【導(dǎo)讀】“什么是‘示范中心’?‘示范’是被別人看，要有借鑒與推廣價值。”北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗測試中心主任孫建林教授這樣告訴記者。為了發(fā)揮“示范”作用，實驗測試中心堅持可持續(xù)發(fā)展模式，在“綜合型與創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)實驗教學(xué)體系構(gòu)建，“材料科學(xué)與工程虛擬實驗室”研發(fā)，國家實驗室與計量資質(zhì)認(rèn)證認(rèn)可，大學(xué)生科技活動平臺建設(shè)，舉辦多種培訓(xùn)班和技能大賽，接待國內(nèi)外同行參觀、高校學(xué)生實習(xí)等方面獲得了良好的建設(shè)效果和示范輻射作用。記者希望通過本期報道，使實驗測試中心的經(jīng)驗得以進(jìn)一步推廣，更全面深入地促進(jìn)中心示范作用的發(fā)揮。
孫建林，教授，博士生導(dǎo)師，北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗測試中心主任，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院副院長。2003～2004年兼任青海大學(xué)校長助理，協(xié)管科研與實驗室工作。自2000年起，從事實驗室整合、建設(shè)與管理工作，發(fā)表實驗教學(xué)、教改與管理論文10余篇，負(fù)責(zé)建設(shè)了材料虛擬實驗室。現(xiàn)任全國高校材料學(xué)科實驗教學(xué)研究會副理事長，2012年12月組織全國首屆大學(xué)生金相技能大賽。
長期從事材料加工方面的教學(xué)與科研工作，多年來完成或正在進(jìn)行的項目有國家973、863、自然科學(xué)基金、教育部等科研項目以及北京市教學(xué)改革項目。指導(dǎo)碩士研究生50名，博士研究生10名。共發(fā)表關(guān)于有色金屬材料、加工、工藝潤滑等方面研究論文130余篇。國家發(fā)明專利7項，主編出版學(xué)術(shù)專著2部、教材1部、實驗教材2部。
“什么是‘示范中心’?‘示范’是被別人看，要有借鑒與推廣價值。”北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗測試中心主任孫建林教授這樣告訴記者。為了發(fā)揮“示范”作用，實驗測試中心堅持可持續(xù)發(fā)展模式，在“綜合型與創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)實驗教學(xué)體系構(gòu)建，“材料科學(xué)與工程虛擬實驗室”研發(fā)，國家實驗室與計量資質(zhì)認(rèn)證認(rèn)可，大學(xué)生科技活動平臺建設(shè)，舉辦多種培訓(xùn)班和技能大賽，接待國內(nèi)外同行參觀、高校學(xué)生實習(xí)等方面獲得了良好的建設(shè)效果和示范輻射作用。記者希望通過本期報道，使實驗測試中心的經(jīng)驗得以進(jìn)一步推廣，更全面深入地促進(jìn)中心示范作用的發(fā)揮。
【記者】：首先請您簡要介紹北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗測試中心的發(fā)展歷程。
孫建林：北京科技大學(xué)是國內(nèi)材料科學(xué)與工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要基地之一，是北京市材料學(xué)科群建設(shè)牽頭單位。材料科學(xué)與工程是我校的傳統(tǒng)優(yōu)勢與品牌學(xué)科，由我國最早設(shè)立的金相及熱處理、軋鋼、金屬物理等專業(yè)發(fā)展而來，是首批國家一級重點學(xué)科，所屬的3個二級學(xué)科，材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程均為首批全國重點學(xué)科。
培養(yǎng)高水平世界級的創(chuàng)新型材料人才一直是北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)改革追求的目標(biāo)，我校也引領(lǐng)了我國材料學(xué)科的教育和教學(xué)改革。由柯俊院士主持的“大材料”人才培養(yǎng)項目，曾獲國家教育教學(xué)成果一等獎，“大材料”試點班教學(xué)模式已在全國普遍推廣。近年又開展了拔尖科技人才(理科班)、國際化人才(國際班)和卓越工程師(卓越班)等培養(yǎng)新模式的探索，得到了教育部和北京市立項支持。
北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗中心的前身是1952年建校初期的金相及熱處理、軋鋼、金屬物理等專業(yè)實驗室，是我?？驴≡菏?、肖紀(jì)美院士、葛昌純院士、陳國良院士等為代表的幾代科學(xué)家的教學(xué)與實驗研究基地。2001年，材料科學(xué)與工程學(xué)院對原分屬8個系所的實驗室進(jìn)行調(diào)整和整合，成立了我校第一個院屬實驗教學(xué)中心。2007年7月，實驗測試中心被評為北京市級實驗教學(xué)示范中心，同年11月又被批準(zhǔn)為國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位。
實驗測試中心設(shè)有金屬材料、電鏡、材料制備與加工、材料學(xué)、無機(jī)非金屬材料、材料虛擬6個實驗室以及材料加工生產(chǎn)實習(xí)基地、中心辦公室等部門，共有專職實驗技術(shù)人員47人，實驗室面積6 642平方米，儀器設(shè)備2 438臺套，設(shè)備總值11 026萬元;近三年來每年承擔(dān)材料、冶金、高等工程師等學(xué)院實驗課程教學(xué)39門，實驗學(xué)時526學(xué)時,實驗項目119項，實驗課總?cè)藭r數(shù)達(dá)58 306人時。為適應(yīng)國際化辦學(xué)要求，中心專門建立了雙語教學(xué)實驗室。
電鏡實驗室
實驗測試中心依托國家級精品課程及國家級教學(xué)團(tuán)隊，打造精品實驗教學(xué)課程;完成學(xué)生自主學(xué)習(xí)平臺建設(shè)，并獲2009年北京市教學(xué)成果一等獎。為了強(qiáng)化“綜合型與創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)的實踐環(huán)節(jié)，我們建立了實驗、實習(xí)基地，為大學(xué)生科技創(chuàng)新活動提供平臺，并且舉辦了首屆國際大學(xué)生顯微結(jié)構(gòu)攝影大賽及兩屆北京科技大學(xué)金相實驗技能大賽。
【記者】：實驗測試中心作為材料學(xué)科的國家級實驗教學(xué)示范中心，通過這些年的建設(shè)取得了哪些成績?
孫建林：中心通過國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)，成效顯著，取得了較好的示范推廣效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)實驗教學(xué)成果突出
培養(yǎng)綜合型、創(chuàng)新型的高水平材料科學(xué)與工程專業(yè)人才是中心實驗教學(xué)追求的目標(biāo)：①結(jié)合國家級精品課程及教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)，開展精品化實驗教學(xué)，全國教學(xué)名師余永寧教授、北京市教學(xué)名師楊平教授采用研究型教學(xué)方式，與學(xué)生共同開發(fā)新實驗;教學(xué)內(nèi)容注重傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合，與科研、工程和社會應(yīng)用綜合實踐密切聯(lián)系，融入科技創(chuàng)新和實驗教學(xué)改革成果，北京市教學(xué)名師強(qiáng)文江教授依托實驗中心力學(xué)性能實驗室通過CNAS認(rèn)證的硬件基礎(chǔ)，設(shè)計了完全依照國家標(biāo)準(zhǔn)的實驗，為學(xué)生以后的科研和工作打下了良好的基礎(chǔ)。②為了適應(yīng)國際化辦學(xué)要求，實驗中心專門建立雙語教學(xué)實驗室，并特別編寫實驗指導(dǎo)書，要求學(xué)生的實驗報告用中英雙語完成。③改建了材料加工生產(chǎn)實習(xí)基地，為大學(xué)生提供校內(nèi)工程實踐活動的平臺和實習(xí)基地，滿足“工程化”人才培訓(xùn)的需要。
(2)為大學(xué)生課外科技創(chuàng)新提供平臺，舉辦實驗技能競賽，提高大學(xué)生參與實驗與科技創(chuàng)新的積極性
自2008年起，實驗中心設(shè)立了6個“大學(xué)生科技創(chuàng)新實驗室”，為大學(xué)生課外科技活動提供平臺。實驗室“全天候”開放，鼓勵學(xué)生自主實驗。2008～2012年材料科學(xué)與工程學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新活動累計立項401項，參與大學(xué)生1 274人，共有35項本科生科技創(chuàng)新項目獲得國家級、北京市級、校級獎項，其中國家級獎項20項，獲獎作品中一等獎23項、二等獎12項。本科生共發(fā)表SCI科技論文182篇，申請專利79項;讀研率達(dá)到65%，155人到劍橋、斯坦福等國內(nèi)外知名院校深造，畢業(yè)生的綜合素質(zhì)得到了社會認(rèn)可。
為了培養(yǎng)大學(xué)生崇尚實踐的精神，2011年3月舉辦了首屆國際大學(xué)生顯微結(jié)構(gòu)攝影大賽。美國麻省理工學(xué)院，日本北海道大學(xué)、九州大學(xué)，中國科學(xué)院、清華大學(xué)、北京大學(xué)等國內(nèi)外30多所大學(xué)及科研院所的100多名學(xué)生參加了本次大賽，共收到作品300余件。
在2011年6月及2012年8月，舉辦了兩屆北京科技大學(xué)金相實驗技能大賽，有203名學(xué)生參加。2012年12月6日至7日，由高等學(xué)校實驗室工作研究會、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)聯(lián)合主辦的首屆全國大學(xué)生金相技能大賽決賽在我中心舉行。經(jīng)各高校選拔賽推薦，來自23所高校的71名材料專業(yè)優(yōu)秀學(xué)子來京參加決賽。
全國金相大賽比賽現(xiàn)場
(3)建設(shè)材料虛擬實驗室，共享優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源
在示范中心建設(shè)中，我們集中優(yōu)勢資源，用3年時間開發(fā)了材料虛擬實驗室，目前已在校園網(wǎng)上對全校學(xué)生開放，并制作成光盤版，計劃無償提供給國內(nèi)其他高校使用。網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗打破了實體實驗室資源局限，它高效、安全，不但是實驗教學(xué)的有力補充，而且為中心優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享提供了有效途徑。
(4)成立聯(lián)合實驗室，引進(jìn)頂級實驗設(shè)備，更好地服務(wù)于教學(xué)工作
材料實驗中心與美國Quantum Design公司聯(lián)合成立中國演示中心實驗室，配備了價值620萬元人民幣的綜合物性測量系統(tǒng)，該設(shè)備可在低溫強(qiáng)磁場環(huán)境下對材料進(jìn)行磁、電、熱學(xué)性能的綜合測試，是目前國際上材料物理研究最先進(jìn)的儀器設(shè)備。2011年還與德國卡爾蔡司公司成立了電子顯微鏡合作實驗室，2012年與日本奧林巴斯公司成立了光學(xué)顯微鏡合作實驗室。與國際知名企業(yè)的合作，提高了實驗技術(shù)裝備水平。
(5)堅持開展對外實驗技術(shù)培訓(xùn)，運行實驗室質(zhì)量管理體系，服務(wù)社會
為了更好地培訓(xùn)電鏡實驗技術(shù)人才，材料實驗中心多年來堅持每年舉辦一屆全國電子顯微鏡技術(shù)培訓(xùn)，有清華大學(xué)、北京大學(xué)等多所學(xué)校的師生以及科研和企事業(yè)單位的技術(shù)人員參加，已培訓(xùn)人員近千人次，為電子顯微鏡技術(shù)的應(yīng)用及提高做出了貢獻(xiàn)。
北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗中心從2006年9月開始運行實驗室質(zhì)量管理體系。2008年6月，實驗測試中心獲得國家實驗室認(rèn)可資質(zhì)，12月獲得計量認(rèn)證資質(zhì)，從而全面提升了材料實驗中心的實驗技術(shù)和管理水平。以資質(zhì)建設(shè)為特色的北京科技大學(xué)分析檢驗服務(wù)平臺以更加完備的服務(wù)體系、更加規(guī)范的內(nèi)部管理、更加滿意的服務(wù)質(zhì)量，更好地服務(wù)于實驗教學(xué)、服務(wù)于社會。截至目前，認(rèn)可的檢測項目覆蓋15個領(lǐng)域，69個項目。2011年實驗中心對外服務(wù)收入超過100萬元，充分發(fā)揮了中心優(yōu)質(zhì)實驗資源的作用。這部分收入反哺實驗教學(xué)，使教學(xué)質(zhì)量得以進(jìn)一步提升。
(6)開展對外交流，接待參觀和實習(xí)
自2008年以來，實驗中心接待來自清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院、東北大學(xué)等國內(nèi)47所高校、科研院所參觀訪問1 300人次以上;接待太原理工大學(xué)學(xué)生認(rèn)識實習(xí)76人次，華北科技學(xué)院材料成型專業(yè)學(xué)生參觀實習(xí)兩批75人次，東北大學(xué)秦皇島分校學(xué)生暑期社會實踐;接待法國瓦朗西納大學(xué)、日本九州工業(yè)大學(xué)、挪威科技大學(xué)、澳大利亞莫納什大學(xué)等多所國外高校學(xué)者參觀訪問;接待德國亞琛工業(yè)大學(xué)、比利時魯汶大學(xué)等國外大學(xué)生60余人參觀、實習(xí)。
德國亞琛工業(yè)大學(xué)學(xué)生在實驗中心實習(xí)
【記者】：貴中心在示范中心建設(shè)中堅持可持續(xù)發(fā)展，充分發(fā)揮示范輻射作用，請您詳細(xì)為我們介紹實驗中心具體進(jìn)行了哪些方面的工作，為同類實驗中心建設(shè)提供借鑒經(jīng)驗。
孫建林：我中心自2007年被評為材料學(xué)科國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位以來，在發(fā)展建設(shè)中一直堅持可持續(xù)發(fā)展的方向，在創(chuàng)新的同時還注意發(fā)揮中心的示范輻射作用，創(chuàng)造多種途徑共享實驗測試中心的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源：
(1)構(gòu)建了“綜合型與創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)體系
材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗中心深入總結(jié)“大材料”試點班的寶貴經(jīng)驗，以“全程化、三層次”的實驗教學(xué)體系為依托，開展了拔尖科技人才(理科班)、國際化人才(國際班)和卓越工程師(卓越班)等實驗教學(xué)新模式的探索，該成果獲2012年北京市教學(xué)成果特等獎。
(2)實驗中心組織授課教師、實驗技術(shù)人員共同建設(shè)完成了材料專業(yè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)平臺，該軟件系統(tǒng)包括多類教學(xué)資源，獲2009年北京市教學(xué)成果一等獎，被清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)、武漢科技大學(xué)、遼寧科技大學(xué)、江蘇大學(xué)等多所高校使用。
(3)率先建立了材料網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室，采用多媒體及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以三維的形式制作虛擬實驗。虛擬實驗教學(xué)過程直觀、形象，知識表達(dá)科學(xué)、準(zhǔn)確，學(xué)習(xí)方式個性化，且交互性強(qiáng)，能充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，打破實體實驗室資源局限，有效降低實驗教學(xué)設(shè)備、材料的成本，為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享提供有效途徑。積極開展精品課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，將余永寧、楊平等教授的課程錄像發(fā)布到中心網(wǎng)站上，供學(xué)生隨時在校園網(wǎng)上瀏覽;同時虛實結(jié)合，利用中心的優(yōu)勢師資力量及儀器資源，堅持開展對師生進(jìn)行各種實驗技能訓(xùn)練，舉辦多期全國電子顯微鏡實驗技術(shù)培訓(xùn)。
(4)加強(qiáng)“綜合型與創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)的實踐環(huán)節(jié)，專門設(shè)立了6個大學(xué)生創(chuàng)新實驗室，并且舉辦、承辦了多項技能大賽,為大學(xué)生科技創(chuàng)新活動提供平臺。
(5)實驗中心運行實驗室質(zhì)量管理體系，使材料實驗中心的實驗技術(shù)和管理水平提升到一個新的高度，為實驗教學(xué)、社會提供更好的服務(wù)。
【記者】：我們了解到，貴中心自2007年就開始建設(shè)材料虛擬實驗室，經(jīng)過5年多的努力，該實驗室取得了不俗的成績，可以請您為我們介紹其建設(shè)經(jīng)驗與取得的成果嗎?
孫建林：從2007年成為國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位起，中心開始建設(shè)虛擬實驗室，一期建成了包括11個有材料學(xué)科代表性實驗項目的虛擬實驗室。
材料虛擬實驗室以三維形式，采用交互性強(qiáng)的個性化方式，準(zhǔn)確再現(xiàn)實驗中的操作步驟、實驗現(xiàn)象及結(jié)果;可以展現(xiàn)“板材熱連軋生產(chǎn)線”這樣難以近距離觀察的大型生產(chǎn)設(shè)備細(xì)節(jié)、工作原理及技術(shù)參數(shù);學(xué)生可自主選擇實驗方案、實驗步驟，系統(tǒng)能夠向?qū)W生提示錯誤;學(xué)生不受時間、空間和次數(shù)限制，隨時登錄系統(tǒng)，反復(fù)認(rèn)知，不斷強(qiáng)化實驗技能。虛擬實驗系統(tǒng)設(shè)計靈活，各項實驗相關(guān)知識可以通過管理系統(tǒng)修改和更新。
材料虛擬實驗室
虛擬實驗室建成之后，已在部分實驗課中投入使用，還有一些教師在課堂理論講解時也用來演示，幫助學(xué)生加深理解，獲得良好反響。全校學(xué)生都可以自主登錄材料實驗測試中心網(wǎng)站，使用虛擬實驗室。此外，中心分別在北京和河南舉辦了兩次虛擬實驗研討會，邀請近30所高校的專家教師進(jìn)行分析討論，探索虛擬實驗中存在的問題和未來的發(fā)展方向，同時進(jìn)行虛擬實驗室應(yīng)用推廣。目前該系統(tǒng)已在國內(nèi)一些大學(xué)開始試用。
【記者】：“服務(wù)社會”是實驗測試中心的功能之一，貴中心在對外服務(wù)方面開展了哪些工作，效果如何?
孫建林：在服務(wù)社會方面，實驗中心除了開展對外實驗測試服務(wù)，還利用自身的優(yōu)勢堅持開展對外實驗技術(shù)培訓(xùn)，堅持每年舉辦一屆全國電子顯微鏡技術(shù)培訓(xùn)，已培訓(xùn)人員近千人次，2013年第十屆透射電子顯微技術(shù)培訓(xùn)班于4月15日至19日舉行;堅持開展對外交流，2008年至今接待國內(nèi)外參觀千余人次，接待國內(nèi)外高校實習(xí)和社會實踐數(shù)百人次。
實驗中心大力支持改進(jìn)、自制儀器設(shè)備用于實驗教學(xué)。例如：劉德民高級工程師把三臺φ130二輥實驗軋機(jī)用于學(xué)生自己動手操作和拆裝，自主開發(fā)了軋制工藝參數(shù)計算機(jī)采集系統(tǒng)，可以在軋制過程中自動檢測7個軋制工藝參數(shù)并自動處理數(shù)據(jù)。該軋機(jī)及測試系統(tǒng)已推廣到國內(nèi)5所院校：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、天津大學(xué)、新疆鋼鐵學(xué)校、太原理工大學(xué)、河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，共計12套。
王立錦高級工程師結(jié)合科研成果自制了薄膜材料磁電阻效應(yīng)測試儀，從2009年起應(yīng)用于本科生材料物理性能實驗課教學(xué)。此設(shè)備在首屆全國高等學(xué)校自制教學(xué)儀器設(shè)備評選中獲成果獎，設(shè)備已經(jīng)推廣到北京工商大學(xué)、首都師范大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院等高校使用。
【記者】：請您介紹實驗中心未來的發(fā)展建設(shè)方向。
孫建林：為了把材料科學(xué)與工程學(xué)院實驗測試中心建設(shè)成為國內(nèi)材料學(xué)科一流的實驗教學(xué)示范中心，力爭實現(xiàn)以下7個方面的目標(biāo)：
(1)繼續(xù)探索、構(gòu)建適合綜合型與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗教學(xué)體系。
(2)實驗中心集約化管理，設(shè)備資源統(tǒng)籌安排，在現(xiàn)有平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開放共享。
(3)根據(jù)學(xué)科發(fā)展的需要，改、擴(kuò)、新建各實驗室;結(jié)合新專業(yè)，建立納米材料與技術(shù)實驗室;建設(shè)雙語實驗教學(xué)實驗室;進(jìn)一步完善材料制備與加工實習(xí)基地。
(4)結(jié)合國家級精品課程和國家級優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)，進(jìn)一步優(yōu)化金屬材料實驗室軟硬件配置，將其打造成國內(nèi)本專業(yè)的樣板實驗室。
(5)繼續(xù)舉辦對外實驗技術(shù)培訓(xùn)，拓展培訓(xùn)內(nèi)容;建立全國電子顯微實驗技術(shù)培訓(xùn)中心。
(6)舉辦更多實驗技能競賽，提升大學(xué)生的實驗研究興趣與動手技能。
(7)將一期建成的材料虛擬實驗室的11個實驗項目應(yīng)用于實驗教學(xué)，并在國內(nèi)高校材料學(xué)科進(jìn)行推廣，同時進(jìn)行虛擬實驗室二期建設(shè)工作。
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