高中生將材料科學(xué)與未來的職業(yè)和全球挑戰(zhàn)聯(lián)系起來

普林斯頓復(fù)雜材料中心(PCCM)已被國家科學(xué)基金會選中，以擴(kuò)大其在量子技術(shù)和生物啟發(fā)材料兩個領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究。每年夏天，PCCM都會舉辦普林斯頓大學(xué)材料學(xué)院(PUMA)，這是一個面向弱勢群體高中生的材料科學(xué)與工程項目。圖片：化學(xué)與生物工程助理教授SujitDatta向高中生展示2019年參觀校園的新型材料樣品，他的實驗室正在研究這些材料的用途，例如環(huán)境清理和藥物輸送。

在普林斯頓的一間實驗室里，兩旁擺滿了高科技成像和制造工具，高中生們凝視著海綿狀凝膠和微珠懸浮液的樣品——助理教授SujitDatta解釋說，這些新材料可能對環(huán)境清理或藥物輸送有用。

Datta的化學(xué)和生物工程實驗室的研究人員使用3D打印機(jī)和專用顯微鏡創(chuàng)造并試驗這些“柔軟的材料”——“如果你喜歡建造東西”，研究生ChristopherBrowne告訴來訪的學(xué)生，這是理想的工作。

作為普林斯頓大學(xué)材料學(xué)院(PUMA)的一部分，高中生參觀了該實驗室，該項目于7月8日至25日舉行，為期三周。自2002年以來，每年夏天由國家科學(xué)基金會支持的普林斯頓復(fù)雜材料中心(PCCM)提供，PUMA將來自弱勢群體的學(xué)生帶到普林斯頓，深入了解材料科學(xué)世界和學(xué)術(shù)研究文化。

PUMA為學(xué)生提供了“一個了解在研究前沿工作是什么樣的生活的窗口，”PCCM主任兼普林斯頓大學(xué)1909屆物理學(xué)教授阿里·亞茲達(dá)尼(AliYazdani)說。“在過去的17年里，PUMA計劃在推動學(xué)生的職業(yè)生涯方面產(chǎn)生了重大影響，”包括提高畢業(yè)率和大學(xué)參與率。

播放視頻：PUMA學(xué)生參加了與助理教授SujitDatta及其研究小組成員的小組討論，他們分享了他們自己的“我們?nèi)绾巫叩浇裉爝@一步”的故事。

播放視頻：PUMA：高中生將材料科學(xué)與未來職業(yè)和全球挑戰(zhàn)聯(lián)系起來

今年夏天，新澤西州高中生的材料科學(xué)項目提供了實驗室體驗，并激發(fā)了他們對未來學(xué)習(xí)和職業(yè)的想法。

工程通信辦公室的視頻

今年，來自特倫頓、漢密爾頓和普林斯頓的15名學(xué)生了解了用于信息存儲的材料的歷史，從粘土到計算機(jī)。除了參與課程作業(yè)、獨立項目和實驗室參觀之外，PUMA學(xué)生還與本科生和研究生會面，就科學(xué)和工程領(lǐng)域的職業(yè)道路進(jìn)行對話。

雖然課程和講師每年都在變化，但“重點始終放在普林斯頓發(fā)生的科學(xué)上，并向?qū)W生展示普林斯頓、學(xué)術(shù)界和科學(xué)界歡迎他們的地方，”科學(xué)和科學(xué)博士丹尼爾斯坦伯格說。PCCM的工程外展專家。

Steinberg與連續(xù)第二年擔(dān)任PUMA首席教師的普林斯頓高中科學(xué)教師JoyBarnes-Johnson合作，改編了材料研究學(xué)會開發(fā)的“材料對社會的影響”課程中今年夏天的課程。該課程還以聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)為指導(dǎo)，該目標(biāo)為學(xué)生提供了一個將科學(xué)與全球問題聯(lián)系起來的框架——這是PUMA使命的一個關(guān)鍵部分。

PUMA的首席教師JoyBarnes-Johnson旨在“確保學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)不會在沒有關(guān)注他們作為人的情況下出現(xiàn)。”

Barnes-Johnson說：“我想確保學(xué)生們認(rèn)識到，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)都離不開他們作為人的身份。”針對低收入家庭學(xué)生的大學(xué)準(zhǔn)備計劃。“PUMA是一個很好的機(jī)會，可以將所有科學(xué)學(xué)科聚集在一個與人類相連的保護(hù)傘下。”

RenaeManahan是新澤西州漢密爾頓諾丁漢高中即將升入11年級的學(xué)生，她說PUMA項目讓她對科學(xué)是什么有了“更廣泛的認(rèn)識”。“這不僅僅是關(guān)于數(shù)學(xué)、公式和數(shù)據(jù)，”她說。Manahan補(bǔ)充說，雖然她目前對醫(yī)療事業(yè)感興趣，但她發(fā)現(xiàn)聽取普林斯頓學(xué)生的意見很有價值，他們談到大學(xué)是探索不同領(lǐng)域和職業(yè)選擇的時候。

除了參觀實驗室外，PUMA學(xué)生還參加了與Datta研究小組成員的小組討論，他們分享了他們自己的“我們?nèi)绾巫叩浇裉爝@一步”的故事。例如，達(dá)塔本人在大學(xué)時主修哲學(xué)，后來受到物理課程的啟發(fā)。研究生喬安娜·施耐德(JoannaSchneider)在將注意力轉(zhuǎn)向工程之前計劃從事表演藝術(shù)事業(yè)。

研究生強(qiáng)調(diào)了本科和研究生學(xué)習(xí)之間的區(qū)別：研究生的工作主要是自我驅(qū)動的、創(chuàng)造性的，并且最終是非常有成就感的：“你得到報酬來學(xué)習(xí)，”布朗說，他在Datta的研究生工作已經(jīng)三年了實驗室。

基于這個想法，巴恩斯-約翰遜告訴學(xué)生們，“付錢學(xué)習(xí)是一個意義重大的機(jī)會。當(dāng)你成為一個非常狹窄的領(lǐng)域的全球?qū)υ挼囊徊糠謺r，你在附近的生活以及你與家人的生活可以呈現(xiàn)出新的形式和新的意義。”

PUMA學(xué)生完成了由他們自己的興趣驅(qū)動的小組研究項目，并受到該項目客座科學(xué)家工作的啟發(fā)。一組研究了Datta研究中使用的聚合物凝膠作為便攜式床上用品的潛力。在Google的一位工程師拜訪之后，另一個小組選擇研究信息分類軟件的機(jī)制。學(xué)生們在課程的最后一天向家人和朋友展示了他們的作品。

“PUMA不像普通教室，”新澤西州特倫頓FoundationCollegiateAcademy的11年級新生GabrielMarinCarabajo說。“你實際上可以親身體驗什么是科學(xué)。你可以去實驗室。你可以聽真正的大學(xué)老師講課。你會看到科學(xué)和數(shù)學(xué)如何改變世界，以及你如何在未來改變世界。”

PUMA是PCCM每年推出的十多個教育和外展計劃之一，PCCM匯集了來自自然科學(xué)和工程六個系的30多名教職員工。PCCM成立于1994年，是美國國家自然科學(xué)基金資助的20個材料研究科學(xué)與工程中心之一。除了推進(jìn)材料科學(xué)研究，提高STEM意識、多樣性和可及性是每個中心的主要目標(biāo)。