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1928年5月发生了震惊中外的济南“五三”惨案。受其影响，创办于1901年的山东大学不得不随之关门。时任山东省教育厅长的何思源，在山大停办不久，报请南京国民政府教育部批准，成立国立山东大学筹备委员会，拟重新组建国立山东大学。赵太侔被提名为筹委会委员，他随即离开南京返回山东。

1932年2月初任山大校长，引进人才，提高办学水平。国立山东大学进入正式的操办阶段，南京国民政府教育部对筹备委员会进行了调整，增聘蔡元培、袁家普为筹委委员。蔡元培主张应将国立山东大学设在青岛，他认为济南四通八达，兵家必争，乱世之世，不宜办学。青岛地处半岛，可避战乱，是理想的办学之地。教育部接受了蔡元培的建议，决定将校址改设青岛，同时将国立山东大学筹委会改为国立青岛大学筹委会。1930年6月筹备工作完成，国立青岛大学正式成立，创办于1926年的私立青岛大学停办，校舍整体划归国立青岛大学。校长由蔡元培推荐的清华大学教务长兼文学院长杨振声出任，赵太侔被委任为国立青岛大学教务长。

赵太侔出任校长之后，进行了一些符合当时山东大学实际的变动，他在继续坚持杨振声提出的“兼容并包，学术民主”的办学方针的基础上，对学校的各方面建设都提出了自己的思路，并克服种种困难予以实施。

赵太侔有一个小本子，记录着各门学科的优秀人才，在掌握情况，了解动态后，他亲自出面聘请，或者托人代请。自他第一次出任校长以后，山东大学聘请的教师有50多人，可以说每个人都是有学问、有专长、有成就的专家、学者。其中文科有：丁山、老舍（舒舍予）、洪深、孙大雨、萧涤非、张煦、郑成坤、水天同、周学普等。理科有：王淦昌、童第周、曾呈奎、任之恭、王恒守、李达、陈传璋等。工科有：赵涤之、李良训、吴柳生、周承佑等。还引进了两名体育教师郝更生、宋君复。当时的师资力量，虽不及清华和北大，但与其他国立大学相比，是比较强的。

赵太侔校长把学风看作是学校的精神支柱，而好的学风的形成，又必须是校长、教授的以身作则，带动全校员工自我严格、自我追求的结果。为了确保毕业生的质量，学校设立毕业试验委员会，办理毕业考试和审核成绩。如1935年的毕业试验委员会，由北平研究院副院长李书华、中山大学文学院院长刘凌宵、北京大学化学系主任曾昭抡、浙江大学物理系主任郑衍芬、山东省教育厅厅长何思源等专家，以及校内8位教授组成。看学生五年总的积分和考试成绩，确定可否准予毕业。这一举措，使学生只有勤奋学习、善于思考、富有创造性，才能顺利走出山大的校门。因此，山东大学毕业的学生很受欢迎。

进入1936年，山大学生的抗日救亡运动不断高涨，赵太侔校长受到来自教育部的指责越来越多，地方政府所划拨的办学经费越来越少。在政治和经济双重压力之下，赵太侔校长感到“力不从心”，于1936年8月辞去国立山东大学校长职务。结束了他在山大4年零5个月的第一个任职期。

1946年2月再任山大校长，收复失地，重振学校雄风。

其次是广揽人才，组建高水平师资队伍。就像第一次任山大校长一样，赵太侔依然把引进人才、建立高水平的师资力量放在最重要的位置。抗战胜利不久，各大学都在恢复时期，优秀人才成为争夺对象。赵太侔接手山大校长之后，立即向曾经在山大任教的教师发出复聘邀请，希望他们尽快返校。同时向未在山大任教的著名教授、学者发出邀请，加盟山大。在赵太侔积极而诚心诚意的邀请之下，当时应聘的著名教授、学者有几十人，如：朱光潜、老舍、游国恩、王统照、陆侃如、冯沅君、黄孝纾、丁山、赵纪彬、杨向奎、萧涤非、丁西林、童第周、曾呈奎、王普、郭贻诚、王恒守、李先正、刘椽、刘遵宪等，这些教师除朱光潜因病、老舍出国中途辞聘之外，其他均在1946年秋和1947年春到校。如此高水平的师资队伍，在全国各高校中名列前茅，这为解放后五六十年代山东大学的辉煌，奠定了坚实的人才基础。

停办之前的山东大学设有文、理、工三个学院共8个系。赵太侔考虑到抗战胜利不久，国家亟需实用的各专业人才，经报教育部备案同意，决定在已有的文、理、工三院的基础上，再设农、医两个学院，形成5院16系的办学规模。

1946年10月，国立山东大学举行时隔10年之后的第一次开学典礼。

1949年4月，青岛即将解放。经过几年努力，山东大学已经形成学科齐全，师资力量强大，教学设施完善的综合性大学，在国内同类大学中名列前茅。赵太侔深爱自己亲手建设起来的山大，他把自己的生命与山大紧紧连在一起。当接到南京国民党政府教育部密电，令其随南下的国民党军队逃往广州时，他偷偷住进对外不开放的山大医学院附属医院第四病房。1949年6月2日，青岛解放。赵太侔校长和山大师生迎来新的黎明，赵太侔把一个完整的山东大学交到人民手中。新中国成立后，党中央任命华岗为新山东大学校长，赵太侔先生任山大外文系教授。晚年致力于文字改革的研究工作，有《汉字新法打字机拟议》、《汉字改革方案》等文稿。

1966年“文革”开始之后，赵太侔先生受到猛烈冲击，尤其是受到江青等人的迫害。1968年4月，不堪忍受迫害之苦的赵太侔在青岛含冤投海自杀，数天以后，赶海的人发现了他的尸体。他的许多文稿也在“文革”中丢失。