2019年1月21-23日,我校2020届学生赴复旦大学进行大学实验课程的学习零距离体验复旦大学丰富多彩的实验内容、专业齐全的实验器材和强大教师资源让同学们受益匪浅。该实验课程是针对我校高二年级学生开设的一门必修课,由物理、化学、生物三大块实验组成,其中物理实验涵盖基础物理、力学以及电子学三大物理学领域,化学实验是对大家所学高中知识的拓展,生物实验涉及遗传学领域。所有实验在复旦大学航天航空系、物理系、信息科学与工程学院、高分子科学系、生命科学学院实验教学中心开展,并由复旦大学老师亲临指导教学,对学生旨在“培养兴趣,夯实基础,联系生活,激发创新”。尽可能让每一位学生参与到每一个实验学习


地点:复旦大学航空航天与力学实验中心

01

振动力学实验:悬臂梁振型观察


讲义上密密麻麻的求和微积分令同学们感觉在阅读天书,不禁对下一个实验心生畏惧。实验时间到,一位和蔼可亲的教授步入实验室。只见他点开ppt,上面没有令人望而生畏的高等数学,而是一个买菜的故事。不知不觉,在老师深入浅出的讲解下,同学们惊觉自己居然已经可以看懂讲义上的公式推导。之后,老师亲自上阵为我们示范了实验操作,同学们便热火朝天地投入到实验中。本以为最难的实验却在老师春风化雨的指导下畅通无阻地轻松完成。同学们热爱物理和科学的心与实验桌前的钢尺以同一频率振动,形成了美妙的共振。这就是振动力学实验——悬梁臂振型观察。



02

固体力学实验:低碳钢弹性模量E的测量



屋内各式各样奇形怪状的实验器材勾起了同学们的好奇心,同学们已经迫不及待要开始实验。这个实验是低碳钢的弹性模量。虽说依据的是同学们初中就学习过的胡克定律,但是大学物理更加科学严谨的阐释让同学们明白了定律背后的本质原因。尽管有些物理量高中与大学的表示法不同、许多物理概念亦是闻所未闻,但教授耐心细致的讲解让我们克服了难题,领会到了实验的原理。实验内容是利用杠杆原理在一段加上砝码,另一端是低碳钢,通过砝码的重力拉伸低碳钢,测出低碳钢长度变化量。同学们踊跃向教授提问,教授在一旁观察同学们的操作,实时进行讲解与纠正。




03

流体力学实验:流体中的能量守恒与转化


我们来到了一个摆满了管子和量桶的实验室,教授简略地介绍了一下实验器材后便抛出了一个发人深省的问题——明明是能量守恒,为什么公式里的量全都是高度呢?随后教授能量守恒公式进行了些许变换,就把同学所熟悉的公式变成了全新的公式。将难以测量的能量,通过流体的性质转化为易于测量的高度,物理的美丽与科学家们机智的物理思维令同学们拍案叫绝。然而理论终究是理论,等到真正实验时,各种从未预料到的意外和错误不断发生。不过同学们不气馁、不急躁,纵然一次次数据作废重新分析,同学们依旧仔细耐心地计算,相互探讨、查漏补缺。终于13根测压管、4种不同的数据,每种数据2次试验,都被我们不折不扣地完成了。




通讯员:吴南李

基础物理实验


地点:复旦大学物理系


基础物理实验课程为同学们准备了非常丰富的内容,包括“吹币入杯”、“表面张力趣味实验”、“一维驻波法测量物体重量”、“频闪法测定电扇的转速”、“尖端放电与静电电动机”、“人的发音频率和脉搏频率的测量”、“‘温差电效应’制冰”、“磁悬浮”和“光的偏振性与测量”共10个实验。


同学们在上课之前就已经做过大致的预习工作,但想要真正明白却不容易。甚至一些看似“接地气”、简单易行的实验所涵盖的原理和知识在大学课本里变得复杂而陌生。童老师还打趣说,“这是大学物理实验课程当中最简单基础的课程”。


经过老师的讲解,同学们分组进行实验,然而在实际操作过程中也遇到了不少麻烦,如对各个物理量之间对应关系的不熟悉、仪器仪表操作的生疏、读数计数的偏差……秉持切问近思的校训,同学们积极主动地向童老师和我校带队老师宋丽颖老师提问求解,争取成功完成所分配实验。


实验进行的同时,我们的认知也不断被刷新:吹币入杯的气流与硬币表面的夹角关系、硬币漂浮在水面上的最大下陷深度、波的频率与波长和弦的张力以及弦的重量关系、在频闪相机上使电风扇叶片静止不动的正确频率、尖端放电与静电电动机的原理及其使用、借助数字式示波器与信号发生器能测得人的发音频率和脉搏频率、“通电”就能制冰块(温差电效应的含义)、磁悬浮的高级“玩法”、偏振光的振动面的概念与应用等等,可谓是让人“惊叹”的2.5小时。


整个过程虽然并不容易,但同学们越挫越勇,顺利甚至提前完成了实验。




“理论”与“现实”的迥异,或许是感触颇深的一点。当书本上的理论知识灵活地出现在生活当中时,不免让人手足无措,而反复测算的数据最终还被证明有误,这对于长期处于理论学习状态的我们来说无疑是一个锻炼实践能力的契机。何况几个看似无关的物理量居然通过重重公式计算,在冥冥之中建立起了密切联系,于是在忙碌的同时还得赞叹一声“妙哉”。


通讯员:吴依凡

电子学实验


地点:复旦大学信息科学与工程学院


电子学实验课程由三个实验组成:积分与微分运算电路、方波信号产生电路以及比例运算电路组成,每人选做其中的两个。


实验室内配备了许多从前没有看到的仪器和显示器。以前,在学校中,我们只是在劳技课上接触过其中的一小部分,没有能够深入地通过实验了解它们的功能。通过这次实验课活动,我们得以一览其中的奥秘。


方波信号产生电路的实验中,老师先给我们介绍了各个仪表的使用,并分析了电路图及其中各种元器件的作用,接着让我们独立在面包板上完成搭建。老师很耐心,当我们在单独搭建的时候,他会给我们进行逐一辅导,指出我们犯的错误,帮我们调试电路。在老师的指导下,我们很快完成了电路的搭建,得到了较为准确的数据。当我们看到仪器显示出的一个个方波信号的图像,到感到非常的自豪和激动。在比例运算电路的实验中大家通过实验以及老师的讲解,了解到了反向比例运算电路以及同向比例运算电路的公式和原理。老师还通过演示实验给我们讲解了放大器的幅度,频率的特性,还联系了生活中的一些实例,比如麦克风,它就是利用了放大器的装置来达到声音的可控制的放大。   


其实这些实验为基础的电子技术,与我们生活息息相关,通过这次课程,我们了解到了不少有关电子信息的知识及其与生活的联系,也不禁感叹物理学可以将从前的幻想化为现实的魔力,让我们日常生活更加丰富多彩。通过课程的学习,我们第一次在大学实验室中切身体验了大学生的科创,也从大学老师们的身上学习到了实事求是、严谨踏实的科学态度。

 

通讯员:伍瑾轩

化学实验



地点:复旦大学高分子科学系


众所周知,固体废弃物会造成一定的环境污染,特别是不易分解的固体废弃物尤其对环境不利,对这些固体废弃物能够加工再处理并能重新利用具有非常重要的意义。这次实验就将我们生活中很常见的废旧铝易拉罐转变为用处颇多的明矾(明矾可以制备铝盐、发酵粉、造纸、油漆、净水剂等)。


初入实验室,映入眼帘的,是一排排的通风橱、一整个柜子的化学试剂和各类高端的实验仪器,让同学们眼前一亮。


在教授讲解完了实验原理后,同学们就投入到繁忙的实验当中去了。第一步先是将事先打磨好的铝片剪成小块投入氢氧化钾溶液中并将其加热反应。这一步的操作用到了磁力搅拌器,看着容器中自己旋转的磁子,省去了使用玻璃棒的麻烦,同学们不时传来惊呼。第二步是将其过滤,用到了抽滤装置,使过滤的过程变得方便快捷。剪滤纸部分也是颇有意思,可见科学实验不光要有充足的理论知识,也要有很强的动手能力。


之后加硫酸溶解了沉淀后就将溶液进行冰水浴冷却,使明矾晶体结晶出来,同学们看到自己的烧杯中生长出了明矾的晶体都激动万分,因为“结晶”这个原来只在书本上出现的抽象概念切实展现在了大家面前。


这看似简单的实验也着实耗费了同学们很长的时间,但这样也加深了同学们对课本知识的了解,培养了动手和思考讨论能力,给今后大家的发展打下了基础。


通讯员:钱卓阳

生物实验







地点:复旦大学生命科学学院


同学们来到生物实验室,在细心聆听老师对于学科的概述以及对于实验原理的讲述后,大家纷纷动手开始实验,实验内容为:质粒DNA的提取。


DNA的提取主要利用了碱裂法。细菌中DNA在碱性条件下氢键断开变性,而恢复中性后拟核区DNA成网状并在离心后沉淀,质粒DNA在溶液中,最终通过一系列溶液提纯质粒,并在凝胶电泳下显示。



在介绍实验器材的阶段,同学们对离心机、微量移液器等设备表现出极大的好奇。正式实验终于开始了,同学们从一开始的惴惴不安,到最后得心应手,熟练自如。“离心2分钟,还有没有人来的?”“我我我等一下!”这次实验不仅培养了同学们的操作能力,也使同学们对未来的学习生活有所体验,更加深了大家对基因工程这一知识的理解。


通讯员:龚欣


结语


所有实验在各学院指导老师及带队老师的辅导下顺利完成。实验结束后的交流中,同学们表达了对大学实验课程的热爱与满足。在离开复旦大学实验室时,同学们表达了对教授老师们的深切感激,同时也表露出自己对于探索未知科学知识的渴望。希望同学们能在今后的日子里,活学活用所学知识,贯彻落实科学探索精神,做一名严谨治学的“复旦”。