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在西安临时大学改称国立西北联合大学时，□□的命令中就有“为发展西北高等教育，提高边省文化起见，拟令该校院逐渐向西北陕甘一代移布”的内容，因此，1940年西北师范学院奉命迁往兰州。由于兰州干旱少雨，地瘠民贫，冬季寒冷，无风三尺土，有雨满街泥，自然条件远不如城固，因而阻力很大，师生均不同意迁移。当时的□□长陈立夫对李蒸说：“要借助你们北平师大的力量发展西北教育事业。”李蒸从大局出发，从发展大西北教育着眼，向教职工进行耐心的说服动员，并决定从1941年起，新生在兰州入学，二三四年级学生逐年在城固毕业，分批迁移，这样既节省财力，又使在校生免受搬迁之苦，得到师生的拥护，顺利完成了迁校任务。
1940年和1941年，李蒸两次乘卡车从城固前往兰州勘察校址。当时的川陕公路，需要翻越秦岭，平均每十辆卡车中就有一辆翻到山沟里，造成车毁人亡的惨剧。1942年秋天，李蒸全家和学校教职员一同乘坐敞篷大卡车从城固至兰州，途中发生了一段惊险的意外。卡车驶过天水后不久，在一段较为平坦的山坡拐弯处，大卡车突然侧翻，全车人都被甩了出去，万幸的是旁边不是山谷。车上人都受了轻重不等的伤，李蒸的额头碰伤，从地上爬起来后，他顾不得抹去额头上的血迹，先一一查看了众人的伤势并镇定地安慰大家，使大家的情绪逐渐稳定，安心地等待救援。在兰州选择校址时，李蒸有两条规定：一条是不占用农民的水田，一条是照政府规定的地价购买，不让农民受一点损失。在选定校址后，李蒸向全校师生报告新校址的情况：“校址背山面水，既离开闹市，又距城不远，环境幽静，交通比较便利，菜蔬比较丰富，取水及购置生活用品比较便利，不仅枣树繁多，附近还有桃林的风景，是读书的好地方，是兴建师范学院的好场地。职工宿舍在十里店街上，教学区另在不远的空地上建造，二者分开，有利于办学。”
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1941年西北师范学院开始搬迁，兰州分院成立。1942年，西北师院本院由城固迁到兰州，城固本院则改称分院，1944年，城固分院宣布撤销。抗战前，北师大就是以穷著称的，当时有句顺口溜叫做：“北大老，师大穷，唯有清华燕京可通融”。抗战时期经费更加不足，为了节约经费，教室、宿舍等是由校内人员设计并负责施工，礼堂的设计和施工，由劳作科教师赵擎寰负责，宿舍区的厕所，是在国外学习公共卫生的体育系教授兼主任袁敦礼设计的。教职员住在旧驻军供疏散用的土平房里。在建校中常利用课余时间，动员全院师生参加建校劳动，例如组织同学参加平整校园和修筑道路。刚开始由于设备不齐，连饭桌板凳都没有，不少同学在露天用餐。冬天馒头冻成冰疙瘩，咬也咬不动。师生们戏称他们戴的是“怒发冲冠”的帽子，穿的是“脚踏实地”的鞋子和“空前绝后”的袜子。