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研學營丨仿生智能柔性新材料的制備和應用（北京航空航天大學）
地點
北航
時間
2019.12.01 - 2019.12.01
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活動詳情

仿生智能柔性新材料的制備和應用

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教育部在《全日制普通高級中學課程計劃(試驗修訂稿）》中指出“綜合實踐活動是國家規(guī)定的必修課，包括研究性學習、勞動技術(shù)教育、社區(qū)服務、社會實踐四部分內(nèi)容?！币延卸嗨咝Ｔ谧灾髡猩喺轮忻鞔_表示選拔“積極參加創(chuàng)新性研究工作或研究性學習并取得一定成果的優(yōu)秀高中畢業(yè)生”，“研究性學習”能力及有社會實踐經(jīng)歷的證明已成為綜合評價、自主招生等招生方式中一項重要的依據(jù)，且在新高考改革中也更具優(yōu)勢。
為了對當代青少年進行前沿科研知識的學習和科研思維的訓練，清大紫育協(xié)調(diào)多方資源為廣大中學生提供進入國家重點實驗室的寶貴機會，舉辦中學生科學研究能力培養(yǎng)計劃專項營，提供給廣大中學生進入知名高校重點實驗室的學習的寶貴機會，中學生將在高校教授的親自指導下進行探究性課題研究。
北京航空航天大學（簡稱北航）成立于1952年，由當時的清華大學、北洋大學、廈門大學、四川大學等八所院校的航空系合并組建，是新中國第一所航空航天高等學府，現(xiàn)隸屬于工業(yè)和信息化部。學校以國家重大戰(zhàn)略需求為先導，強化基礎(chǔ)性、前瞻性和戰(zhàn)略高技術(shù)研究，打造頂級創(chuàng)新平臺和一流科研團隊，近年來，多項高水平基礎(chǔ)研究成果誕生，在仿生界面、熱電材料、量子測量等領(lǐng)域初步實現(xiàn)了引領(lǐng)科學前沿。本次活動，北京航空航天大學為了響應我國科學普及，尖優(yōu)人才培養(yǎng)的理念，將本校優(yōu)勢學科中的科研課題作為本次研學活動的大方向，希望中學生能夠通過研學活動的參與接觸前沿科研知識，提升中學生科研探索的思維與能力，激發(fā)中學生對科學探索的熱愛與追求。
  • 組織單位
主辦單位：清大紫育（北京）教育科技股份有限公司
清大紫育（北京）教育科技股份有限公司，是一家專注于中學創(chuàng)新人才培養(yǎng)，助力大學創(chuàng)新人才選拔，為學生提供新高考、綜合評價、自主招生的升學規(guī)劃與服務的高科技教育企業(yè)。依托多年成功開展競賽等活動的經(jīng)驗，清大紫育與中國科學院、科研機構(gòu)、重點高校等展開深入合作，不斷研發(fā)青少年研學實踐活動，為優(yōu)秀高中學子搭建接觸高端科研平臺的橋梁，幫助學生進行前沿課題研究與實踐，助力學生為名校升學積累高含金量的背景證明，目前已成功開展人工智能、大數(shù)據(jù)、計算機、生物等領(lǐng)域研究活動，并持續(xù)增加信息、能源、交通、農(nóng)業(yè)、航空航天、管理、經(jīng)濟、人文類等研究課題供學生自主選擇。
承辦單位：中科領(lǐng)創(chuàng)（北京）文化科技有限公司
中科領(lǐng)創(chuàng)（北京）文化科技有限公司是中國科學院行政管理局科學文化傳播板塊中重要執(zhí)行機構(gòu)之一，依托中國科學院豐富的科技資源，以服務科技文化、教育發(fā)展、資源利用為目標，以落實國家加強青少年素質(zhì)教育的號召，培養(yǎng)青少年科學探索意識、激發(fā)自我學習興趣、提升創(chuàng)新精神、提高科學素養(yǎng)為己任，公司整合中國科學院相關(guān)研究所、科普場館、野外臺站、科普專家等資源，結(jié)合自身現(xiàn)有的教育、研學各相關(guān)部門合作關(guān)系努力打造科學實踐教育品牌，實現(xiàn)科學知識創(chuàng)新運用的理想，踐行中國科學院科普推廣的理念。
協(xié)辦單位：北京航空航天大學
北京航空航天大學（簡稱北航）成立于1952年，由當時的清華大學、北洋大學、廈門大學、四川大學等八所院校的航空系合并組建，是新中國第一所航空航天高等學府，現(xiàn)隸屬于工業(yè)和信息化部。建校以來，北航一直是國家重點建設(shè)的高校，是全國第一批16所重點高校之一，也是80年代恢復學位制度后全國第一批設(shè)立研究生院的22所高校之一，首批進入“211工程”，2001年進入“985工程”，2013年入選首批“2011計劃”國家協(xié)同創(chuàng)新中心，2017年入選國家“雙一流”建設(shè)高校名單。學校第十六次黨員代表大會提出以建設(shè)扎根中國大地的世界一流大學為發(fā)展愿景目標。
  • 活動宗旨
近距離接觸前沿領(lǐng)域科研成果 提升中學生科學研究能力
  • 報名人群
A：全國高中生；
B：參加過全國性創(chuàng)新類、科技類、學科類競賽獲獎學生優(yōu)先；
C：對科研項目和相關(guān)領(lǐng)域具有濃厚興趣的優(yōu)秀中學生；
D: 計劃參加新高考、綜合評價和自主招生的優(yōu)秀中學生；
E: 計劃申請國外名校留學儲備背景材料的優(yōu)秀高中生；
F: 希望深入?yún)⑴c科研項目并感受科研魅力的優(yōu)秀中學生；
  • 活動優(yōu)勢
頂級師資教學全面提升學生科研能力；
促進學科交叉融合培養(yǎng)素質(zhì)人才選拔；
鎖定科學前沿課題打造優(yōu)質(zhì)精品課程；
引導學生走出課堂結(jié)合現(xiàn)狀付諸實踐；
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名校教授親自帶領(lǐng)完成專業(yè)科研實驗；
激發(fā)學生探究熱情提升科學創(chuàng)新思維；
進入名校重點實驗室提升創(chuàng)新科研力；
北航重要科研課題激發(fā)學生潛能興趣；
國內(nèi)知名高校近距離接觸及實地考察；
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  • 師資介紹
劉教授：國家杰出青年科學基金獲得者、博士生導師。
北京航空航天大學化學學院教授，中組部青年千人計劃入選者，迄今為止，已在Nature, Nat. Rev. Mater., Nat. Mater.，Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等國際知名期刊上發(fā)表SCI收錄論文60余篇，總引用3000余次，其中SCI他引2000余次。先后在國內(nèi)外學術(shù)會議上作大會特邀、邀請報告及分組報告等共計20余次。主持或參加國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等科研項目10多項。
齊教授：博士生導師，北京航空航天大學化學學院副教授。
2009年博士畢業(yè)于中國科學院化學研究所。2009年-2018年在美因茨大學物理系從事博士后研究。入選北京航空航天大學卓越百人計劃。研究工作主要發(fā)表在Macromolecules，soft matter，Adv. Fun. Mater.等相關(guān)雜志。
趙教授：碩士生導師，北京航空航天大學化學學院副教授。
2010年博士畢業(yè)于中國科學院化學研究所。曾在日本、美國等知名高校及研究所項目交流。以第一及通訊作者在Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、ACS Appl. Mater. Interfaces 等雜志發(fā)表論文14篇，總引用400余次。
王教授：北京航空航天大學化學學院副教授。
主要從事納米復合材料和石墨烯基復合材料的設(shè)計制備與吸波、電磁屏蔽及儲能等性能研究獲得了重要的成果，部分結(jié)果正在申請專利并進入中試階段。目前以第一作者和通訊發(fā)表文章40篇，影響因子大于3的文章30篇，其中高被引用論文一共有3篇，目前H因子18。
  • 課程介紹
專項營一：柔性傳感材料方面的制備及應用


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課程背景
導電柔性材料，是結(jié)合了水凝膠與導電高分子的一種新型材料，由于其便攜及可穿戴特性，可作為柔性傳感器件在個性化健康監(jiān)測、人體運動檢測等領(lǐng)域廣泛應用。一方面具備了水凝膠材料良好的生物相容性、優(yōu)異的柔性和可拉伸性等機械性能，另一方面，由于其添加了導電高分子，賦予了其優(yōu)異的導電性能。
導電高分子是由具有共扼π鍵的高分子經(jīng)化學或電化學“摻雜”使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷w的一類高分子材料。具有密度小、易加工、導電性好等特性，并可通過多種方法填充到水凝膠基體中，使其在制備導電水凝膠領(lǐng)域具有非常廣闊的應用前景。
通過課程學習，學生可親自參與到導電高分子材料的設(shè)計中，并親手制備柔性傳感材料，同時，學生可通過簡單的拉伸實驗或者穿戴實驗，驗證所合成的導電高分子基水凝膠的機械性能與導電性能之間的關(guān)系，進一步探索應用領(lǐng)域。通過材料的設(shè)計、制備及應用的實踐活動，培養(yǎng)學生們對科研的興趣，了解科學研究的思路及方法。
課程內(nèi)容
  • 參加實驗室安全培訓
  • 學習水凝膠基礎(chǔ)知識，學習相關(guān)實驗基礎(chǔ)操作
  • 參與導電高分子基水凝膠的制備，了解其特性
  • 了解導電高分子基水凝膠的各種性能評價
  • 學習制備導電高分子基水凝膠
  • 掌握導電高分子基水凝膠作為傳感單元的柔性傳感器的原理和方法
  • 學習用拉伸、壓縮等機械力手段驗證其水凝膠導電性能
  • 學會用上述柔性傳感器件監(jiān)測身體各部位的運動
  • 形成規(guī)范的課題報告及PPT，完成研究性學習答辯
學習成果
通過上述學習，每個學生學習相關(guān)的材料的制備方法，多種專業(yè)儀器的原理和實驗操作，并對材料進行簡單的性能評價及實際應用演示，深入了解柔性電子技術(shù)的發(fā)展、應用和未來趨勢。為讓學生們更好地了解科學研究的過程，我們還將帶領(lǐng)學生參觀化學實驗室以及分析測試中心。了解化學實驗室的基礎(chǔ)設(shè)施、實驗需要的基本裝置，以及檢測分析所需要的一些大型儀器設(shè)備。
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課程所需基礎(chǔ)及適合領(lǐng)域：
所需學科基礎(chǔ) 側(cè)重科目：化學
普通科目：物理、生物
適合專業(yè)領(lǐng)域 學科門類：理學
化學類、數(shù)學類、物理學類、生物科學類
學科門類： 工學
材料類、環(huán)境科學與工程類、生物醫(yī)學工程類、機械類、儀器類、化工與制藥類、農(nóng)業(yè)工程類、食品科學與工程類、安全科學與工程類、生物工程類
注：該專項營的最多容納人數(shù)為20人，報滿為止。
專項營二：具有仿生結(jié)構(gòu)的太陽能凈水器制備及研究



課程背景
水污染是指污染物進入水體，引起水質(zhì)惡化，使水的使用價值降低的現(xiàn)象。水污染現(xiàn)象一般表現(xiàn)為：水中污染物的數(shù)量超過了水體自凈能力；污染物數(shù)量達到破壞水的原有用途的程度；污染物含量超過了水中該物質(zhì)的本底值，影響了水的用途。
太陽能蒸餾法，就是蒸餾時利用太陽的輻射，直接使污染水蒸發(fā)的工藝。太陽熱能在蒸餾過程的應用，最重要的是在海水淡化方面。蒸餾過程基本上是把鹽水汽化，使溶解了的鹽類留在溶液中，然后使水蒸汽凝結(jié)而得到淡水。太陽能蒸餾裝置可以不消耗常規(guī)能源，并且結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。
仿生結(jié)構(gòu)在集水領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛的應用，比如模仿仙人掌的針刺結(jié)構(gòu)、沙漠甲蟲的甲殼上的凸起、豬籠草陣列溝槽等已經(jīng)制備出各種新型的集水裝置。將仿生結(jié)構(gòu)與太陽能蒸餾法相結(jié)合，制備出利用清潔能源進行水處理的裝置，是本課程的特色。
通過課程學習，學生可通過親自參與仿生結(jié)構(gòu)水凝膠的制備，以及太陽能蒸餾凈水裝置的搭建，了解如何設(shè)計出一種便攜式太陽能蒸餾器，了解仿生結(jié)構(gòu)在集水及水滴定向輸運過程中的奧秘，進而掌握科學研究的整體思路，培養(yǎng)對科學研究的熱愛。同時，學生還可對3D打印技術(shù)進行深度學習與研究。
課程內(nèi)容
  • 親手制備具有仿生微結(jié)構(gòu)水凝膠，并研究其表征方法
  • 實驗室安全培訓
  • 學習課題相關(guān)實驗基本操作技能培訓和課題背景基礎(chǔ)知識
  • 親手制備具有仿生微結(jié)構(gòu)水凝膠，并研究其表征方法
  • 學習使用3D打印技術(shù)制備汲水材料，了解其中的原理
  • 學習利用汲水原理搭建太陽能凈水器
  • 研究所搭建的太陽能凈水器的效果
  • 形成規(guī)范的課題報告及PPT，完成研究性學習答辯
學習成果：
為讓學生們更好地了解科學研究的過程，我們還將帶領(lǐng)學生參觀化學實驗室以及分析測試中心。了解化學實驗室的基礎(chǔ)設(shè)施、實驗需要的基本裝置，以及檢測分析所需要的一些大型儀器設(shè)備。通過動手完成相關(guān)材料的制備，并對材料進行簡單的性能評價，深入了解1-2種環(huán)境污染控制技術(shù)的應用。
課程所需基礎(chǔ)及適合領(lǐng)域：
所需學科基礎(chǔ) 側(cè)重科目：化學
普通科目：物理、生物
適合專業(yè)領(lǐng)域 學科門類：理學
化學類、數(shù)學類、物理學類、生物科學類
學科門類： 工學
材料類、環(huán)境科學與工程類、生物醫(yī)學工程類、機械類、儀器類、化工與制藥類、農(nóng)業(yè)工程類、安全科學與工程類、生物工程類
注：該專項營的最多容納人數(shù)為20人，報滿為止。
  • 行程安排
時間 活動環(huán)節(jié) 活動內(nèi)容
DAY1 上午 報到
下午 專題講座：做好生涯規(guī)劃? 成就理想人生
專題講座：解讀新高考形勢下的高中升學之路
晚上 破冰活動
DAY2 上午 開營儀式
專家講座：仿生智能材料的知識及課程講解
營員分組及重點實驗室及博物館參觀
下午 課題專家?guī)ьI(lǐng)參觀科研實驗室并對實驗室安全進行講解
課題專家對背景知識進行介紹，并對具體實驗細節(jié)進行講授
專家及助教指導學生對實驗原材料及試劑進行準備
晚上 實驗設(shè)計前的相關(guān)準備工作
DAY3 上午 課題專家組指導學生學習實驗原理
課題專家組指導學生準備實驗試劑及材料
中午 午餐
下午 學生動手進行科研實驗
學生實驗過程中接受專家教授階段性查問考核
晚上 總結(jié)問題專家答疑
DAY4 上午 專家指導學生實操科研實驗后續(xù)步驟
課程專家組布置研究報告選題
學生開始撰寫課題研究報告
下午 在專家及助教的指導下撰寫課題研究報告及答辯PPT
專家及學生交流實驗課題內(nèi)容
晚上 導師指導 學生撰寫完成研究報告及PPT
DAY5 上午 學生獲得答辯資格名單公布
學生進入答辯環(huán)節(jié)
課題組進行答辯評審及評獎
下午 主持人總結(jié)本次研學營的整體情況
研究性學習成果頒獎
營員發(fā)表感言
播放學員營中電子相冊
閉營儀式及頒獎儀式
離營
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注：
  1. 參營的學生有機會與海外留學生面對面交流。
  2. 課程安排將根據(jù)實際情況進行適度調(diào)整，具體以開營安排為準。
  • 學習收獲
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  2. 參營學生可獲得官方有效蓋章的科研實踐、綜合評定及答辯資質(zhì)證明，表現(xiàn)優(yōu)異的學生可獲得帶有知名高校教授的親筆簽名獲獎證書，以上資料可作為綜合評價、自主招生初審申請材料及亮點打造。
  3. 自愿參加公益活動，增強學生社會責任感，同時獲得基金會頒發(fā)的公益證書。
  4. 學員在專家的指導下完成研究報告，優(yōu)秀學員的研究報告可進行進一步提煉參與國家青少年科技創(chuàng)新大賽。
  5. 陽光高考網(wǎng)報名“綜合信息”-“高中期間參與的社會活動”一欄可填寫：高中階段參與的科學研究、文學創(chuàng)作、創(chuàng)新設(shè)計、學習實踐等情況中也同樣適用。
  6. 不僅鍛煉學生的理性思維和批判質(zhì)疑精神，還能讓學生不畏困難，有堅持不懈的探索精神；大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法等。
  7. 北京航空航天大學前沿科學課題的研學實踐經(jīng)歷對學生認識未來大學科研環(huán)境及工作世界有著極大的啟發(fā)性幫助。
  8. 知名高校前沿課題科研經(jīng)歷將是申請海外留學的有利助力之一。
  9. 報名相關(guān)
  10. 報名條件：
  11. 學業(yè)成績優(yōu)異，需提供高中階段學科成績及獲獎情況：各科成績（高一上下期末、高二上下期末、高三上下期末）班級排名、年級排名（由學?；蛟合到虅展芾聿块T蓋章）
  12. 高中階段參加的競賽名稱及獲獎情況證明材料
  13. 高中階段參加的社會實踐或公益活動情況證明材料
  14. 注：以上資料需要發(fā)送至郵箱yanxueying@unisedu.com，郵件命名格式為：【報名】專項營名稱+學生姓名+年級，由相關(guān)老師審核。
    報名人數(shù)：限招40人，招滿為止。
    開營時間：2020年1月
    截止報名：2019年12月31日
    開營地點：北京（北京航空航天大學）
聽說，打賞我的人最后都找到了真愛。