播撒科學(xué)火種 打造科普之翼

2022年，中國科協(xié)辦公廳發(fā)布《中國科協(xié)關(guān)于命名2021—2025年第一批全國科普教育基地的決定》，中國石油大學(xué)（北京）石油之光科技館（以下簡稱“石油之光”）正式入選“2021—2025年第一批全國科普教育基地”。

作為石油之光國家級科普教育基地負(fù)責(zé)人、中國石油大學(xué)（北京）理學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任，楊振清身在其中也為此感到高興和自豪。他是一名物理教育工作者，多年致力于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并關(guān)注科學(xué)前沿，將物理科學(xué)與人工智能等現(xiàn)代科學(xué)利器相結(jié)合，應(yīng)用于石油開發(fā)等重要領(lǐng)域；他是一名高校實(shí)驗(yàn)教師，肩負(fù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和培育下一代的重任；同時(shí)，他也是一名熱愛科普、立志于將科學(xué)知識以淺顯易懂的方式惠及普通老百姓，特別是青少年一代的“科學(xué)達(dá)人”。以科普提升全民科學(xué)素養(yǎng)是他的心愿，也是他所在團(tuán)隊(duì)很多人的心愿。

興趣牽引 一路成長

設(shè)有3D電影放映廳，內(nèi)置靜電高壓等大型儀器設(shè)備，擁有眾多妙趣橫生的科技小產(chǎn)品，設(shè)有聲光電等多學(xué)科實(shí)驗(yàn)器材、陸上采油設(shè)備、海上采油設(shè)備及天然氣長輸站場模型等專屬石油行業(yè)的可動(dòng)實(shí)物模型……走入石油之光科技館，很多人瞬間便被里面豐富、奇妙的科學(xué)世界所吸引，這飽含了楊振清及他所在團(tuán)隊(duì)成員的智慧結(jié)晶和汗水。為更好地推動(dòng)科技創(chuàng)新與科學(xué)普及相結(jié)合，他們推出了很多行之有效的舉措：自主研制聲波可見演示儀、能量轉(zhuǎn)換輪、伯努利綜合演示儀、聽話的啞鈴等30余臺(tái)物理演示設(shè)備及相關(guān)教具和設(shè)備，以便學(xué)生將課程所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際操作中，提升工程創(chuàng)新能力；完善管理運(yùn)行體系及科普隊(duì)伍建設(shè)，推進(jìn)軟硬件的建設(shè)，拓寬開放和共享程度；建立多學(xué)科交叉實(shí)踐平臺(tái)，使大眾及時(shí)了解科普課程及科學(xué)教育活動(dòng)信息等。

“堅(jiān)持做這些事情，就是想讓大眾能融入科學(xué)，和我們一起感受來自科學(xué)的神奇與樂趣，明白科學(xué)是非常貼近生活的。”楊振清一番話道出了他堅(jiān)持致力科普的初衷。早年，他也是在興趣的牽引之下一步步走入神奇的科學(xué)殿堂。

1999年，楊振清從山東臨沂大學(xué)畢業(yè)，之后到沂蒙山區(qū)支教，教的是中學(xué)物理。利用授課業(yè)余時(shí)間，楊振清2003年考取中國石油大學(xué)（北京）無線電物理專業(yè)理學(xué)碩士，而后考取北京化工大學(xué)有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)工學(xué)博士。博士畢業(yè)之后，楊振清又奔赴英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究。

卡文迪許實(shí)驗(yàn)室是近代科學(xué)史上第一個(gè)社會(huì)化和專業(yè)化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，催生了大量足以影響人類進(jìn)步的重要科學(xué)成果。楊振清在那里受益匪淺。作為劍橋大學(xué)知名教授，他的導(dǎo)師杰奎琳·M.科爾（Jacqueline M.Cole）雖然很忙，但對楊振清的培養(yǎng)卻從不放松。“導(dǎo)師每個(gè)月會(huì)和我們進(jìn)行一次一對一的交流。和我們聊新的發(fā)展方向、新的思路，我現(xiàn)在主攻的用機(jī)器學(xué)習(xí)和激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)的方法對材料學(xué)、分子科學(xué)進(jìn)行研究的方向，就是受他的啟發(fā)?！睂?dǎo)師的指導(dǎo)，讓楊振清的科研思維更加敏銳，工作作風(fēng)更加扎實(shí)。這也為他之后堅(jiān)持深耕教育方法埋下了堅(jiān)實(shí)伏筆。短暫的博士后訪問學(xué)習(xí)之后，楊振清繼續(xù)回到中國石油大學(xué)任職。就是在這里，他正式開啟了自己從事教學(xué)、科研和致力科普的科學(xué)之旅。

拓展思維 創(chuàng)新研究

楊振清在中國石油大學(xué)的研究方向主要是針對太陽能電池材料、光催化材料、鈣鈦礦材料和小分子材料等，利用人工智能和石油結(jié)合的方法，開展煤層氣和頁巖氣的研究。具體而言，就是將材料的性質(zhì)、晶格常數(shù)、代謝等物理或化學(xué)性質(zhì)輸入人工智能，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，讓程序自動(dòng)學(xué)習(xí)識別篩選材料，待算法通行之后，選取材料進(jìn)行驗(yàn)證。如果確認(rèn)算法可行，就將其視為“透視儀”，輸入材料，讓算法輸出材料性質(zhì)，以此篩選、發(fā)掘新材料?！巴ㄋ椎刂v，就是將材料科學(xué)和分子科學(xué)相結(jié)合，采用人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，計(jì)算出有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料的性質(zhì)?！睏钫袂褰榻B說。

“計(jì)算機(jī)科學(xué)極大地促進(jìn)了整個(gè)分子科學(xué)和材料科學(xué)的推進(jìn)。原來我們合成材料很難，因?yàn)椴牧系暮Y選要浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力?，F(xiàn)在利用機(jī)器就可以實(shí)現(xiàn)精挑細(xì)選，然后供我們設(shè)計(jì)，這樣合成材料比較快，也比較準(zhǔn)。”楊振清是現(xiàn)代科學(xué)方法進(jìn)步的受益者，也是推進(jìn)者。浸潤科研領(lǐng)域多年，他先后獲發(fā)明專利近10項(xiàng)?！拔易约罕容^滿意的一項(xiàng)專利是太陽能電池理論效率預(yù)測公式?！边@個(gè)公式有7個(gè)過程，包含4個(gè)正過程，3個(gè)逆過程，每個(gè)過程都特別復(fù)雜。

“事實(shí)上，研究之初，我也犯了和其他研究者同樣的錯(cuò)誤。當(dāng)時(shí)我們都是從最微觀、最底層的物理學(xué)角度分析問題，試圖從理論上解釋它的機(jī)理和觀念，但是做了好幾年，一直沒有得到令人滿意的結(jié)果。后來，我跟學(xué)生說，要不然我們換一種思路，從相對宏觀的能級角度考慮試試。結(jié)果沒想到，實(shí)驗(yàn)最后真的做出來了。后來我們用物理學(xué)量綱方法進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)公式是對的?！彪m然實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷了千曲百折，但最后不僅做出了成果，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的理論思維。這讓楊振清至今感到欣慰，既感受到了科研的快樂，也享受到了育人的成就感。

除了攻克領(lǐng)域難題，楊振清也時(shí)刻關(guān)注領(lǐng)域前沿研究熱點(diǎn)。印象最深的，是他參與的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的能源分子材料研究”項(xiàng)目。攜世界同行之手，共同推進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與能源材料技術(shù)發(fā)展，是他發(fā)揮自己多年所長設(shè)定的目標(biāo)之一。

教書育人 孜孜不倦

雖然已經(jīng)離開了卡文迪許實(shí)驗(yàn)室很長時(shí)間，但楊振清和劍橋的導(dǎo)師還保持著長期的合作?！昂献餮芯康恼撐男薷姆绞焦烙?jì)國內(nèi)很多人都會(huì)直呼受不了?！睏钫袂逍χ貞?，其中一篇文章的初稿完成時(shí)間是2017年，但是到了2019年下半年才開始投稿。之所以這么做，是因?yàn)橄胍囵B(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度。

當(dāng)時(shí)，楊振清和導(dǎo)師對論文進(jìn)行了仔細(xì)的修改，從微調(diào)到全篇改動(dòng)，差不多用了一年半時(shí)間。后來，隨著思路的更新和研究的深入，他們培養(yǎng)學(xué)生在論文原有基礎(chǔ)之上加入創(chuàng)新成果，又歷經(jīng)半年時(shí)間，這篇論文才終于“定檔”。

“反復(fù)地打磨和修改，既是對學(xué)生的負(fù)責(zé)，也是對學(xué)術(shù)的負(fù)責(zé)?！睏钫袂逭f，“我在劍橋的時(shí)候，聽了很多科學(xué)研究方法的課。在那里，即使是寫摘要這種科研寫作的細(xì)節(jié)，他們也有專門的研究。這在國內(nèi)是不常見的，但其實(shí)細(xì)節(jié)往往決定成敗。因?yàn)檎撐耐陡宓臅r(shí)候，寫不好摘要真的很吃虧，所以我對于自己的研究生也進(jìn)行了包括細(xì)節(jié)修改的全方面系統(tǒng)培訓(xùn)?！苯逃F在傳承，這些沉淀的知識和經(jīng)驗(yàn)，如今，楊振清都毫無保留地傳遞給學(xué)生，成為他獨(dú)特的教育理念。秉承鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考能力和扎實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)的理念，楊振清培養(yǎng)出來的學(xué)生廣受行業(yè)單位和企業(yè)認(rèn)可。

除了研究生，對于本科生的培養(yǎng)，楊振清更是盡心盡力。除了講授基礎(chǔ)課程“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”“物理技術(shù)與實(shí)驗(yàn)”“互聯(lián)網(wǎng)+物理實(shí)驗(yàn)競賽”，楊振清還負(fù)責(zé)學(xué)生競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽集訓(xùn)工作。這些年，他帶領(lǐng)學(xué)生一路參加全國大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽、全國大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競賽、節(jié)能減排大賽、挑戰(zhàn)杯和互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，不斷通過培訓(xùn)，帶領(lǐng)學(xué)生攻堅(jiān)克難，打磨作品。

“有的學(xué)生作品還不錯(cuò)，”楊振清滿意地說，“去年，我指導(dǎo)的學(xué)生獲取的全國一等獎(jiǎng)有3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，三等獎(jiǎng)就更多了?！笨吹交A(chǔ)薄弱的學(xué)生經(jīng)過培訓(xùn)，最后自信滿滿地參加比賽，并榮獲不錯(cuò)的成績，楊振清認(rèn)為，這種變化是對他作為老師最大的嘉獎(jiǎng)。

雖然每天從事教學(xué)、科研很忙，但楊振清始終有一個(gè)心愿——想做一名科普講解員。他認(rèn)為，科技創(chuàng)新同樣需要公眾的理解和支持，所以未來他將以提高全民科學(xué)素質(zhì)為己任，全力打造惠及大眾的“科普之翼”。