微纳材料设计与制造研究中心

为积极响应新时代教育改革要求，推进高中到大学教育的有机衔接，北京四中推出“ 大中衔接课程”，旨在为具有学科兴趣与探索潜力的高中学子提前开启大学式的思维训练、研究探索与学科拓展，帮助学生拓宽学术视野、明确专业方向、培养创新意识和跨学科能力。

10月30日，微纳中心高远教授走进北京四中大中课程线下课堂，以《理论计算在科学研究中的应用》为题，与北京四中的同学们交流了理论科学的发展史以及学科前沿。在约90分钟的报告里，高远教授首先介绍了机械工程学科当今的研究范围，和同学们印象中的传统机械学科大相径庭，增加了同学们对机械工程学科领域前沿的浓厚兴趣。

随后，报告讲解了计算机的发展历程，概述了理论计算在科研领域中不可替代的作用。高远老师以逻辑斯蒂增长模型作为切入点，带领同学们一起构建了单峰映射模型，预测了生物群体数量随年份的变化，并逐步过渡到二项分叉理论与混沌理论，同学们对陌生又熟悉的“蝴蝶效应”又有了全新的理解。

从复杂而混沌的世界，到帮助理解混沌的理论模型，再到不同学科之间的隐秘关联，最后到科学的意义和研究的价值，同学们时而专注倾听，时而记录笔记。高远教授随堂展示了预测二项分叉和混沌的理论计算小程序，并和同学们进行了互动。同学们带着好奇心与批判性思维，检验了模型的正确性与试用范围。

最后，为了加深同学们的理解并激发同学们的兴趣，高远老师介绍了他在高分子先进制造领域所发现的二项分叉与混沌现象。这些现象与植物的生长，动物皮肤表面的花纹的形成密切相关，而仿照这些生物体的生长过程可以显著提高复合材料的力学强度，令其在航空航天、清洁能源等重要领域大方异彩。结合以上背景，高远教授介绍了他所在的研究团队在《自然》、《物理评论快报》等期刊发表的前沿科研工作。同学们深受启发，与高远老师进行了热烈的讨论。

本次大中课程基于华中科技大学与北京四中双方以“优势互补、资源共享、互惠双赢、共同发展”为原则的合作。该系列课程涵盖多个学科领域，通过线上线下相结合的方式进行授课，通过介绍学科前沿知识、研究方法等，为中学生提供了解大学、学科和专业的机会。