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观“点击化学”,品趣味生物—北大附中高中部师生参访北京大学化学与分子工程学院
来源:元培学院 时间:2024-04-04

       为培养同学对生物—化学跨学科合作的兴趣,拓宽新时代青年的知识面,2024年3月29日,北京大学附属中学高中部大中贯通课程“生命的化学”师生一行前往北京大学化学与分子工程学院,追踪当下国际社会的前沿研究项目,弘扬以实践为底蕴的科学家精神,为学生培养学科兴趣、树立更高目标。

26届明德、弘毅书院师生合影

第一部分:看细胞荧光,见正交反应

       附中“生命的化学”课程师生在化院相关负责人的带领下,前往C区邹鹏老师实验室参观。同学们在现场观看了课程助教彭陆鑫老师进行的糖类分子标记实验,了解了细胞代谢标记和细胞click反应的全流程,深刻领略了生物正交反应的魅力。此外,同学们还在之后的实验中亲眼看到了细胞及细胞器发出的荧光。

       通过观察实验,学生们对课堂上讲述的理论知识有了实践性质的深入了解,对click反应的进行步骤有了一定概念,对未来《生命的化学》课程有了更多的兴趣,更加期待以后的课程内容。

图片:彭陆鑫老师为学生讲解实验设计

图片:彭陆鑫老师为学生讲解实验试剂配置方法

第二部分:闻色相质谱,赏周期元素

       参观完生物实验室后,师生一行来到位于D区基础实验中心一层的仪器分析实验区,了解了国内化工分析仪器之一,顶空-气相质谱联用仪。通过黄军老师的讲解,同学们了解了其精密的原理以及组成部分,并领悟到科学的发展离不开仪器的发展,而仪器对科学的推动不局限在其发明的原始目的,科学理应学以致用。

图片:顶空-气相质谱联用仪

       据黄军老师介绍,气相质谱仪的工作原理主要涉及两个主要的分析技术,即气相色谱(GC)和质谱(MS)的联用。在气相色谱阶段,多组分的混合物被转化为气体,并通过色谱柱进行分离。色谱柱内通常填充有吸附剂,混合物中的各个组分由于与吸附剂的不同相互作用(吸附和脱附)而得到分离。这些相互作用基于每个组分的物理和化学性质,因此每种组分都会以不同的速度通过色谱柱,从而实现分离。接下来是质谱分析,一旦混合物通过气相色谱被分离,各个组分依次进入质谱仪的离子源。在离子源中,分子被电离成带正电荷的离子,这些离子在加速电场的作用下形成离子束。离子束随后进入质量分析器(如四极杆、飞行时间或磁扇形质量分析器),在这里,离子根据它们的质量-电荷比(m/z)被分离。这些离子被检测器检测,并转换成电信号,最终形成质谱图。

图片:黄军老师为师生讲解仪器工作原理

       整个过程由计算机控制,可以生成色谱图、质谱图等多种信息,从而提供关于样品成分的详细数据。这种联用技术结合了气相色谱的高效分离能力和质谱的高灵敏度和高选择性,广泛应用于化学、医学、环境科学等领域。这个仪器通过多个功能仪器联用完成化合物成分检测。在带队老师郭妍如老师的介绍下,同学们也了解了如何分析质谱图,为高二化学打下了一定的基础。

图片:顶空-气相质谱联用仪通过计算机控制

       接下来师生们前往实验中心三层参观了北大化院著名“打卡地”——元素周期表的实物周期表。化院的元素周期表涵盖了从氢(H)到铹(Lr)的所有元素,共118种。这一列表以一种清晰、易于理解的方式展示了元素周期表的结构和内容(例如采用不同的颜色编码和图形表示,以增强信息的可读性和记忆性),适合于化学和化工领域的学习和研究。

       通过赵浩老师介绍,同学们了解了元素周期表的历史及其发展变化,并通过观察实物深入了解了各元素及其化合物的特殊性质、普遍性质、发现历程、命名法则以及在化工领域的应用等相关信息,深深地为勇于创新、前仆后继的科学家精神所感动。

图片:赵浩老师在元素周期表墙前为学生们讲解

       此后,师生们还参观了光学实验装置,并在赵浩老师的讲解下认识到:学习的意义不只是使用前人安排好的部件,更在于把这些部件拆解开来,了解它们的原理和功能,进而学会自己创造自己的部件。

图片:赵浩老师为学生们讲解光学实验装置搭建原理

第三部分:探化院,怀感想

       近4个小时的参访在热烈的交流互动中渐入尾声,参访师生代表纷纷表示,本次活动不仅是一次知识的积累,更是一次视野的拓展,参观化院对未来的工作、学习道路起到了很大的帮助,未来要秉承先辈教诲,学习永不放弃的科学家精神,并将其实践到生活中去!

       本次大中贯通实践活动通过参观化院,让我深入了解了在现实科研项目中是如何探究化合物组成的,第一次见到了质谱仪,并学习了其精细的应用方法和原理;“打卡”了元素周期表的实物周期表,见到了许多以前从没有见过的元素构成的物质;了解了细胞的结构组成,认识到click反应是如何实现的,并通过观察实验学习了许多科研方法,见到了许多顶尖科研设备。在此感谢学校给予我们这次机会,让我们能够通过实践活动学习到超出书本的知识。期待未来能参加更多的实践活动! ——明德26届陈雨涵

       此次参观北大化院,让我收获颇丰。踏入这座知识的殿堂,我立刻被浓厚的学术氛围所包围。我们在老师指导下学习了元素相关知识并且做了细胞标记实验。在实验中,我通过先进的设备,看到了细胞的形态和结构,这让我对生物学有了新的理解。

       北大化院先进的实验设备和严谨的学术氛围给我留下了深刻的印象。在这里,我看到了无数优秀的学者专注于科学研究,他们的专注和勤奋让我深受鼓舞。这次参观让我对化学学科产生了更加浓厚的兴趣,希望能在未来的学习中继续探索化学的奥秘。

 ——明德26届于赫萱

       来自北大附中的化学与生物的学子聚集北大化学与工程学院,进一步感受多学科跨领域合作的独特魅力,深刻了解化学与生物学的多元联系,为北大培养一批早兴趣、早努力、早有为的主干力量,为双方产生正面积极的外部效应,深化北大附中师生思想意识,赋能北大化学与工程学院发展。

——弘毅26届王若宇

文案:明德26届陈雨涵、弘毅26届王若宇

图片:明德26届陈雨涵、弘毅26届王若宇、生物组陈燕惠老师、化学组郭妍如老师