丁天懷，清華大學精儀系教授、博士生導師。迄今共承擔20余項國家、省部或企業(yè)項目，獲國家級科技獎勵2項、省部級科技獎勵10項，國內(nèi)外發(fā)明專利近20項，發(fā)表學術論文百余篇。
丁天懷老師近照
1970年3月，丁天懷老師于清華大學精儀系本科畢業(yè)，留校后在精儀系工廠進行了十年的生產(chǎn)和科研工作。八十年代中期，曾被學校派往德國慕尼黑工業(yè)大學學習智能儀器2年?；氐角迦A后從事教學、科研與學生管理工作。曾任清華大學精密儀器與機械學系主任、教育部高等學校儀器儀表學科教學指導委員會副主任。
歲月如梭，丁天懷老師已經(jīng)扎根精儀領域近57年?，F(xiàn)在雖已退休，但他忙碌的身影仍未從9003大樓消失。今天，讓我們一起分享丁天懷老師不同人生階段的精儀故事，感受屬于他的“精儀緣”。
非常時期求學路
1964年，丁天懷老師從江蘇省中部黃海邊的一個小村莊考入精儀系。在他入學半年后，精儀系9003大樓的主體框架便落成了。他和本系同年級同學一起參與到大樓的空調(diào)通風系統(tǒng)的安裝工作之中，一邊上課學習基礎知識，一邊在實戰(zhàn)中積累實踐經(jīng)驗。一年后，學校在該年級4個班實行半工半讀的試點，學制也由原定的6年改為5年半。他在大一、大二2年里只完成了高等數(shù)學、物理、化學、力學、制圖及第一外語等基礎課的學習，專業(yè)課還為沒開始就"文革"了。但他深知上清華的不易，肩負著報效國家的使命和父老鄉(xiāng)親的重托，即使十年文革非常時期，也堅持不忘學業(yè)、通過自學和結(jié)合工作需要完成了精密儀器專業(yè)培養(yǎng)計劃中的后續(xù)課程，為未來的工作打下了堅實的基礎。
甘當“新工人”
1970年從清華畢業(yè)后，丁老師留校至清華9003工廠（亦稱校辦工廠）當“新工人”，在生產(chǎn)勞動中接受工人階級再教育。當時的9003工廠主要在國防領域進行精密儀器研制與加工，有一批手藝精湛的老師傅和畢業(yè)多年業(yè)務能力拔尖的教師 ，加工設備也較先進。這些都為丁老師提供了 “干中學”的好機會，收獲了書本中無從習得的技術本領，也通過實踐夯實了理論基礎 ，積累了從“跟著干”，到“獨立干”進而能“領著干”的經(jīng)驗。在這十年里，他參與了當時兩大半導體設備——分步重復照相機（簡稱分步相機）和自動對準投影光刻機（簡稱光刻機）的生產(chǎn)和研制。
那時，精儀系的分步相機曾在全國許多半導體器件生產(chǎn)廠家發(fā)揮過大作用。獲得過1978年全國科技大會獎。丁老師則承擔過生產(chǎn)過程的盯加工、安裝調(diào)試和用戶培訓班講課任務。從工人師傅，老師那里學到了許多設計、工藝和裝調(diào)的技巧。尤其是去用戶現(xiàn)場調(diào)試設備時，由于他平時注意結(jié)合分步相機電路圖，認真學過數(shù)、模電路，總結(jié)出幾十條故障典型案例，在班培訓班上給學員講過，練過，到現(xiàn)場能較快地完成任務，讓用戶對實測結(jié)果滿意?；叵肫疬@些經(jīng)歷，丁老師覺得受益匪淺——正是這種反復實踐，磨練出了他精益求精的作風，也體現(xiàn)了精儀系“精”的特質(zhì)。
丁老師曾全程參與1981年獲北京市科技一等獎，被稱國內(nèi)第一臺光刻機的研制。組長是徐端頤老師，其他成員也都是曾經(jīng)參與過分步相機研制，經(jīng)驗豐富的老師。當時國內(nèi)還沒有光刻機研發(fā)的先例，具有很大挑戰(zhàn)。這個過程中，丁老師得到了更嚴格、更全面的鍛煉。作為副組長，不僅要協(xié)助組長協(xié)調(diào)與合作單位的關系，還具體承擔了氣動自動調(diào)焦方案的落實。丁老師通過查閱國、內(nèi)外資料，了解到三門峽中原量儀廠有引進日本技術的氣動測微儀，建議去調(diào)研。經(jīng)同意 ，前往做了一周時間試驗，估計有成功的可能后 ，便請廠家?guī)е囼炑b置來清華共同確定了最終方案。研制工作中，他還總結(jié)了氣動膜盒設計和自動調(diào)焦技術。在清華大學70周年校慶作了題為“圖像自動對準技術在光刻設備中的應用”的學術報告。相關外文翻譯資料也被當時的半導體設備雜志刊登。
回望丁老師這段“新工人”經(jīng)歷，充滿了堅持實干中提升能力的艱辛。每一次成功的背后，都是知識與實踐的先行鋪墊。這也為他后來出國深造打下了基礎。
訪談中他希望青年學子們，不管頭頂上是什么帽子或光環(huán)，都要抓緊學、踏實干，多積累，到了需要的時候，才能有給力。
出國“深造路”
1984年，丁老師通過國家出國人員外語考試，由學校派遣，應邀到德國慕尼黑工業(yè)大學精密儀器教研組做訪問學者。指導老師Heinzl教授具有很強的開拓創(chuàng)新能力，曾在西門子公司擔任開發(fā)部主任多年，獲得20余項專利，并率先在德國開展了智能儀器研究。丁老師到德國時，恰逢教研組一項中德合作的中文信息處理課題正在進行。丁老師承擔了其中的字庫建設任務?？紤]到便于外國人理解，他采用新的構(gòu)圖法，很快出了成果，在教研組做了匯報，得到了教授和同事的肯定。與德國同事合作撰寫的論文，在國際學術會議及相關雜志上發(fā)表。此間，當他了解到教研組正在進行的快速印刷機粉末冶金氣浮導軌和測量機精密測頭課題與他在國內(nèi)從事過的半導體設備研究內(nèi)容相關，且回國后可能有用時，就積極申請加入，并旁聽了教授結(jié)合科研成果給學生開設的課程。在此過程中，他深刻體會到新的科研思路與方法的重要性。比如，教授談到的正確利用教科書和科技參考文獻，提出與別人不同的科技方案和技術路線等，他一直記憶猶新，且在后日的科研和研究生培養(yǎng)中一直受用?？傊鰢惶?，大開眼界，知識和能力都得到了“深造”。
▲丁老師向教授和同事匯報科研成果
歸國譜新篇
1987年初，丁老師回到清華大學后開始了尋找新研究課題的艱苦努力。他認為，要想將國外學到的新知識、新技術在國內(nèi)盡快用上，就得有新思路，新方向。于是他毅然放棄出國前已有經(jīng)驗積累的項目，確立了可能在諸多領域都用得上的“傳感器與測控儀器”研究方向。這既與他出國所學“智能儀器”相承，也與曾參與的半導體設備研制經(jīng)歷相關。而且很巧合，時隔10多年后的 1998年，教育部將全國10個本科專業(yè)合成了“測控技術與儀器”一個專業(yè)，證實了他回國時確定的研究方向?qū)糜诙囝I域的預想。
當時，他面臨的最大困難是尋找課題和爭取經(jīng)費。經(jīng)過認真調(diào)研，他發(fā)現(xiàn)先進的醫(yī)學診斷儀器在國內(nèi)有迫切需求。于是他根據(jù)醫(yī)療部門的建議，決定研制泌尿外科急用的自動尿流參數(shù)檢測儀。這得到國內(nèi)某研究所一位研究員的支持，該研究員是國家專利法實施后，深夜排隊第一個申報專利的人，由此解決了啟動經(jīng)費。具體實施中，選用哪種控制器也費了一番周折。當時國內(nèi)用得最多是單板機Z80，應用技術已較成熟，但編程和仿真過程麻煩。好在當年丁老師在國外進修時接觸過更適合智能儀器用的單片機。于是跑了許多北京賣計算機的商場，后在五道口一個小店里見到中科院理化所正在推介的48系列單片機，并得知51系列也快出來。也許碰到了知音，或是見他心情急迫，答應免費試用。經(jīng)過由老工人，老實驗員和學生組成的研制小組一年的共同努力，最終取得了成功，并經(jīng)醫(yī)院試用驗證后通過了專家鑒定。此項技術曾由清華大學專利事務所遴選推薦，免費申請了美國專利，1994年獲得過國家教委科技進步獎。
小批量生產(chǎn)的儀器曾在全國幾十家醫(yī)院使用。遺憾的是，為當時引進超聲碎石機可附帶此種儀器的競爭形勢所迫，停產(chǎn)了。不過，這次科研經(jīng)歷對提高丁老師“獨立干”，特別是“領著干”的能力起了重要作用。比如 ，在日后主持“油氣井井下參數(shù)測試”和“軋花機棉卷密度測量”項目中不僅堅持創(chuàng)新，而且注重實干。
▲丁老師在尿流計鑒定會進行匯報
為了測量海洋油井下幾千米處的溫度和壓力，丁老師提出了一種新的耐高溫（≥150℃），耐高壓（≥70Mpa）儀器結(jié)構(gòu)方案。他曾帶著學生在海洋平臺上連續(xù)奮戰(zhàn)3個月，將一套上世紀90年代初國內(nèi)首次研制的井下測試儀完滿交活。現(xiàn)場的英國工程師很驚異，認為美國也是剛研制成，不往外國賣 ，中國怎么會有？為消除疑惑，證實這是能用的中國貨，向他出示了現(xiàn)場實測結(jié)果和中國工程師的驗收意見。外國工程師終于信了，寫下了客觀評價意見。
由于該儀器的信號傳輸部件在結(jié)構(gòu)和傳輸機理上與美國不同，曾獲多項國家專利和部級科技獎，并在國內(nèi)外多個油氣井測試任務中獲得成功應用。
▲丁老師和學生們在海洋油田平臺上
棉卷密度自動控制儀是機電一體化化棉花加工成套設備中的核心。按工作原理，棉花落入工作箱后會形成棉卷。其松緊程度直接影響棉花加工質(zhì)量和產(chǎn)量。美國采用測量主軸電機電流方法間接控制松緊度。國內(nèi)也亟需這種儀器，廠家找清華合作研制。丁老師堅持創(chuàng)新理念，提出了一種陣列傳感器非接觸測量的方法，獲得成功后，使廠家得到了顯著的經(jīng)濟和社會效益。其研究成果獲得多過多項國家專利及中國專利優(yōu)秀獎和國家科技進步獎。
談起這些挑戰(zhàn)性的研究經(jīng)歷，丁老師充滿自豪：“清華人就應該有一種精神和能力，要么不干，要干就干與別人不一樣的。”
▲丁老師在棉花成套設備展覽會門前
教學改革
進行科研的同時，丁老師也在精儀系教學管理及學生工作崗位上做出過貢獻。為了讓高年級學生盡早投入到科研實踐當中，鍛煉獨立思考和獨立研究的能力，他將科研成果融入到課堂教學中，新開并主講了以實踐為主的“測控系統(tǒng)電路設計”課。對于這門新增的課程，學生們充滿興趣、反應強烈，在新清華上發(fā)表了“終于知道什么是科研了”的感想。課程改革效果也獲得了清華大學教學成果二等獎，。在海峽兩岸共同召開的教學成果交流會上，專家們對丁老師提出的“實踐教學也能出創(chuàng)新成果”的觀點給予了充分肯定。幾屆同學參與研制的教學裝置獲得過校級實驗設備成果一等獎，并在其他高校得到應用。這些課程改革實踐也為他日后到系里分管教學工作，開展教學改革打下了良好基礎。
在位謀事
根據(jù)工作需要，丁老師轉(zhuǎn)換到了系主任位置，他積極為精儀系的發(fā)展服務，出謀劃策，做實事。他團結(jié)系領導班子成員，黨政共同努力，提出并實施了一些行之有效的辦法。比如，精儀系創(chuàng)立的 “溫暖基金”， 解決過不少教職工看病來不及交押金的困難；為獎勵課程評價結(jié)果列全校前10%的教師而設立的系級優(yōu)秀教學效果獎，聯(lián)合清華大學出版社出版本系教師自編的教材及組織申報成功的校級教學成果獎，為老師晉升職稱、學校教學評估提供了有力支撐；打報告建議學校派基礎課任課教師短期出國學習，提升了師資隊伍質(zhì)量。也曾向當年分管外事的副校長建議積極開展國際合作辦學，得到支持后積極與德國教授聯(lián)系。也曾多次向人事處建議采取分類評正高職稱，突破了影響精儀系教師隊伍建設的瓶頸。據(jù)悉，得到成功實施，取得良好效果的一些措施至今還在延續(xù)執(zhí)行。
▲為國際合作辦學赴德向Heinzl教授贈送清華禮品
學生是朋友
70年畢業(yè)至90年代初，丁老師先后做過三屆學生班的輔導員和級主任工作：1970年入學的第一屆工農(nóng)兵學員5個班，1985年入學的本科5個班，1990招收的碩士研究生班（精儀研零班）。這幾個班級的特點各不相同，但丁老師一直將學生視為朋友，真誠相處，得到了學生的尊敬和愛戴。有些學生至今都與他保持密切聯(lián)系。首屆工農(nóng)兵學員進校時，除一個老工人班學員年長些外，其余都與他年紀相仿，而且經(jīng)歷和經(jīng)驗比他還豐富，有些發(fā)憷。但相處一段時間后發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)都是真想來學知識，尊敬師長的。于是丁老師就和他們一起去北京第一機床廠開門辦學、頂班開車床，一起野營拉練，經(jīng)常促膝談心， 解決實際困難。相處融洽，相待平等。事實也證明，這些學員畢業(yè)后都在自己的崗位上貢獻了才智，做出了成績，其中不乏佼佼者。
1985年入學的同學思想活躍，善于學習，但社會經(jīng)驗不足。丁老師常用過來人的體驗和他們平等交流、互勉互助，使他們在遇到復雜形勢時能把控自己，平穩(wěn)渡過。不少同學至今一直心存感激，慶幸遇到了恩師。
1990年入學的研究生來自五湖四海，除本校畢業(yè)的還有一部分外校考來的，有的同學開始時有些不適應。但丁老師通過該班自己指導或原來當過級主任的學生做工作，很快形成了一個團結(jié)友愛，刻苦學習，積極向上，曾被評為校級優(yōu)秀研究生黨支部的集體。
晚晴自樂
2010年光榮退休以后，丁老師一直保持著與科技部門、高?；蚱髽I(yè)的聯(lián)系。對待學術的嚴謹態(tài)度，曾經(jīng)的任職經(jīng)歷以及豐富的科研經(jīng)驗，讓丁老師依舊閑不下來：高校博士答辯與教學研討，部門及企業(yè)科技項目評審，還有工程教育認證等會議，常找他去幫忙“把關”。盛情難卻下，丁老師作為學習機會盡量參加。在討論會議結(jié)論時，他往往堅持實事求是原則，不拔高也不貶低，并能中肯地向被評方提出改進建議。科學嚴謹?shù)淖黠L和為人謙和的態(tài)度 ，常得到同行專家和有關部門的肯定和稱贊。在該享天倫之樂的年紀尚能發(fā)揮余熱 ，樂在其中。丁老師戲稱為“晚晴自樂”。
▲丁老師在教學和科技項目評審會上
