化学课：作为催化剂出国留学
“当你改变看待事物的方式时，你看待事物的方式也会改变。”——马克斯·普朗克![At the German Cancer Research Institute [Deutsches Krebsforschungszentrum] dipeptide analysis lab. Courtesy Sam Rubin](/offices/revescenter/news/2023/heidelberg-photos/in-the-lab_large.png)
摘要
由泰勒·梅尔德鲁姆（Tyler Meldrum）领导的德国海德堡冬季教师主导的海外留学项目于2023年1月首次开展，该项目表明，海外留学对任何学生，尤其是STEM领域的学生来说，都是一次有效的应用学习经历，可以帮助理清生活和职业目标，并提供个人和专业成长和机会。
介绍
泰勒·梅尔德鲁姆（Tyler Meldrum）是化学副教授和本科化学研究主任，他刚刚开始在W&M大学的第11年，直到第10年，他才开始考虑自己领导一个项目。“我想十年之后你就会了解W&M的学生了。你知道一个程序可能适合什么。时机是很大一部分原因。而且你也有信心，你可以继续在这个项目上冒险。”
梅尔德拉姆把这种自信归结为以下几点。“我曾在国外（德国亚琛）生活过，
这对我来说是非常宝贵的经历。科学是如此的国际化。我们可以在任何地方的佳博体育里做事情，但我们真正通过与国际同事合作获得价值。”
海德堡的科学和佳博体育项目将是独一无二的，但对他来说，动力不仅仅是新奇；这也是希望它能吸引那些寻求超越挑战性课程来满足要求的学生。
“我认为（有求知欲的学生）是一个特点，他们真的想要了解物质的行为——所有这些都是威廉玛丽学院的学生普遍想要的。”但是我认为国际因素意味着你必须要勇敢一点。我认为这就是COLL 300的目的——突破界限，让你去探索。我认为，有一点愿意迷路，有一点愿意踏入未知的领域，尝试一些东西，无论是旅行，还是美食，无论是什么，我认为这种勇气，这种愿意做新事物的意愿，在我的脑海中产生了不同。”
材料和方法：教职员工合作
梅尔德鲁姆的第一步是联系海德堡的朋友兼同事：德国癌症研究所（Deutsches Krebsforschungszentrum）转化分子成像部主任莱夫博士Schröder。他们在伯克利读研究生时就认识了。
“我大概在2021年12月联系了他。我说，‘我有一个疯狂的想法。我想申请一个学生小组。’他说：‘听起来不错。我很乐意帮忙。’然后它就像气球一样膨胀起来了。”
与所有新的海外学习项目一样，有一个申请程序，首先与里夫斯中心的工作人员协商，然后将提案提交给国际学习咨询委员会（ISAC）和教育政策委员会（EPC），包括艺术和科学。
“我先伸出手说，‘我有个想法。我不知道该怎么做。我还没有看到最终的产品，但我知道这很有价值，而且里夫斯中心从一开始就非常支持，”他回忆道。“这就是许多头脑风暴聚集在一起的地方，我们找到了一种将其拼凑在一起的方法。”
里夫斯中心全球教育办公室和全球伙伴关系主任西尔维娅·米特恩多弗从一开始就参与其中。“（泰勒和我）早在2018年就一直就化学专业的出国留学问题进行通信。我很高兴听到泰勒关于在德国开设化学项目的想法，因为我们一直在积极努力为STEM学生增加出国留学的机会。我们就提案应该是什么样子以及如何与col300的学习目标联系起来进行了很好的讨论。在2021-22年，在2022-23年冬季的RFP截止日期之前，我们在Tyler准备他的提案时进行了交谈并发送了电子邮件。”
对于科学专业的学生来说，寒假越来越受欢迎，因为它不会干扰学期和暑假的安排。因此，泰勒的提议符合多项标准，有助于满足STEM学生的需求。这也是一个难以置信的机会，可以进入佳博体育，与跨国背景下的科学家会面，并了解全球科学事业，”密特恩多弗解释说。
在为期三周的课程中，学生们将在著名的研究中心学习分子和临床成像，包括德国癌症研究中心、欧洲分子生物学佳博体育和马克斯普朗克医学研究所。除了学术课程，该计划还包括参观海德堡
以及附近的城镇，学习历史和文化，参观其他组织和佳博体育，包括一家医院。
当然有佳博体育工作和讲座，学生们必须对一些当代磁共振研究进行文献综述，并就他们选择的分子成像主题做最后的报告。
要想成功，不仅需要出色的准备，还需要出色的执行力。
材料和方法：学生
第一组有20名学生。“大多数学生是生物/神经/化学专业的学生。但我们的专业是经济学。所以，有广泛的兴趣和重点。一般来说，他们对健康成像或物理本身感兴趣，”梅尔德鲁姆解释说。
他要求学生有一个学期的普通化学和一个学期的有机化学，所以一年的化学作为先决条件。“但这是一个非常温和的先决条件，尤其是对那些对医学预科感兴趣的学生来说，因为这是你必须在早期完成的化学要求的一半。”
他的目标不是排斥任何人，而是确保学生为成功做好准备。在有机化学的第一学期，学生们学习了核磁共振的基本知识。所以，如果我说，‘这个分子是碳氢化合物；这个分子是醇；这是一个酯。’这样，我们就可以开始解释我们得到的数据，而不是考虑潜在的术语。”
除了这些先决条件外，准备工作的一个关键部分（就像任何W&M学院领导的海外留学项目一样）是在项目开始前的一个学期里修一门一学分的课程。秋天的时候，他们上了一些课程，涵盖了磁共振的基础物理和化学——基本上是核磁共振的工作原理。
24岁的山姆·鲁宾是海德堡项目的一名学生。“此刻我是一个化学反应
主修物理，辅修物理，但我想成为一名医生。”他正在考虑以放射学或生物医学成像为职业。把他和梅尔德拉姆放在一个房间里讨论这个项目，智力的能量是显而易见的，嗯，是磁性的。
“我对这个项目感到非常兴奋，因为我已经在泰勒的佳博体育工作了大约两年，我的大部分工作都是在单面核磁共振（核磁共振）上完成的。这个项目专注于一个特定的小众主题，但你可以把它扩展到更广泛的人类生物医学成像——组织、肌肉、骨骼——所以它非常符合我的兴趣。”
鲁宾解释说，在梅尔德鲁姆的佳博体育里，他们可以扫描的物体大小不同，但原理是一样的。“实际的核磁共振机器本身与典型的核磁共振或其他磁共振仪器非常不同。在ISC的楼下，我们有一个垂直站立的磁共振仪器，它只需要大约5毫米的管——一个微小的液体样本管。”
人们在医院或诊断诊所看到的核磁共振成像要大得多，占据整个房间，有安全预防措施，需要特殊培训。
这种水平的培训对本科生来说是不可行的，尤其是在一个为期三周的项目中。
但在海德堡，他们确实可以使用比W&M更大的机器。鲁宾说：“我们没有得到人体大小的核磁共振仪，但我们使用的核磁共振仪口径很宽，直径约为30毫米或超过一英寸。”“这让我们可以检查西红柿或樱桃——这些东西有硬组织和软组织，以显示对比——不一定是人类大小，但仍然比我们大
在威廉斯堡。”
在海德堡，讲座补充了实际的佳博体育工作，鲁宾认为这很有用。“有很多讲座。我们在讨论：你是如何想象的？当你看不见分子的时候，你怎么知道它们是什么样子的？如果你不想解剖一个人你怎么知道他体内有什么？我们如何利用这种磁共振来做到这一点呢？”
梅尔德鲁姆甚至为医学预科或考虑医学预科的学生提供了一个机会，让他们与在该领域工作的人联系。“我哥哥是放射科医生。他放大了这个项目，讲述了他作为放射科医生的经历。”
他们继续在讲堂和佳博体育之外学习，到周围的文化和教育场所进行一日游。“我们参观了德国Röntgen博物馆x射线就是在那里被发现的。“我们研究了100年前人们如何发现如何拍摄人体的例子，”梅尔德鲁姆回忆道。“这是科学家们第一次不用切开它就能看到它的样子。所以，这对化学和物理研究都有影响，尤其是医学预科方面。”
该小组还参观了马克斯普朗克天文研究所，为梅尔德鲁姆上了一堂特别引人注目的“课”。“我们与人们讨论了他们如何为这些非常复杂的望远镜设计仪器，詹姆斯·韦伯就是其中之一。我们还看到很多地面望远镜正在进行无线电成像，并试图了解更多。我们问他们：‘我们的项目一直在研究那些你看不见的人体内的分子。你不能只是去看星星。我们如何利用这些测量来解释基于物理的情况？”
鲁宾回忆说：“有一位科学家给我们做了一个讲座，讲的是他们正在做的光学实验，我想，这可以说是房间里每个人都听不懂的。它很棒，但非常复杂。”梅尔德拉姆对此表示赞同：“这很有趣，但非常复杂。”而且非常值得。
讨论：合作和尊重
高水平科学讲座的经历说明了该项目经历的另一个重要因素：这些学生虽然是本科生，但却被视为智力同辈。
“也许山姆的经历不同，但我肯定感觉到他们知道他们的
我们当时并没有做新的研究——这是三周的教育，并没有发展新的知识，”梅尔德鲁姆说。“但与此同时，他们并不害怕用完整的技术术语来谈论这些实验。”
鲁宾表示了认同。“这也是我的经验。我认为这些讲座可以很好地代替我们在300或400级的高年级化学选修课上学到的东西。”
在海德堡项目的时间并不是一个有趣的业余经历，而是一个应用他们所学知识的机会。鲁宾对这些信息的质量和内容充满热情，“你把所学到的基础知识，以不同的、更先进的、更技术化的方式加以应用，你建立在你已经知道的基础上。至于佳博体育，有些很先进，但有些同时又像个教学佳博体育。这与你在本科生佳博体育里发现的类似，那里不是突破性的研究，但如果你不理解这一点，你就无法在这个领域取得进一步的进展。”
鲁宾对课程并没有感到厌烦或不耐烦。“你必须学习基础知识，基础知识，实际的，比如核磁共振的作用机制，这是这个主题，这些实际分子是如何在微观纳米尺度上相互作用的。”他强调说：“这对我们来说是一个学习的机会，也是一个提问的机会，也是一个与材料互动的机会。”
高水准的课程和互动在很大程度上归功于Meldrum自己的经验和他选择的合作伙伴。“我在海德堡的人脉来自Schröder博士。他是我在加州读研究生的佳博体育里的博士后。所以，他对跨国合作也很感兴趣，他对美国的制度是如何运作的有一点了解。因为我们双方都对彼此合作感兴趣，所以能够找到共同点：我们如何利用德国方面拥有的技术专长、仪器和工程技能，将其与威廉和玛丽式的教育结合起来，让学生通过佳博体育和理论学习？我认为，因为我们以这种方式理解彼此的目标，所以对于本科生来说，能够看到在尖端设施中发生的事情真的很有效。”
这个项目在最后的演讲中达到高潮，他们没有让人失望。
梅尔德拉姆的学生们提出了“广泛而迷人的主题”，从机场扫描仪如何使用毫米波以及如何将其用作成像技术，到使用磁共振识别葡萄酒的来源，再到纯核磁共振理论以及如何将分子尺度行为与宏观观察结果联系起来。
Rubin的演讲是关于PET-CT，一种通过放射性葡萄糖检测癌症的临床成像技术。同学们的作业给他留下了深刻的印象。
“我做了我的，我对我的了如指掌，其他人也都对他们的了如指掌，可以回答问题，可以接受不同的反馈。看到人们钻研自己的领域，并将我们学到的东西应用到他们感兴趣的东西上，这真是太酷了。”“我不知道这个领域的范围有多大，但在不同成像技术的演示中，我不知道人们正在谈论的一半内容，他们似乎很有激情——在一周的时间里，他们把一个10到15分钟的口头演示放在一起，每个人都把不同的方面带入了演示本身。”
成功的成果：计划，学术，个人和专业
密特恩多福认为海德堡项目在多个层面上都是成功的。学生们从泰勒在他的领域的专业知识，与海德堡科学家的联系，以及他自己在国外生活和学习的经历中受益匪浅。这个项目大大增加了冬季的选择组合，我们寻求继续为学生增加冬季出国留学的选择。泰勒的项目是一个很好的例子，说明了W&M教师的国际研究合作如何为W&M学生打开通往全球体验的大门。我们非常感谢泰勒对留学的热情和支持。”
对于项目主管来说，他构思了这个项目，并从头到尾见证了它的发展，完成了自己的目标是一种满足感。
“我记得有一天晚上，一个学生试图把他们的一些想法拼凑起来
他们不知道我们什么时候能见面，”梅尔德鲁姆回忆道。“所以，我们只是在主要街道上走来走去，在海德堡市中心散步时谈论科学。这真的很难忘。”后来，在最后的晚宴庆祝活动上，梅尔德拉姆也有了类似的成就感。“只是坐下来看看一个在科学方面取得了真正进步的团队，他们有很好的凝聚力，这是非常令人满意的。坐下来看看我们做到了，这真的很令人满意。”
他目前正准备在明年1月领导第二批学员。
除了智力上的刺激和探索，以及变革性的生活体验，它也对一些学生的职业选择产生了切实的影响。
在报告一个意想不到的结果时，梅尔德鲁姆毫不掩饰地表达了一定程度的喜悦：“经济学专业现在是经济化学双学位。她被说服了。”
对于像鲁宾这样对未来有明确规划的学生来说，这段经历以他未曾预料到的方式拓宽了他的选择和前景。
他开始考虑在国外做更多的研究，他发现了一个“比海德堡更大更好的机会，真的很酷！”
“在海德堡的经历甚至没有真正想过，它也为我在夏季研究项目中取得成功奠定了基础。”
鲁宾的催化剂是梅尔德鲁姆课程中包含的总结回顾项目——学生们被分配一篇研究文章，并必须把它放在一定的背景下：这是什么意思？我怎么理解呢？这与我想到的其他想法或项目有什么关系？
鲁宾回忆说：“有8到10篇论文可以说是磁共振成像和MRI理论领域的开创性论文。”“还有其中一篇论文——甚至不是我最终审阅的那篇！——提出了一种新的、更好的做事方式[在一次扫描中获取多维核磁共振光谱]。当我开始写这篇论文时，我查找了其中一位作者，发现他的研究所有一个暑期研究项目，即以色列雷霍沃特的魏茨曼科学研究所。我申请了它，在德国的时候我得到了最初的回复，后来，我被录取了。所以今年夏天，我在以色列继续我在磁共振和不同类型成像领域的旅程。”
海德堡是他进入魏茨曼研究所的一个重要跳板，魏茨曼研究所是他研究生涯的下一个阶段，在参加这个项目之前，他没有把它看作一个选择。
“这里与威廉玛丽学院或德国学院非常不同：威廉玛丽学院主要面向本科生，注重一对一教学；而在德国，更多的是以佳博体育小组或探索为基础的。后来我去了魏茨曼，那是一个真正的研究机构。没有本科生。魏茨曼是一所只提供研究生学位的公立大学。每个人都是30岁，拥有3个学位的专业人士。可以说相当吓人。但这意味着没有任何保留。他们不会放过我的。”
从他的声音和表情中所流露出的喜悦，他显然很享受这一挑战。
这让我们回到了梅尔德拉姆最初的希望，希望学生能从这段经历中带来什么，并从中获益：“……有一点愿意迷路，有一点愿意踏入未知并尝试一些东西……我认为这一点勇气，愿意做新事物——这就是与众不同的地方。”
鲁宾毫不怀疑海德堡项目对他的价值，因为它为他的下一步和未来的步骤做了准备：“我在德国学到的东西，以及我在W&M学到的东西，真的让我飞到那里，了解正在发生的事情。”
