“杰青”的“電熨斗”
——北理工青年學(xué)者王博教授的育人之道
發(fā)布日期：2017-08-30 供稿：黨委宣傳部 楊晶 王征 編輯：楊晶 審核：趙文祥、包麗穎 閱讀次數(shù)：
【編者按】三尺講臺，育萬千棟梁。在北理工的校園中，一代代辛勤耕耘在育人一線的師者們，用自己對學(xué)生的愛心，對事業(yè)的奉獻(xiàn)，澆灌桃李滿天下，培育了一批批傳承紅色基因的北理英才。在第33個(gè)教師節(jié)到來之際，黨委宣傳部統(tǒng)籌策劃，推出教師節(jié)系列專題報(bào)道，走近北理工師者。
歲首，一則“北理工教授研發(fā)出凈化空氣新材料，PM2.5濾除率超99%”的新聞被各大媒體爭相報(bào)道，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《nature》報(bào)道了北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院國家杰出青年基金獲得者王博教授及其團(tuán)隊(duì)在運(yùn)用金屬有機(jī)骨架化合物（MOFs）材料，有效濾除空氣中PM2.5和PM10污染物的研究成果。
王博教授實(shí)驗(yàn)室蘊(yùn)含“育人故事”的電熨斗
研究“治霾神器”的王博教授實(shí)驗(yàn)室位于北理工良鄉(xiāng)校區(qū)生態(tài)樓。在先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室中，有一把普通的電熨斗格外引人注目，“家用電器”突兀地出現(xiàn)在高大上的先進(jìn)科學(xué)儀器中，強(qiáng)烈的違和感，似乎在告訴我們，電熨斗的故事并不簡單。
讓本科生拿下頂級期刊的“電熨斗”
金屬有機(jī)骨架化合物（MOFs）材料的研究是王博課題組最核心的研究方向，這種新型的MOF材料，被形象化地叫做“分子海綿”或“智能分子”，雖然用途廣泛，但是其日常形態(tài)呈現(xiàn)粉末狀，易碎，難加工、難成型，這是全世界MOF材料研究者共同致力于解決的重要命題。如何創(chuàng)新出新的方法，實(shí)現(xiàn)MOF材料有效加工，使之成為真正的功能材料，走出實(shí)驗(yàn)室，成為王博和學(xué)生們的研究重點(diǎn)之一。
2014年10月上旬的某日，王博與課題組的博士生陳宜法、本科生李思清和裴筱琨開展日常研究討論，在不使用溶劑的情況下，可否通過施加壓力和溫度等物理手段來直接合成MOF材料，使之在基底材料上“長”成一層薄薄的膜。面對看似復(fù)雜的問題，剛上大二就來到課題組的李思清突發(fā)奇想地冒出一句：“這不就是攤煎餅果子嘛！”“你的這個(gè)想法很有趣，但是我們總不能把一個(gè)煎餅果子攤子擺在實(shí)驗(yàn)室吧，不便操作，占地大，能耗高，有安全威脅，而且不能作為可靠的實(shí)驗(yàn)器材，質(zhì)地粗糙，沒法保證把MOF晶體鋪得均勻平整，無法從上方加壓，加工精度必然不高。你們想想還有沒有更加便攜和方便操作的器材呢？”面對學(xué)生的“奇葩”想法，王博并沒有立刻制止，而是順著學(xué)生的思維，鼓勵和啟發(fā)他們往下探究更好的方法。
“電餅鐺怎么樣？不僅小，能把MOF均勻分散，還可以雙向加壓加熱。”李思清再次發(fā)揮了“吃貨”精神，提出了另一種加工食品的電器。“那你就弄一個(gè)電餅鐺吧，先試試看。”王博不假思索，大膽鼓勵他們勇于嘗試。隨后，學(xué)生們經(jīng)過認(rèn)真討論，選擇了另一個(gè)更為小巧、便宜可控的工具——電熨斗，完全符合平整、加熱、加壓這些實(shí)驗(yàn)要求。說干就干，買來電熨斗的學(xué)生們，經(jīng)過不斷嘗試，最后成功地利用電熨斗，將MOF材料在鋁箔、布匹、玻璃和金屬網(wǎng)等各種基底上燙熨成膜，精細(xì)度甚至達(dá)到一根絲上可以粘附五十納米MOF材料，如此薄膜就像“長”在基底上面，附著堅(jiān)固，打磨不掉。
正是源自這個(gè)小小的電熨斗，一篇題為“A Solvent-Free Hot-Pressing Method for Preparing Metal-Organic-Framework Coatings”（一種無溶劑熱壓法用于金屬有機(jī)骨架材料涂層的制備）的論文，最終發(fā)表于世界化學(xué)類頂級期刊Angewandte Chemie International Edition （《德國應(yīng)用化學(xué)》）。
王博教授的學(xué)生李思清（左）和裴筱琨（右）
讓一把電熨斗闖入實(shí)驗(yàn)室，雖然看似輕松隨意，但其實(shí)體現(xiàn)了王博一直以來秉承的育人理念，即注重引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。“作為教師，我對學(xué)生就是發(fā)揮宏觀指導(dǎo)和啟發(fā)作用，學(xué)生敢想敢做，不走常規(guī)，學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力極強(qiáng)。”談到該項(xiàng)目中本科生的參與以及貢獻(xiàn)，王博直言：“不要小看一個(gè)學(xué)生的力量，不要輕視任何一個(gè)學(xué)生，只要悉心培養(yǎng)，每個(gè)學(xué)生都可以想得廣、走得遠(yuǎn)。”
無論是本科生，還是研究生，王博都強(qiáng)調(diào)啟發(fā)和激勵，特別是對低年級學(xué)生從不“打擊”。無知者無畏，不懂未必全然是壞事，反而帶來力量，“Think out off box (打破常規(guī))”成為他鼓勵學(xué)生的口頭禪。王博希望學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)加以變通，要做科學(xué)家而不是工匠，因此他總是在過程中給予學(xué)生足夠的引導(dǎo)與信任，以開放和尊重的心態(tài)讓他們放手去做。
當(dāng)提及闖入實(shí)驗(yàn)室的電熨斗時(shí)，王博對學(xué)生贊譽(yù)有加：“真正的大師，是用極其簡單的方法，來解決一個(gè)極其復(fù)雜的問題，而不是由一個(gè)極其復(fù)雜的方法，來解決一個(gè)簡單的問題。”
實(shí)驗(yàn)室“小本”成長四部曲，悉心栽培“潛力股”
讓電熨斗闖入實(shí)驗(yàn)室，既是對學(xué)生奇思妙想的保護(hù)，更應(yīng)該歸功于學(xué)校采取的各項(xiàng)支持引導(dǎo)政策，推動本科生群體早接觸科技創(chuàng)新和科學(xué)研究，早進(jìn)入專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。對這一點(diǎn)，王博非常肯定，在他觀念里，本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和接觸科研之于人才培養(yǎng)意義深遠(yuǎn)，第一是分流，第二是鼓勵，第三是引導(dǎo)。
“分流”就是因材施教，“并不是所有學(xué)生都對科研感興趣，沒必要逼著他們進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。對學(xué)有余力的學(xué)生，愿意投入時(shí)間和精力來做科研，就需要重視、鼓勵他們進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。”而談及如何發(fā)現(xiàn)有科研潛質(zhì)的學(xué)生，王博的方法是廣泛啟迪與個(gè)別觀察相結(jié)合，啟迪打好專業(yè)基礎(chǔ)，觀察其科研潛質(zhì)，王博始終把學(xué)生當(dāng)作有潛力的未來科研工作者來培養(yǎng)。“導(dǎo)師這個(gè)概念，就是要引導(dǎo)，重在展示思考過程，而未必要求學(xué)生走自己的路，錘煉思想是關(guān)鍵。我經(jīng)常對學(xué)生說，如果你們每個(gè)人的想法全是出自于我，那我的教育是失敗的，你就變成了一個(gè)普通的工人。我希望我的idea 啟發(fā)你以后，你能夠舉一反三，教學(xué)相長。在這樣的過程中本科生能夠得到快速的提升。”
在王博的實(shí)驗(yàn)室，本科生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)形成常態(tài)，也形成了“四部曲”標(biāo)準(zhǔn)模式。剛進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的本科生，首先是接受嚴(yán)格的安全培訓(xùn)，學(xué)習(xí)規(guī)章制度和儀器操作使用規(guī)范，并通過安全操作考試，才允許接觸實(shí)驗(yàn)。第二階段，本科生要通過重復(fù)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，來扎實(shí)基礎(chǔ)知識，鍛煉實(shí)驗(yàn)技能，這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)往往來自課題組或者國外研究成果。第三步，配備研究生“小師傅”“傳幫帶”，帶領(lǐng)本科生參與團(tuán)隊(duì)研究中。第四步，就是在確保安全的前提下，放手讓本科生去做開創(chuàng)性的探索研究。
“本科生剛來的時(shí)候，思維上還是停留在教科書上設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)，這與做科研區(qū)別很大。這就需要他們改變思維，并且保持質(zhì)疑的態(tài)度，有獨(dú)立檢索信息的能力，調(diào)研文獻(xiàn)，參與實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)的過程中，探討交流，思想上跟進(jìn)前沿，最終形成獨(dú)立的思考力、判斷力和創(chuàng)新力。”作為一名實(shí)驗(yàn)室的“小師傅”，博士生陳宜法總是這樣建議實(shí)驗(yàn)室本科生的。
王博教授的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室
“本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”，使得他們能夠有機(jī)會接觸一線平臺和前沿研究，是非常好的鍛煉機(jī)會。李思清就是受益者，剛上大二時(shí)，她就開始參與實(shí)驗(yàn)室的每周例會，聽師兄師姐匯報(bào)工作，了解課題組研究方向、內(nèi)容和遇到的問題，也探索自己感興趣的研究方向。當(dāng)李思清表示自己對文獻(xiàn)閱讀和論文寫作感到壓力大時(shí)，王博老師指導(dǎo)她正確的方式。“王老師說不要被文獻(xiàn)束縛，根據(jù)文獻(xiàn)結(jié)論，要學(xué)會做自己的判斷，文獻(xiàn)中什么可取，什么可以舍棄，在這個(gè)過程中，如何篩選信息，讓我受益匪淺”。
王博教授的另一位“得意門生”，裴筱琨，也是本科階段就來到實(shí)驗(yàn)室，參與MOF材料的研究，已經(jīng)本科畢業(yè)的她，被美國加州大學(xué)伯克利分校直接錄取為博士生繼續(xù)攻讀化學(xué)專業(yè)，并獲得全額獎學(xué)金。裴筱琨也成為這所世界名校國際排名第一的化學(xué)專業(yè)，招收的第一位北理工學(xué)生。面試時(shí)，國際頂級化學(xué)專家學(xué)者們，圍繞MOF材料輪番提問，裴筱琨應(yīng)答自如，讓專家們驚嘆于一個(gè)本科生竟然能用如此簡易的設(shè)備，完成令業(yè)界矚目的研究成果。裴筱琨過硬的科研素質(zhì)和獨(dú)特的創(chuàng)新思想，給專家們留下了深刻的印象，最終她在美國加入了“師爺”，也就是王博的博士導(dǎo)師、諾貝爾獎熱門人選Omar M. Yaghi教授的課題組。
教書育人，育人為本
“低年級本科生應(yīng)該先把基礎(chǔ)夯實(shí)，踏踏實(shí)實(shí)地做好現(xiàn)在的事情。當(dāng)選擇和興趣開始形成的時(shí)候，再去做一個(gè)理性的判斷，覺得你最終喜歡干什么，能干什么，能干好什么，然后去認(rèn)真做好。導(dǎo)師需要幫他們做好職業(yè)的規(guī)劃和輔導(dǎo)，調(diào)動他們的積極性和內(nèi)心的興趣，燃起他們的激情。但是不要手把手地讓他們沿著我們的足跡亦步亦趨。”王博不僅僅是學(xué)生們傳道、授業(yè)、解惑的老師，也是他們的“人生導(dǎo)師”。
本科階段是學(xué)生走向社會的過渡階段，由于積累和視野的關(guān)系，人生規(guī)劃處于慢慢形成期，最容易產(chǎn)生迷茫。正是看清了這一點(diǎn)，王博認(rèn)為導(dǎo)師需要及早地引導(dǎo)本科生，觀察、發(fā)現(xiàn)他們適合走什么道路，幫助他們撥開迷霧，對不同的人生路徑做利弊分析，如果要達(dá)到某個(gè)路徑，需要滿足什么條件，如何合理安排時(shí)間。
因此，在本科生的課堂上，王博總是把傳遞基本理念、基礎(chǔ)知識和前沿科研成果相結(jié)合。“大一學(xué)生往往以高中的學(xué)習(xí)方法來看待書本知識，太死板。老師應(yīng)該引導(dǎo)他們適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)，多一點(diǎn)啟迪和啟發(fā)，授人以魚不如授人以漁。只要學(xué)生掌握了要領(lǐng)，不需要去死記硬背，那樣沒有意義。”對本科生的培養(yǎng)，王博還形成了自己“打獵理論”。第一個(gè)階段，把打好的獵物扔在路上讓學(xué)生去撿；第二個(gè)階段，告訴學(xué)生哪條路有獵物，讓學(xué)生自己去打；第三個(gè)階段，即開始探索科學(xué)前沿，相當(dāng)于在黑暗中打獵，“憑著經(jīng)驗(yàn)、勇敢和好奇，你就可以堅(jiān)持走下去，這樣才能有重大開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)”。
在國外學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷，使王博的育人理念充滿“中西合璧”的思考。把中國的注重基礎(chǔ)扎實(shí)與國外強(qiáng)調(diào)興趣和自學(xué)結(jié)合起來，知識過硬還充滿科研熱情，這樣才能培養(yǎng)出具有競爭力的領(lǐng)軍人才。“王博老師太有魅力了。他教我無機(jī)化學(xué)，并不是一味灌輸知識，而是側(cè)重啟發(fā)我們思考，引導(dǎo)我們熱愛化學(xué)，對化學(xué)保持熱情，并對我們的科研工作做整體把控和有力指導(dǎo)。”已經(jīng)研二的學(xué)生張聖晗如此表達(dá)對導(dǎo)師欽佩。
王博教授和學(xué)生們
“去校外購買設(shè)備，如何與人打交道、如何與其他的課題組合作、如何在專家學(xué)者面前做報(bào)告……”，王博的言傳身教都融匯在對學(xué)生具體、實(shí)際問題的指導(dǎo)中，學(xué)生們學(xué)到的絕不僅僅是知識，還有做人的道理、處事的方法和觀察社會的角度。指導(dǎo)學(xué)生，老師也應(yīng)該胸懷天下。“王老師對科研成果的產(chǎn)業(yè)化過程很了解，他很明白把實(shí)驗(yàn)室的成果投入產(chǎn)業(yè)里會遇到的問題，能夠把科研成果和社會的真正需要結(jié)合起來。科研不能只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，要為國家、為社會、為大眾帶來實(shí)際效益。” 博士生陳宜法從導(dǎo)師身上學(xué)到的不僅僅是知識，更有一名科研工作者的社會責(zé)任。
2016年，王博老師團(tuán)隊(duì)里的陳宜法和李思清同學(xué)雙雙獲得學(xué)校的徐特立一等獎學(xué)金。他們的成績得到了廣泛的認(rèn)可。
國家創(chuàng)建“雙一流”的大幕已經(jīng)徐徐拉開，建設(shè)中國特色世界一流理工大學(xué)，就要培養(yǎng)世界一流的人才，作為一名優(yōu)秀的科研工作者、一名青年教師，王博與學(xué)生的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，為我們做好人才培養(yǎng)工作，提供借鑒。
