从卓越工程师到大学教授——记化学与环境工程学院博士生导师王栋民教授


发表时间: 2016-01-08 09:45:41  作者:刘润琦 赵紫含 张嘉倪  来源:党委宣传部  浏览次数:2310  


  人物档案:王栋民,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院教授、博士生导师,混凝土与环境材料研究所所长,中国硅酸盐学会固废分会理事长。

  1981年起王栋民就读于武汉理工大学无机与非金属材料专业,后以优异成绩考取学术泰斗吴中伟院士研究生(20岁),1988年硕士毕业后进入中国建筑材料科学研究总院,开始了15年的科学研究生涯,在此期间获得博士学位并担任教授级高级工程师。

  15年的科研生涯,把王栋民从一个初出茅庐的青春小子磨炼打造成一个在科研、技术开发及成果转化应用领域均卓有建树的青年科学家。他课题组研究的建筑新材料在全国建筑行业被广泛应用,他领衔的专利成果“超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工方法”在包括北京首都机场航站楼、北京西客站等全国上千项重大结构工程中成功应用,深受全国建筑业界欢迎。王栋民致力于精细化工合成的研究,特别是在高性能水泥混凝土材料方面取得了卓越成就。1999年,他的项目获得国家专利,在包括首都机场新航站楼等300多项重大工程中成功实施。他提出的多级絮凝结构模型、研发的聚羧酸减水剂很好的解决了混凝土的流动性问题,大大推动了高性能混凝土材料的发展。

  2003年9月1日,38岁的王栋民积极响应国家人才引进计划,他重回校园,捧起书本,教书育人,来到中国矿业大学(北京)成为一名光荣的人民老师。2005年,王栋民在学校的安排下创办了中国矿业大学(北京)混凝土与环境材料研究所并担任所长,在材料、环境、化工、土木专业招收、培养研究生。2015年,以我校为依托,王栋民创办了硅酸盐学会分会(国家二级学会),我校作为理事长单位,王栋民出任理事长。

  教育是为了更好地服务建设

  生长在教师世家,王栋民心中一直有一份教师情怀:“我在研究院就带研究生做科研,如今来到矿大,真正地做了老师,我愿意把我的专业学识和人生经验无私地传授给我的学生,也算是圆了自己的教师梦。”2003年9月1日,“王工程师”正式转型为“王老师”,从事教育12载,王栋民深深地体会到人才培养比个人科研成就更重要。

  王栋民将先进的科研技术和人才培养理念带到大学里来,他对于人才、科学、技术、产业的关系比一般学校老师有更深刻和独到的认识,他知道社会需要什么人才,学生需要什么知识。他希望科研成果不仅对实践生产有作用,也对人才培养有作用。“做科研要有想法。在我看来,‘想’是第一位的,‘干’是第二位的,只有实实在在为真正的需求着想,有这种‘idea’,才能‘干’到实际生产工作中来。我的目标就是培养出具有竞争力的人才,能直接投入到工程生产建设中的人才。”说起自己的教学理念,王栋民豪气十足。

  在王栋民眼中,科学研究有两个目标,一是科研成果要有国际水准,要被国际认可;二是成果的转化要为中国的经济建设服务,为社会创造物质财富。所以,在他的科研生涯中,无论是无缝设计的施工方法,还是高效的聚羧酸混凝土减水剂,他都是围绕实际工程中最突出、最关键的问题展开研究,转型后,这种“接地气”的工作作风也被他带进了学校。在帮学生选定研究方向时,他坚持三个“有利于”原则:有利于国家,符合大环境的发展需要,做有价值的研究,不浪费国家投给科研的每一分钱;有利于机构(如学校、单位、团队等),要为学校和所在单位创造价值;有利于个人,能实现自我价值,“不用扬鞭自奋蹄”。

  同时,在培养综合性素质的前提下王栋民还鼓励学生个性化发展。“有扎实基本功的,就适合做基础研究;有宽广的思维方式的,就适合做技术创新和技术转化;有耐心的适合做产品研发……这些都是好的发展方向。但不管干什么,都应该与一个人的综合素质与能力结合起来,找到适合自己的方向。”在他的指导下,一批批优秀学生走入社会,走向成功。

  张述雄是王栋民指导的一名硕士生,2013年他独自担任青海黄河大桥中的钢管混凝土拱桥的技术指导。工程中用到的核心技术:致密式混凝土配合比设计、材料选择等均由张述雄团队提供指导。当时,中国交通集团第三公路局来校做技术咨询,年轻的他遇见了心仪的项目,便主动向导师提出希望参加的想法。之后,在导师王栋民的强化训练下,张述雄开始在实验室里做全面的准备。从混凝土的强度、膨胀性能、流动性能,到满足施工过程中的时间限制等方面,他都做出了完美的效果,均满足工程的高要求。对于还没毕业的张述雄来说,能有机会参加这样的国家级重大工程,既是难得的机遇,也是不小的挑战!一个初出茅庐的新人,用他过人的专业能力得到了工程前辈的一致认可。对此,王栋民说:“机会其实都是平等的,就看谁能有实力把握这个机会,教学最高明之处就在于,挖掘学生的潜力,将自己的能力教给学生。”师从王栋民,张述雄从一个含蓄内敛的学霸,成长为能独当一面的工程师,王栋民不仅教给了他专业的理论知识,更教会了他在发现问题后,如何独立地解决问题,如何总结经验。

  在人才市场几近饱和的就业形式下,王栋民的学生依旧保持着很强的竞争力。大胆的放手,让学生去干,别人从事三年工作所取得的高度,王栋民的学生在学生期间就能达到。能干,会干,优于其他人的实际操作能力是王栋民的学生最明显的优势。铁路工程研究院、建筑工程研究院、中国建筑材料工业科学研究院等机构都分布有王栋民的学生。桃李芬芳,历久弥香,多年后的一天,他终会离开奋斗已久的岗位,但他的学生们会继承他的“衣钵”继续走下去。

  把课讲“活”的老师

  王栋民有自己独特的一套教学方法,与“板书+PPT”的标配不同的是,“课堂展示”是他的招牌。

  在大一某一节化学专业导论课上,王栋民端着混凝土、水、减水剂等工程材料走进教室,学生们顿时来了兴趣,好奇地讨论着讲台上的瓶瓶罐罐。课堂上,王栋民让学生们亲身体验混凝土的配比过程。他先请了一位身材壮硕的男生走上讲台,取300克水泥原料,然后加入87克水并不断搅拌,直到水分被完全吸收,男生终于搅不动了。对于实际工程来说,混凝土的实际用量要远远大于样例,然而这么少的用量配比过程都是如此困难,那么工程中是怎么解决这个问题的呢?望着孩子们一双双好奇求知的眼睛,王栋民打开一个瓶身写有“减水剂”的瓶子,往与上述同样配比的原料里加入千分之一掺量的少许减水剂。之后,他又请了班里一位瘦小的女生上来搅拌,出人意料的是,加了微量减水剂的水泥浆变得非常“柔软”,连小女生都能轻松搞定。神奇的效果摆在眼前,学生们无不由衷感叹“小小的体积拥有大大的能量”,也有同学不禁产生疑问:“这到底是啥?这么一点儿怎么就这么厉害!”直观的现象勾起了同学们的好奇心,王栋民这才不紧不慢地进入这节课的主题,化学是如何改变世界的?作为精细化学品的减水剂是如何实现现代混凝土和现代建筑业的现代化的?然后是减水剂的分子结构、化学合成、原理、制作工艺和使用效果……一堂课下来,没有人昏昏欲睡,没有人闲聊玩手机,同学们被镇住了,听得认真,老师也讲得兴致勃勃。

  然而对于一些老师的“标配做法”,王栋民也有自己的见解:“PPT本身提供了很多方便,生动形象、高效,但它毕竟只是一个辅助性的工具,不能完全依赖。照着PPT念一遍,一堂课下来学生什么都没记住,这就不太好了。对老师来说,要把死的PPT讲活,这体现了一个老师的专业水平、驾驭课堂的能力以及个人魅力。”

  对于刚刚上大学还未接触专业知识的本科生来说,专业导论这门课是入门课,很难起很大的作用,因此王栋民特意召集系里的精英教师专门编写了一本针对性教材,希望能帮助学生更好地了解这门课、学习这个专业。他亲自撰写了其中“材料学”和“有毒有害化学元素”两章,内容非常贴近生活。“单纯靠老师讲课,学生很难记住什么东西,而我给同学们这样一本书,就相当于给他们提出一个要求,将听课和自主看书结合起来,他们就会实实在在地学习。”

  为帮助地矿油建类高校化工专业学生有效学习“精细化学品”课程,在中国矿业大学(北京)教材出版基金的支持下,王栋民专门组织本校和外校的教授编写了《工矿业精细化学品化学》一书,重点突出讲述用于煤炭、石油、地质、矿业、建筑和建材等行业的精细化学品,实实在在贴近学生的专业需求,完全替代了过去通用的、日化版的《精细化学品化学》,已经成为全国地矿油建类高等院校化工专业的通用教材。这本教材凝结了王栋民二十几年科研工作的结晶,他希望把这些毫无保留地传授给他的学生。

  除了课堂上的生动有趣,课堂外的化学竞赛也是王栋民的拿手好戏。“指导竞赛方面,我们系张香兰教授才是大师。”王栋民谦虚地说,事实上他与张香兰老师一样,常常带着学生活跃在各种关于化学、材料和环境的竞赛舞台上,并且每每都能捧奖而归。

  亦师亦友 教学相长

  从工程师到老师,从材料研究到工程施工,王栋民是学生眼中的“跨界大师”,受到导师的熏陶,学生们也逐渐养成开阔的跨界思维。王栋民的实验室更像一个人才聚集中心,学生们在各自领域发光发热的同时,年轻的他们也用创新精神和创新成果,深深影响着导师。

  “我经常手里有好多个研究方向,带的学生也比较多,所以不可能每个项目都像以前一样挖的深。我会把任务分配给我的学生们,让他们自己去理解消化大量的专业知识,我和学生互相影响,所以我从学生们那里也学到了很多东西。到学校后,出成果的速度反而比在研究院更快、更多,北京市科技进步二等奖、中国资源综合利用协会科技进步一等奖、中国建筑材料研究会中国硅酸盐协会科技进步二等奖等等,都是和我的研究生团队一起完成的,这都是学生们给我的帮助。”

  在王栋民的众多“好基础”的学生中,有一位成果非常突出的“女弟子”。她叫张力冉,虽身为女子,却是“巾帼不让须眉”。在博士一年级时,张力冉在所有博士研究生中成果最多,获得国家奖学金。至此之后成果清零,到博士三年级时张力冉又一次成果累积最多,并第二次获得国奖,也是化环学院唯一在校的两次国奖获得者,在全校也极为罕见。

  除了突出的获奖成绩,张力冉还是王栋民的得力助手,她曾成功帮助导师证明“多级絮凝结构”假说。关于新拌混凝土的浆体结构理论,国际上有一个公认的“絮凝结构模型”,认为减水剂加入后可将絮凝结构打开,释放包裹水,增加自由水分,从而增加混凝土流动性。但是王栋民研究发现,不同减水剂的减水率是不一样的,普通减水剂只能减少10%的水分,高效减水剂减水20%,聚羧酸减水剂能达到30%的减水率,因此王栋民在国际上首次大胆提出“多级絮凝结构模型”。在证明的过程中,王栋民曾尝试用环境扫描电子显微镜,但是由于絮凝结构内有包裹水分,切片会导致水分流失,这种方法难以保证切片后物质的形态不变,所以这条路是行不通的。之后,他为寻找其他证明的办法执着了多年,遗憾的是一直未果。最后,在他指导下,张力冉通过刻苦努力,想到了生物领域的激光共聚焦方法成功地完成了实验,将导师的假说证明了出来,把假说提升为理论,并且得到了国际认可。

  “我在理论上提出絮凝结构的多级性。她从实践上用激光共聚的方法验证了我的想法。”王栋民说,“理论和实践是两个不同的方面,但科学总会让两条路在最后相遇。”

  不仅如此,张力冉还在聚羧酸减水剂的新的制备技术和新分子结构创建环节实现了创新,这一成果也让她帮助课题组成功申请到了2015年度国家自然科学基金。之后,张力冉和导师王栋民一起,以博士论文中关于微波合成的研究为基础,花了两个月时间撰写并且修改完成国家自然科学基金的申请书。当申请成功的喜报传来时,张力冉还只是一个博士没毕业的学生。王栋民在2015年化环学院研究生新生开学典礼上动情地勉励新生:“经过几年的学习和科研实践后,你们要为科学的宝库、社会的财富留下你个人的痕迹和印记,要让母校记住你们的名字。”



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