北化英蓝实验室：产学合作协同育人新实践

▲杨伟民(右)指导北华跨学科班的学生发明激光隧道超高温石墨化反应器“再生”聚合物基碳纤维。

▲谢鹏程在“中国塑料机械创新人才培训基地”启动仪式上介绍了企业捐赠的机器。

9月12日，隐藏在大山深处的中国塑料机械创新人才培养基地在北京化工大学昌平校区正式启动。19家塑料机械企业的代表头戴红花，面带喜色。他们在企业捐赠的机器前停下来拍照。同一天，他们见证了在北华安装价值800多万元的高端设备，以及泰利机械有限公司捐赠1000万元支持北华教育发展。

塑料加工设备是现代制造业中一种重要的工业机械。中国塑料机械工业带动上游原材料和下游产品加工业总产值超过4.5万亿元/年，成为国民经济的重要支柱产业。经过50多年的发展，中国塑料机械工业已经连续17年位居世界第一。目前，中国塑料机械的数量占世界总量的50%以上，销售收入超过40%，出口到180多个国家。

北京化工大学塑料机械专业是一个与学校同龄的传统优势专业。经过60年的建设和特色研究，为中国塑料机械行业培养了一大批专业人才，为行业的快速发展发挥了骨干支撑作用。然而，说到它的故事，我们不得不提到英兰实验室加工和形成北华高分子材料和先进制造。

致力于高分子材料的加工成型和先进制造。

英兰是以北华机电学院院长、高分子材料加工与先进制造学科带头人、长江学者杨伟民的名字命名的。"卓越的摇篮，老鹰翱翔的蓝天."

围绕国家高端装备制造业和新材料两大战略性新兴产业发展的重大需求，实验室系统开展了高端高分子材料精密成型原理与设备、高分子材料加工成型关键设备、高分子材料加工成型微纳制造设备、高端高分子材料加工成型领域强化换热节能技术与设备的研究。

团队成员、教授谢鹏程在接受《中国科学报》记者采访时表示，以杨伟民为首的英兰团队首次提出了“高分子材料微积分加工”的新思路:通过高分子熔体的微观分割和微观单元的叠加，制造精密塑料制品和微结构复合材料。注塑成型、静电纺丝、纳米复合材料制备、三维印刷成型等方面取得突破。已经发明了熔融差速注射和挤出成型方法和设备、熔融差速静电纺丝方法和设备、熔融模内结石层压纳米复合材料制备方法和设备以及熔融液滴堆积3D印刷成型方法和设备。原理样机已研制成功，并已进入工业发展阶段。

智能注塑机的研发是该团队目前开展的一项重要任务。在成千上万个周期的注射成型过程中，最重要的是保证产品的重复精度，就像打靶不仅保证打10个环，而且保证每次打靶是10个环一样。“现有的注塑机不具备及时感知外部扰动情况的能力，更不用说及时采取应对措施来对冲外部扰动，因此无法最大限度地保证产品的重复精度。目前，我们在智能注塑机的研发方面取得了突破，使其形成了一个自我感知、自我决策、自我执行的智能闭环使能系统。”谢鹏程说道。

在困难时期提升行业声誉

与今天的辉煌相比，过去创业是一个困难的时期。

当杨伟民2002年从日本研究回来时，科学研究只能在一个叫做“小炮楼”的古老建筑中进行。在这栋楼里，企业捐赠的第一台“李进”牌注塑机已经静静地躺在这里两年了。20世纪70年代末80年代初，北华塑料机械公司已经在行业内建立了良好的声誉，成为行业科技研究的中流砥柱。然而，2000年后，人才的继承出现了问题，老教授一个接一个退休，年轻人还没有长大。

此时，杨伟民经历了一次艰难的接力，成了传承的中坚力量。条件很困难，有许多困难的问题需要解决，所以我们应该从现在开始一步一步来。他把注意力集中在捐赠的注塑机上。过去，注射成型过程是在封闭的金属模具中进行的。如果没有看到制造过程，他就不可能知道产品缺陷的机理，并据此解决问题。因此，他提出用应时玻璃来建造一个“透明”的模具，把注射成型从“暗箱操作”变成“阳光工程”，为形成高精度的塑料制品提供科学依据。

谢鹏程当时仍是杨伟民的博士生。根据他的记忆，耐高温高压的应时玻璃很难购买和制造。更重要的是，与钢相比，应时玻璃总是脆弱的。当时，一块应时玻璃的市场价格是2000元。即使尽一切努力避免破损，几天之内还是会有一块破损。“科研经费不足，实验条件有限。那时我还是个新手，每天都带着复杂的心情工作。”

就这样，他们坚持了一年多。他们最终克服了许多困难，获得了业界的认可。"正是在困难时期取得的科学研究成果获得了普及."谢鹏程对这次经历仍然心存感激。从那以后，他们受到了业界的关注，并逐渐打开了局面。

不久，他们又收到了另一个好消息——实验室与行业领袖海天塑料机械集团合作，并获得了该团队的第一个科技支持项目。谢鹏程清楚地记得，“杨老师带着少数研究生自豪地说:‘同学们，祝贺你们进入国家科研团队。2011年，项目成果“精密塑料成型技术与设备的研发与产业化”获得国家科技进步奖二等奖。

“备货”充分释放学生的自主创新能力

2007年，在科技部的支持下，谢鹏程开始担任项目作者和组织者的重要角色。那时，他刚刚完成从医生到教师的转变。在项目参与者中，他资历最浅。

一个主要项目是由年轻教师推动的，这在当时对许多人来说似乎是不可思议的。然而，杨伟民认为教师带学生有两种方法，一种是手工教学，另一种是“*活动”。“备课”不是忽视，而是尽可能地为学生提供机会和平台，真正充分发挥他们的自主性。

别说新手了，谢鹏程只是个开始。学生创业团队研发的纳米长纤维防雾霾口罩不仅性能优于市场产品，而且可以整体水洗。团队中的大多数企业家并没有学习与纳米面具相同的专业。杨伟民不仅没有压制每个人的创新想法，还鼓励每个人说，“只要他们感兴趣，我就会支持他们。”如果学生想开一家网上商店，团队将提供人力和财力支持。

“长袜”带来了奇迹。实验室的许多学生连续5年获得国家奖学金，连续3年获得北华最高奖学金校长奖。值得一提的是，所有在实验室获得校长奖的学生都被授予了工业校长奖。就连清华大学和北京科技大学的评估专家也对团队中的博士生留下了深刻的印象，因为他们不仅从事基础理论研究，而且真正将技术带到了地面。

与此同时，北华大学校长、中国工程院院士谭天伟亲自倡导的“跨学科人才培养计划”，就是要积极营造一个聚集优秀本科生的环境，让他们尽早进入科研状态。

谢鹏程的第一个博士生杨，也是北华大学第一个跨学科班的学生。本科期间，他在首届中国大学生高分子材料创新创业大赛中获得金牌。这是他获得的第一个校外奖项。获奖的原因是“跨学科”——成员由机电、信息、管理和材料专业的本科生组成。

严华是英兰所有跨学科班的班主任。她对班上的两个低年级学生有了新的记忆，他们用玻璃管做高强度碳纤维实验，最后制作了试验设备。杨老师把他们的作品命名为《从火中重生》，它不仅生动地再现了实验过程，而且还包含了科学研究的艰辛

决心将金工实习升级为高科技实习

在过去的20年里，谢鹏程一直是一个老塑料机械人。在他的脑海里，总是有一幅清晰的画面:当一个人在企业里加班时，车间里只剩下一束光照射到实验机器上，机器不知疲倦地反复开关。他的亲身经历使他认识到，工科院校的人才培养和科学研究必须与生产实际需要相结合，创新研究成果才能“扎根”。

他们始终坚持教育模式的探索和创新。过去，工科学生的生产实习是由教师带领到企业，但由于距离远，组织难度大，能够完成的教学工作非常有限。解决这个难题已经成为高校和企业共同关心的问题。

2016年，他们与中国塑料机械工业协会一起，来到了行业中最具代表性的研究机构IKV。出人意料的是，IKV主席表达了一种“快乐的担忧”。事实证明，欧洲顶尖的设备制造商都想把他们的设备投入到IKV，并通过产学研合作开发该行业的创新尖端技术。然而，IKV只能礼貌地拒绝，因为空间有限，无处放置。

听了这话，一群人非常感动。“经过几十年的发展，中国的注塑机在许多创新方面已经与世界其他国家保持同步，甚至开始领先。特别是在未来，在电动汽车和轻型汽车的进程中，它们将与欧洲、美国和日本同时进入无人地带。要在塑料机械领域取得技术领先，只有一个出路:加强塑料机械企业与国内科研机构的深入合作。”中国塑料机械工业协会常务副会长苏东平哀叹道。

在苏东平的大力推动下，从2018年6月至今，北京化工大学昌平校区正式入驻，短短三个月内，19家企业捐赠的30多台高端塑料机械远远超出了当初的预期。

“几乎所有工科学生都会经历金工实习，但随着以高分子材料加工为代表的现代制造业的快速发展，如果我们停止前进，势必会造成人才培养与产业需求之间的严重脱节，金工实习必须升级为高科技(高分子材料加工)实习！通过与行业协会共建“先进制造”领域的创新型人才培养基地，形成围绕产业链的“北移实践”和产学研合作教育的创新链模式，对“新工程”建设过程中人才培养体系的重构具有重要的借鉴意义。”这是谢鹏程的决心。

同样，这也是一件得到以特里为代表的塑料机械企业大力支持的事情。特里技术中心主任周鸿伟是第一台捐赠的注塑机的“老北华”。看到明亮的车间和各种各样的机器，他的自豪感油然而生。"行业发展后，企业和校友有责任培养人才和进行科学研究."

中国塑料机械工业协会向行业内所有成员企业发出倡议:“把我们现有的主流创新设备放在北华中国塑料机械创新人才培养基地，以产学研相结合的方式，为所有参与企业提供一个‘永无止境的展示和研究平台’，让今天校园里的学生尽快成长为明天企业的技术骨干。”

《中国科学新闻》(2018-09-18，第8版)