4月25日至26日,材料学院实验教学中心面向公众开放,共接待50余名校友及其家属、80余名中小学生。参观者先后走进金相与热处理实验室、3D打印实验室及虚拟仿真实验教学平台,展开了一场深入的材料科技探索之旅。
材料学院实验教学中心总体介绍
材料学院实验教学中心的前身是成立于1999年的材料系教学实验室,发展至今成为先进材料国家级实验教学示范中心和材料科学与工程国家级虚拟仿真实验教学中心这两个国家级中心的主体。中心充分发挥材料学科理工交叉的优势,为全校二十余个院系(包括材料、机械、航天等专业)在实验教学上提供了强有力的支持。中心共建设了11个教学平台,包括金相与热处理、陶瓷材料、薄膜材料、高分子材料、材料加工、虚拟仿真、力学性能测试、光热性能测试、电磁性能测试、软物质材料和增材制造平台。在承担教学任务的基础上,中心相关仪器设备面向全校开放,为学生科学研究工作提供服务。中心还创办了六类特色的学生科创大赛(金相技能大赛、3D打印大赛、虚拟仿真创意设计大赛、实验室安全知识大赛、清华大学-歌尔创新提案大赛、全球AI+材料创新应用大赛),在校内外具有很大的影响力。其中由我们最初共同发起并主办的全国大学生金相技能大赛,目前每年预赛约30,000名学生参加,并进入中国高等教育学会发布的全国普通高校大学生学科竞赛排行榜。
01 参观金相与热处理实验室
金相实验室(B604)分为磨样室和显微镜室两部分组成。实验室的志愿者用一堂别开生面的金相制备-观测实践课,与校友、小朋友一起回顾了材料科学的初衷:优化工艺,观察结构,最终改善性能。在制备环节,小朋友们触摸砂纸、观摩操作,见证材科工作者的“手艺活”;而在最受期待的金相显微镜实操环节,小朋友们带着强烈的好奇心,有序观察了提前制备好的合金试样,在志愿者的带领下分析组织结构,锻炼优秀的科学“眼力见”。整个活动乐趣与干货并存,带校友重温在逸夫楼学习的校园时光。

02 参观3D打印实验室
3D打印材料成型教学实验(B608)设有熔融沉积3D打印机、光固化3D打印机、选择性激光熔化金属3D打印机等多台专业设备,同时配套有专业的三维建模与处理软件。
参观过程中,老师通过自主研发的增材制造虚拟仿真软件,系统展示了增材制造工艺的完整流程,并对增材制造技术与材料表征的实验过程进行了详细讲解。随后借助沉浸式3D系统,身临其境地体验了虚拟制造场景,直观领略到虚拟仿真技术在增材制造工艺实验教学中的创新应用。
负责老师和讲解志愿者也为到场的校友们讲解了熔融沉积、光固化、激光烧结等多种3D成型方式及核心原理,带领大家现场观摩了熔融沉积打印机的打印过程,介绍了实验室近年来实现设备更新迭代并逐步实现国产化的发展历程,并向大家赠送了由熔融沉积打印机制作的船模型、卡通龙模型等纪念品。现场气氛活跃,让校友真切感受到了学院在专业教学与技术创新领域的丰硕成果与发展活力。

03 参观虚拟仿真实验室
“材料科学与工程国家级虚拟仿真实验教学中心”,是教育部首批认定的虚拟仿真实验教学平台,它聚焦解决材料学科实验教学中的安全风险与资源消耗难题。针对材料实验中高温高压等高危环节,以及高能耗、高成本的痛点,中心引入虚拟仿真教学模式,在保证教学效果与真实实验相当的同时,有效提升了实验安全性、降低了教学成本,也大幅提高了教学效率。
中心配备先进的沉浸式3D立体显示系统与专业3D计算机设备,为高温高压材料制备、极端环境模拟等关键教学项目提供了有力的技术支撑,充分满足了材料科学与工程专业的实验教学需求。参观过程中,老师首先通过3D立体影片展示了晶体位错结构,详细讲解了设备配置与运行原理;随后借助沉浸式3D系统,让参与者身临其境体验了虚拟场景,并尝试用传感器在三维空间中完成实时绘图,直观感受到了虚拟仿真技术在材料实验教学中的创新应用。

值此清华大学建校 115 周年之际,材料学院实验教学中心面向中小学生、校友及家属开展多层次科普开放活动。活动开放金相与热处理实验室、3D 打印实验室、虚拟仿真实验教学平台等特色科教空间,以理论科普结合实操体验的形式,融知识性、趣味性与实践性于一体。在沉浸式研学中拓宽科学视野、厚植科学素养,持续点燃青少年探索材料前沿的求知热情,引导青年学子深耕科创之路,传承科研初心,赓续创新使命。