访谈-工科领域的实验室大有可为

1、第28卷第5期2009年5月实验室研究与探索RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORYVo.l28No.5May2009校长 名人访谈编者按:随着经济的发展,各学科的实验室也在迅速发展,工科领域实验室有哪些特点,如何发挥其作用是值得重视的问题。为此,本刊主编夏有为教授采访了上海市教育功臣、前上海交通大学校长翁史烈院士,他结合动力机械及能源的发展对工科领域实验室的作用和重要性作了分析,并对当前高校实验室工作提出了看法。观点鲜明,意见真切,颇有启迪与指导性,现整理发表,以飨读者。工科领域的实验室大有可为翁史烈(上海交通大学能源研究院,上海200030)摘 要:从工科领域的

2、特征提出实验室的三种类型和三个重要性。指出高校实验室应有一个专门的管理机构,领导的决心是实验室建设的关键,要重视实验室队伍的建设。关键词:工程领域;实验室;实验室管理;实验队伍;能源中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-7167(2009)05-0001-04BrightProspectforLaboratoryinEngineeringfieldWENGShi lie(ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Thispaperputforwardthreetypesandthreeimportant

3、rolesoflaboratoryintheengineeringfield,theremustbeaspecialorganizationforlaboratorymanagementinuniversity,andtheleader sdeterminationisthekeytothelabo ratoryconstruction.Atlastattachimportancetoexperimentteamwaspointedoutbytheintervieweeaswel.lKeywords:engineeringfield;laboratory;laboratorymanagemen

4、;texperimentteam;energysourcesCLCnumber:G642 Documentcode:A ArticleID:1006-7167(2009)05-0001-041 高等学校的实验室大有可为夏有为(简称夏):真正的创新成果来自于实验室,翁校长请你结合能源方面谈谈能源和实验室的关系。上海交大在1984年就专门成立了实验室处,发挥了很好的作用,在全国也较有影响,也请您谈谈对实验室管理问题的看法。翁史烈(简称翁):长期以来,我们是比较重视实作者简介:翁史烈(1932-),男,浙江宁波人,教授,工程院院士,上海市教育功臣,曾任上海交通大学校长。热力机械专家,是我国新一代热力

5、涡轮机的开拓者之一,研究方向:燃气轮机性能与仿真及新一代的燃气蒸汽联合循环。主持了近10项国家重大科研项目,解决了多项燃气轮机关键技术,9验室的,我也没有什么理论上的系统分析,因为我们自己的培养、成长过程就是在这么一个环境中过来的,大概这也是老学校的一个传统吧,在思想上打下了烙印,所以对实验这个环节始终是抓住不放的,这是出于一个很自然的传统。那么今天要谈这个问题,我就要反过来想想这个动力到底在什么地方?实验室范围是很广的,科研的大院大所有实验室,高等院校有实验室,工厂也有实验室。有国家独立的实验室,也有大企业的实验室,这些都不太一样。我想主要从高等院校的实验室出发,来谈一些自己的想法。在高等院

6、校里也是有各种各样的学院,工学院、理学院、管理学院等,他们的实验室实际上也不一样,我本人是学工程的,可能实 验 室 研 究 与 探 索第28卷域来讲,高等学校的实验室大体上可分为这几种类型:(1)机理性研究实验室。比如研究空气的流动、燃烧、传热的机理、传质的机理等等,对这些方面不仅是研究,也包括开创性的实验,这在高等学校中应该是比较重要的一类。就以我们的发动机来讲,随着科学技术的进步,它参与工作的工质不断地发生变化,工质的多样性引起了对各种各样新工质本身的认识,我们或者叫它物性,包括它的物理性质、化学性质,这就需要做一些基础研究,在机理上面做一些基本的实验来确定它。再比如说传热、传质,过去我们

7、是在宏观的、大尺度的范围内研究,掌握了比较多的规律,现在到了比较小的尺度,甚至到微米、纳米这种情况下的传质流动,它的性质是不是有变化?比如流动的Navier stokes方程,在常规的粘性可压缩流动中,这是最普通的一个运动方程,但在微结构中它能不能用?就需要实验的研究验证。在高等学校这种类型的实验室是属于比较大量的。(2)综合性能测试实验室。这类实验室在我国的高等学校比较有特色,外国人看了觉得有点像工厂,但是我觉得这正是中国高校实验室的一个特色。比如我们的柴油机实验室,整台柴油机在那里运转,因为很多过程集成在一个总体大系统中以后,它的运转情况怎么样,需要综合性能测试实验室完成,其最后结果可以从

8、这里显示出来,这是大家都很感兴趣的大问题。我们有一类的实验室就是属于这种综合性能的测试,它马上就能告诉你一台发动机的可靠性怎么样,经济性怎么样,它对环境是不是友好?这是第二类实验室。(3)示范系统展示实验室。联系到在工程领域里发展的需求,我们高等学校又出现另一种实验室,它往往是一种新过程、新装置、新能源的一种示范系统,通过这个示范系统来显示新事物强大的生命力。我们这里就有一个上海市的分布式供能系统示范系统,从分布式供能系统各方面的优越性能,显示出这个系统将来很可能是一个大系统供能的必要补充。集中的供能系统,刚性太大,将来大系统集中供能系统与分布式的供能系统相结合,可以使我们整个供能系统非常具有

9、弹性和柔性,从而形成一个比较完备的供能系统。此外,上海市生物质气化发电示范系统也正在我校建设之中。示范性的实验系统不仅是教师、学生开展学习和研究的平台,而且对社会有很大的影响。高校的实验室可能就有这些类型,这些实验室对学科建设、人才培养以及推动区域经济和国家经济的发展,大有可为,它们都有相应的作用,都是学校不可缺少的一部分。实验的重要性如何体现。翁:我觉得不管哪种类型的实验室,对培养创新性人才、开展科学研究、服务社会而言,都非常重要。实验室是实验科技的一个载体,科学技术的结论集中在实验室中表达出来。归根结蒂,实验的重要性可以从三个方面来表述:(1)实验是认识客观事物本质的手段。通过实验,能使我

10、们真正地接触到客观世界的本质,否则,你能看到一个现象,却找不到它的本质。比如,你看气体的流动,流过去的速度好像很快,但是它到底快到什么程度,在这个快速的过程中,它有些什么特征,你是不知道的。因为你没有掌握这个客观世界过程的本质。通过实验,就能从本质上掌握这个客观世界的过程,知道它速度很高,可能已经超过了音速,超过音速以后,它跟亚音速流动就有本质的区别,这里可能有激波产生,如果有边界层的话,这个边界层可能就会脱离,这就是掌握了高速流动这个客观现象的本质,不通过实验,仅仅是表面上很肤浅的认识。唯有实验,才能了解事物的本质。(2)实验是验证理论的标准。我们有很多理论,都是从实践中间来的,通过各种各样

11、实验,最后由感性到理性,得到了一个比较普遍的规律。我们工程上面做的比较多的,往往是反过来,就是我有一个设想,有一个理论上的考虑,它是不是真正可行,必须通过实验来考核这个理论是否正确?例如,我现在把生物质气化,气化以后,它是一个可燃气体,这个可燃气体,它就可以代替天然气,在发动机里产生功率!这仅仅是主观上的想象,到底行不行,我们就要建个实验台进行实验,考核这个设想的可能性。如果可能,那么生物质能就能发电,从生物质能到发电这个中间就建立了一个桥梁,这个桥梁就是实验。如果没有通过实验验证,谁也不敢来建立这么一个过程。通过实验验证,就使得自然界数量比较大的可再生能源能够更好地为我们社会服务。夏:生物质

12、能包括哪些方面的?翁:比如说有机垃圾是生物质能,稻草、棉花秆也是生物质能,木材加工厂的废料也是生物质能,这种可再生能源是相当可观的资源,所以工程上有很多新的发展,它的可行性要是离开了实验,是不可能得到证明的,那么新技术的推广,新技术的产业化也就没门了。(3)实验使我们掌握最新的测试技术、实验也推动测试技术的发展。在实验活动中我们会接触各种各样的测试技术,其内容是丰富多采、日新月异!例如在燃烧中,过去最多的就是用热电偶测一下温度,而现在可以把整个火焰里面的温度分布,整个的温度场,非常漂亮、非常直观地通过先进的测试设备显示出来,那你2 工程科技发展离不开实验,第5期翁史烈:工科领域的实验室大有可为

13、性是不是有保证,它的排放情况有没有可能进一步改进?激光技术、数字技术、传感器技术己把实验技术推向非常前沿,作为一个工程师必须掌握先进的测试手段,如果你没有这个本事,那你就不是一个完备的工程师。因为你无法深入掌握客观事物的本质,从而无法完成改造客观世界的任务!的人才,应该说是我们交大的传统,我们不过也是继承交大的传统而已。但是要推动实验室的建设,就要花比较大的力气。从历史上看,当年我们要建风浪流实验室,即海洋工程实验室,那个时候闵行新校区还没有建设,老校区只有400亩土地,怎么办呢?当时我们几位校领导认为咬紧牙关拼了老命也要把海洋工程学科推上去,国家重点实验室一定要争取到。要知道为了这个实验室,

14、我们拆掉了多少老房子,包括我们过去最老的校长住宅等几栋颇有特色的小洋楼!没人敢动,是我自己跟分管的副校长拿了皮尺去量的,决定拆掉4栋小洋楼,就在这块地皮上建起了现在的海洋工程实验室,由于决心比较大,所以海洋工程国家重点实验室也争取到了,建起来了,现在它正在发展成为上海唯一的国家实验室。3 实验室应有专门机构集中管理夏:实验和实验室如此重要,应如何加强管理。翁:这可以联系我们交大来谈,在长期的实践中间,我们注重理论与实践相结合,对实验室建设,应该说,还是一贯比较重视的。早在1984年,根据学校发展的需要,我们在全国高校中率先建立了实验室处,将教学实验室、科研实验室、实验队伍、实验仪器设备、实验室

15、规划、用房、条件保障、对外服务等集中在这个部门统一管理。它是协助校长对学校实验室进行参谋、管理、审查和协调的专门机构。当时每年400万元重点学科投资,也由实验室处组织论证,直接对校长负责执行。实践证明,这个专门机构对推动学校实验室的建设、发展与管理发挥了很好的作用,这个过程,你最清楚了。夏:当时,各类实验室及其任务均由实验室处统一管理,它与教务处、科研处、研究生院、技术物资处分工合作、紧密配合。在那期间,全校有85个实验室,实验室专职技术队伍800余人。每年开出500多门课程、1500多个实验项目、100多万人时的各类教学实验;各实验室平均每年完成科研项目达400余项,对外服务600余项;通过

16、国家验收建成了4个国家重点实验室、2个部级开放实验室以及2个863国家高科技网点实验室;完成了实验室向闵行校区的大搬迁,保证了教学与科研任务的正常开展。翁:实验室是院系的一个综合性实体,是学校的重要组成部分,科研有人管,实验室建设这个环节如果没有人去管,是根本不行的,由教学或者科研部门来兼管,也是不行的。因为实验室有它本身自己的规律,它不仅要为科研服务,还要为教学服务,为培养人才服务。所以必须要有一个专门机构来管理它,来保持它正常地运行、正常地发展,从学校的发展来看,我们应该把实验室建设放到非常重要的位置,尤其是在现在这个背景下,更要强调这个问题。不然的话,实验室谁也不愿意抓,因为又费力气,又

17、花钱,实验室建设是个苦差事。不像在计算机机房的运行,空调房间转转。计算机仿真很重要,但实验是仿真的基础,不深刻地掌握某过程的物理本质,过程的数学仿真模型就会成为空中楼阁!所以,该烧的就是要烧,该吹的就是要用高速空气吹,该运转的就是要把它转起来,不然你怎么培4 领导的决心是建设实验室的关键夏:实验室的建设与发展,领导的决心是关键。翁:领导的决心是关键!当时没有这么一个决策,痛下决心,就是说把血本都放进去了,今天的辉煌是难以想象的!又如冲击振动噪声国家重点实验室,教授们很努力,想了很多办法,争取到国家重点实验室,我们也下了很大的决心支持他们,我们把冲击振动噪声有关的人才从各个以产品对象设置的教研组

18、分出来,形成一个很强的学科梯队,又为其解决实验用地,这个重点实验室就这样上去了,现在发展也是方兴未艾。所以当时搞实验室的决心应该说还是比较大的,包括高压实验室,也是学校给以大力支持发展起来的。在能源方面,我们现在也有些雄心壮志,因为能源领域的发展它会很大很广,过去我们都是搞动力的,动力仅仅是能源转化,后来我们就把能源转化的动力领域拓展了,把它紧紧地跟国家能源挂钩,现在有了能源研究院等等。过去我们都是以发动机为主,有一些实验室,如燃气轮机实验室,内燃机实验室等,学校都是比较支持的,像燃气轮机实验室,过去向世界银行贷款,以后通过科研项目,再有后来的211、985工程,都有比较大的投资。我想我们这个

19、领域或者是能源领域的实验室,它直接跟能源研究院有关,能源研究院的那个实验板块,近期会有比较大的发展,它不仅仅保留了原来发动机为主的内涵,而且有很大的新的拓展,例如分布式供能示范系统,这是很像样的一个系统,不仅做研究,而且要培养人才。又如生物质能利用示范系统,也是上海市示范系统,燃料电池、发电示范系统、为新一代热能转化系统服务的实验装置,都是新一代的示范系统。再加上我们原来比较强的发动机的基础,我想两年到三年以后,展现在我们学校面前的,将是一个实 验 室 研 究 与 探 索第28卷基地,在这个实验基地上我们培养人、进行各种各样的科学研究工作,将会成为学校实验室的一个亮点,但是这个难度是非常大的,

20、因为我们与一般信息化的东西不一样,都是钢铁,都是高速流动、高温燃烧,弄得不好就会出毛病,工作是很苦的、很累的,但是我觉得很值得,像闵行校区这么好的客观环境,包括它的实验大厅,它的实验室基础研究用房,比较配套,再有985工程、211工程,还有国家大项目的支撑,经过两三年努力,会形成一个亮点。希望学校实验室的管理部门能加强管理,大力支持。尽管筹建中有很大困难,但是前景很光明。享誉全国工程技术界,现在都逐渐淡化或消失了。翁:都没有了,现在实验室有几个临时工,他们什么也不懂,力气可能有些,技术不行。过去我们实验室还有人做探针,这是个比较高级细致的工艺活,光洁度要求很高,探针做多了还可以供应其他学校和研究单位,现在这个工艺也没有了。一批娴熟的能工巧匠,精湛的技术加工能力,这就是老交大实验室的特色。包括我们化学实验室,他们有些仪器是自己做的,有些玻璃仪器是自己吹的,这个到底是正常还是不正常?我认为这是很正常的,这对我们的工作很有影响,倒也不是要学校搭建一个加工发动机的工厂,这不可能。但过去的交大机械厂是很起作用的,我们的小燃机就是学校工厂加工出来的,作为工程为主的一个学校,这个东西现在没有了,我认为是不正常的,会影响我们实验室的发展。我觉得现在的问题是整个教育经费比过去多得多,科研经费比过去多得多,希望能有相当的份额花在这方面。还有一个问题就是教师下实验室问题,实验室的队伍,不仅仅