有尽快加强我国在该领域的研究，获得自主知识产权的新型超高温压电材料，才能打破国外对超高温压电器件的垄断。

通过对高温压电陶瓷材料配料、球磨、压片、烧结等制备工艺的了解，学习部分科研实验工作，学会分析解决问题，以及培养学生的实验技能和科学素质。学会数据采集、数据处理，误差分析等，学会数据分析，比如复杂的X射线衍射数据分析等，熟悉具体的科研工作。提高学生撰写论文的能力，教授学生如何写科研论文。

医学物理科研训练内容：

医学物理学是物理学的重要分支学科，是现代物理学与医学相结合所形成的交叉学科。医学是以人体为研究对象的生命科学，生命现象属于物质的高级运动形式。随现代物理学迅速发展，医学已从宏观形态进入微观机制研究，从细胞水平上升到分子水平研究。

“现代生物学研究的最终目的是以物理学和化学解释生物学”

 1、物理学知识是了解生命现象不可缺少的基础，任何生命过程都是和物理过程密切相联系的.

2、物理学所提供的技术和方法为医学研究和实践开辟了新途径，极大推动了包括生命科学和医学在内的其它自然科学的发展。

通过对医学物理实验课程的了解，学习部分科研工作，学会分析解决问题，以及培养学生的实验技能和科学素质。学会生物信号传感器采集，熟悉具体的科研工作。提高学生撰写科研论文的能力，教授学生如何写科研论文。

具体实验技能培训课程分为四部分：

1. 理论培训：测量和测量误差分析培训；X光的衍射理论知识；晶格以及晶格常数固体物理知识；实验室安全规则培训

2. 提高科研技能训练实验目录：1.医学传感器实验、2.杨氏模量测定、3.非正常眼的模拟与矫正光学实验、4.分光计衍射光栅测光波波长、5.人耳听力曲线测试、6.旋光法测量葡萄糖溶液浓度、7.测量液体黏度系数、8.超声声速测定、9.人体阻抗测量、10拉脱法测量液体表面张力系数等科研训练实验。

3.  科研实验实测目录：金相显微镜分析陶瓷表面形貌；陶瓷材料密度的测定；材料X光衍射实验；材料X光光谱分析以及程序处理；人体脉搏波速度测定；

4.  论文以及报告的撰写。