學習日志集合

1、學習日志集合第0教學單元概論課 2013年10月10日 第4周 星期四今天上了由清華大學基礎工業(yè)訓練中心主辦的實驗室科研探究的第一課-概論課。課程上老師主要介紹了有關這門課的開辦目的與的教學計劃和教學流程?？偟膩碚f，這門課的目的在于開闊在校本科生的視野，培養(yǎng)學生跨學科學科交叉的思想和意識。這正是我選擇這門課程的初衷，我認為在現(xiàn)在這個各個基礎學科都有一定程度的發(fā)展的社會中，學科交叉格外重要。作為一名剛剛步入大學的大一新生，大學留給我的第一印象便是復雜。首先分院系，不知道自己的專業(yè)是否真的合適；再者便是選課，許多課程都是想上但又猶豫的，害怕自己的時間精力分配不好。而實驗室科研探究課為我提供了一個更

2、加全面的視角，更加開闊的獲取知識的渠道。在課上，我可以聽到來自不同院系的老師教授對其任教專業(yè)的介紹和理解。這樣就讓我對部分專業(yè)有更進一步的了解，可以最大程度的認知自己的真正興趣所在。古人有云，三百六十行行行出狀元。而現(xiàn)在的社會與古人所居的社會大不相同，現(xiàn)在社會中重大成就往往不在于某一單一學科的單項成就，而在于兩個，甚至多個學科交叉時所迸發(fā)出的靈感。而且，即使我們以后做不成科學家，而從長遠角度來說，一個見多識廣的人，一個有更多經歷的人，一個視角更加開闊的人，往往能夠在處理事務時更加從容，獲益終生。聽了這堂概論課之后，我更加堅定自己的之前選課時的選擇，并且希望能夠再剩下的7個教學單元中學到更多的知

3、識。 第25教學單元激光表面改性技術研究 2013年10月23日 第7周 星期三課上，老師首先聲明了這節(jié)課的重點。重點在于物質材料的表面改性，而不在于激光。激光僅僅只是使材料的表面改性的一種方法和渠道，我們的最終目的是把物質的表面改造成為我們想要的樣子。激光具有一些很好的性質比如方向性，單色性，相干性等等。其中它所具有的高能量被人們看重，并且被利用為改變物體表面的技術之一。激光的方向性支持他可以在一個很小的區(qū)域里對物質和材料進行操作，而它具有的單位面積上的高能量（約為1000瓦特的電磁爐的3千億倍）是他的確勝任這項工作。激光在表面技術中的應用主要包括：激光硬化、激光熔覆、激光誘導反應、激光蒸發(fā)

4、沉積、激光拋光、激光表面清洗、激光表面織構等等。以鐵來舉例，當鐵被加熱到紅熱狀態(tài)（即奧氏體占主導地位時）鐵易被塑性。之后需要以極快的速度冷卻到常溫，否則常溫下在鐵中仍然有許多奧氏體存在導致鐵的硬度，強度不能滿足人類的要求。如采用這種激光的技術，僅僅對鐵的表面進行加工的話，在加工完的瞬間，由于鐵的導熱極好，鐵就會迅速冷卻，完成加工。這樣的話，不僅加快了加工的速度，而且節(jié)約了材料。但對于這種微觀的加工，不確定性則會增加，從而在某種程度上限制了這項激光表面改性技術的應用。所以我們是否能夠通過大量的實驗數(shù)據(jù)和理論依據(jù)對該性后的結果物質進行推斷，對性能進行更加精準預測呢。 第52教學單元仿真學，21世紀

5、嶄新學科 2013年10月16日 第5周 星期三課上，老師首先通過一個物理上的例子（一個小物體在彈簧阻力和另外一個阻尼力下的運動）對比了真正求精確解與通過仿真學來讓計算機求相當精確的近似解的性價比，而引出仿真學的概念與前景。仿真學的關鍵是模型試驗，是對一個實際存在的真實系統(tǒng)建模出來的數(shù)學模型的模型試驗。在現(xiàn)實的生活與科研中，有許許多多的數(shù)據(jù)和結果很難通過做真正的實驗得到，甚至有些數(shù)據(jù)或判斷根本不能通過實驗的方式得到（如核彈的爆發(fā)的破壞力，摧毀小行星的實驗等等）。在這些情況下，現(xiàn)代仿真學的優(yōu)勢便突出出來：價格低廉，安全性好，可操控性強。然而，我覺得仿真學也是有一定局限性的。因為在某種意義上講，我

6、們通過仿真學得到的數(shù)據(jù)永遠只是一個近似值或者是一個人們對此的一個預期，他與真正的現(xiàn)實必然存在著或多或少的差距。而這種差距的大小是我們關心的問題。對于開篇第一個問題，當取值越密，結果越逼近準確值，而當遇到更復雜的情況時其結果可能有較大波動性。所以我覺得，在合理應用仿真學的知識理論時，應注重對在仿真過程中與真實的偏差的大小的分析。同時注重仿真模型的優(yōu)化，找到更好的、產生誤差更小的模型。為確保仿真過程的可靠性，我認為還應加上誤差分析這一環(huán)節(jié)，看看所產生的誤差最大會有多大，從而決定這種便利的仿真是否真正可行，以確保最后實施的準確性。 第85教學單元演示實驗的物理性與趣味性 2013年10月31日 第5

7、周 星期四課上，老師先介紹了這門課程開辦的初衷：為了增加同學們學習物理的興趣，為了改變大家以前幾乎一直對物理的偏見。今天我主要學到了幾種3d的制作方式，以及，觀察并實踐了及中小型趣味物理實驗（凱爾特魔石，翻身陀螺等等）和超導磁懸浮列車的模型。關于3d，它是通過模擬物體本身的不同部分到人雙眼的視角差而使人感覺它是立體的。老師介紹的第一種3d是通過紅藍雙色的圖片和紅藍眼鏡來完成的。人幾乎不能從紅色鏡片中看到紅色的圖片部分，只能看到藍色的部分；藍色的鏡片同理，這樣便人為地造成了視角差產生了3d的效果。第二種是通過偏振片來構造視角差的。人們通過在投影器上和眼鏡上分別安裝偏振片是人的兩只眼睛可以看到不同

8、的圖片部分，從而產生視角差。之后，老師簡要介紹了分別由小棱鏡和凹面鏡形成3d效果的兩種不同的方法。之后便是凱爾特魔石（一種可輕易單方向旋轉但難以按另一方向旋轉的魔石）。雖然其完整的理論體系到現(xiàn)在仍然沒有建成，但其大致可以用其質量軸與旋轉時的轉動慣量軸不重合來解釋。我們看了由凱爾特魔石構造出來的物理模型，并從實踐中加深了對物理研究及其研究步驟的理解。最后我們觀察了受魔石啟發(fā)制作的翻身陀螺和直立蛋等小型物理趣味實驗設施。通過這堂課，我對物理有了些新生的看法，物理并不完全是枯燥的公式和計算，它也可以是從生活中來的一些趣味探究。 第89教學單元光學顯微分析及定量金相 2013年10月15日 第5周 星

9、期二 今天上了真正意義上的實驗室科研探究的第一課光學顯微分析及定量金相。在上課之前我先查了一些關于光學顯微鏡的資料，包括其工作原理，發(fā)展歷史等等。在課上，老師也用了很大的篇幅來更加詳細的講解了這一部分知識。公元前一世紀，人們發(fā)現(xiàn)通過球形透明物體去觀察微小物體，可以使其放大成像，對球形玻璃表面能使物體放大成像的規(guī)律有了認識。在1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器，此時，顯微鏡僅僅只是當時上流社會中貴族的玩具。在1610年前后，意大利的伽利略和德國的開普勒在研究望遠鏡的同時，改變物鏡和目鏡之間的距離，得出合理的顯微鏡光路結構。16731677年期間，列文·虎克

10、制成單組元放大鏡式的高倍顯微鏡，在意味著顯微鏡不再僅是玩具，而更加面向科研了。在眾多諾貝爾獎中，關于顯微鏡的就有超過5項。之后老師給我們講解了關于金相的知識，著重以鐵為代表，講解了生鐵，熟鐵，鋼的本質區(qū)別，鐵與碳不同溫度下的不同形態(tài)，以及碳在鐵中的不同種類的分布。最后，我們親自觀察了蠕墨鑄鐵和球墨鑄鐵的表面金相，而且我們還利用該儀器趣味的觀察了手機屏幕led燈的放大圖。這節(jié)課幾乎顛覆了我對鐵以往的認知，在學到了更多知識的同時，我也認識到了自身的局限。更深的理解了這門實驗室科研探究的意義。 第92教學單元超聲加工技術及應用 2013年10月11日 第4周 星期五課上，老師首先對什么是超聲，什么是

11、超聲加工技術以及超聲加工的應用和應用原理給我們做了一個較為細致的介紹。超聲波是高于16khz的聲波，人耳聽不到，但卻是客觀存在的自然現(xiàn)象。對于許多許多的材料，由于他們本身過于硬和脆（如一般的玻璃，石榴石，鋯質材料等等）。如果用一般的加工方法進行切割和鉆孔加工的話，很容易將材料整體破壞，從而造成一筆不小的經濟損失和物質上的浪費。而通過這種超聲加工技術，在一個很短的時間內，對被加工的材料進行極快的沖擊，則很大程度上保證了加工的成功率。雖然這種加工技術的加工對象較為局限，但他對這些特定材料的加工的幾乎獨一無二的能力使其極有發(fā)展前景。根據(jù)老師上課所講，這種超聲加工技術的關鍵在于設備中變幅桿。變幅桿是一

12、根上粗下細的桿件，他可以通過減小振動的面積的方法將振幅擴大，使其滿足超聲加工的要求。但同時對變幅桿的要求也極為苛刻。要求變幅桿整個桿件其中不能有縫隙，否則，因其縫隙的存在，則會出現(xiàn)桿的上部加工桿的下部的尷尬情況，而且，變幅桿的成本極高。所以，我比較關注一些關于變幅桿的保護措施和變幅桿的回收再利用的有關環(huán)節(jié)。超聲技術的確有很大的發(fā)展前景，在生活中的許多方面都有它的應用，如超聲波清洗等等。 第93教學單元揭開發(fā)明創(chuàng)作的面紗,由科研項目專利帶來的啟發(fā) 2013年10月24日 第6周 星期四課上,老師先講了他這項科研的發(fā)明專利的來由。老師的這項專利是關于軍用拉伸已骨折的骨頭的設計。該項專利僅僅用了兩周

13、的時間便完成了從產品設計到制作樣品的所有工作，并且以其質量輕，強度大的特點很好地滿足了軍方的要求。然而，這項看似高深莫測的科研發(fā)明專利的原理竟是取材于人們日常用的拉桿箱。這個牽引器將拉桿箱的拉桿部分換為只可單向移動的的牙狀齒（用線切割技術完成），來保證被拉開的骨頭不會再度相互摩擦造成二次損傷?？梢?，許許多多的科研專利都是來自生活的。科研發(fā)明專利本身應用的技術也許高深，其中涉及的許多理論也許是我們還沒有掌握的，但其原理，決定這項專利的靈感往往是來源于生活的，來源于人們對實踐的理解與認識的。人們之所以區(qū)別于動物，在于人不僅僅能適應環(huán)境，當環(huán)境不夠適宜的時候還能夠盡力改造環(huán)境。我們在課上看了一些幾乎

14、是完全出于實踐中的專利：因高層擦玻璃的危險度高而發(fā)明出來的磁性雙面玻璃擦、因洗澡后玻璃上布滿霧氣而創(chuàng)造出來的涂層玻璃同這節(jié)課的標題一樣，我覺得我現(xiàn)在對于科研專利有了更深的理解。人們搞科研的原因是現(xiàn)實生活中存在或大或小的局限，不盡合人意。人們希望通過科研的方式來進一步改善生活。所以我們應當更加注重生活中的局限，同時留心關注與其類似的事件，這樣的話，科研專利至少會離我們更進一步。 第98教學單元醫(yī)用高場磁共振成像儀探索人體生命奧秘 2013年10月21日 第5周 星期一這堂實驗課由老師給我們講解磁共振成像的原理和它在臨床上的應用。首先是它的原理，醫(yī)用高場磁共振成像是利用質子在極大磁場中的類似于陀螺

15、般旋轉完成的。該磁場的發(fā)生原理是電流的磁效應。在醫(yī)用高場磁共振成像儀的圓柱筒外層，有用液氮封存的導體（以此來實現(xiàn)超導）向其中通入較強的電流，由安培右手定則，產生沿該圓柱筒形儀器的強磁場（現(xiàn)使用的儀器中，該磁場強度可至5特斯拉）。除了這個沿向強磁場之外，在這項技術中還需要一個指向圓筒中軸的徑向磁場。考慮到如果用同樣的方法，則產生徑向磁場的強電流會受到沿向磁場的作用，而且這樣的能量消耗太大。所以醫(yī)學上采用了類似于共振效應的技術，加上一個能夠旋轉的磁場，使質子在旋轉的時候會不斷的收到磁場的作用，從而達到理論所想的徑向大磁場的效果。之后，我們對比了通過醫(yī)用高場磁共振成像儀所成的患者患病部位圖片和通過c

16、t所成的x光片的區(qū)別。在其中可以明顯的看出磁共振影片的優(yōu)越性?，F(xiàn)在，高場磁共振成像技術在許多許多大型醫(yī)院都有應用，它正處于平民化的階段。那么，如何降低這項技術的使用成本，增加這項技術的普及率令人關注。我們知道，磁共振的機器由于液氮的緣故，正常情況下人們是永遠不會關閉它，讓它停下來的。那么可否通過增加它的利用率，來變相降低其使用成本呢？簡要總結：通過這八次課的學習，我對實驗室科研有了更深一步的了解，同時視野也被開闊了不少。例如：學習完金屬金相之后，我對鐵（鐵碳合金）的不同種類和不同結構有了一個簡單而初步的了解，接觸到了一些平日從來沒有思考過的問題，我覺得這對我來說是一種提升；學習過趣味物理之后，我對物理的看法或多或少的改變了些，那節(jié)課的魔石實驗和超導磁懸浮的的確確勾起了我的興趣，我從中感受到了物理的吸引人的一面；學習過激光表面改性之后，我不得不感慨于激光所帶有的高能量，以及人們想到利用這樣蘊含高能量密度的激光的智慧；上完醫(yī)用高磁場之后，我對其磁共振的原理以及其成像方式有了一個較為初級的理解，在臨床實驗中，我們親自看到了清華大學實驗室中高磁場對人的實驗，感受到了科研技術的重要性正如第一節(jié)概