清華新聞網(wǎng)9月6日電 實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備是工程人才培養(yǎng)思想和理論的實(shí)踐載體。清華大學(xué)“反應(yīng)工程基礎(chǔ)”（團(tuán)隊(duì)成員：程易教授、王鐵峰教授、顏彬航副教授）是國(guó)家級(jí)一流本科課程、清華大學(xué)標(biāo)桿課程、清華大學(xué)精品課程。針對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新要求，以實(shí)驗(yàn)技術(shù)裝備創(chuàng)新為載體，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)多學(xué)科交叉和集成。近期，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于樹(shù)莓派Pico的低成本、研究級(jí)、模塊化熱導(dǎo)池檢測(cè)器，結(jié)合模塊化氣路系統(tǒng)和反應(yīng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)程序升溫表征、催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測(cè)量和停留時(shí)間分布測(cè)量等分析測(cè)試，學(xué)生通過(guò)搭建和運(yùn)行該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，既加深了對(duì)“反應(yīng)工程基礎(chǔ)”課程的全局性理解，又體會(huì)到工程技術(shù)的多學(xué)科交叉特性，提高了學(xué)生掌握現(xiàn)代科學(xué)工具的意識(shí)和能力。
該模塊化檢測(cè)器由熱導(dǎo)氣體傳感器元件、樹(shù)莓派Pico微控制器和3D打印流動(dòng)池部件組成，基于開(kāi)源的Thonny軟件（Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）進(jìn)行設(shè)備編程及軟件開(kāi)發(fā)。該設(shè)備以Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化劑的程序升溫還原測(cè)試為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，訓(xùn)練學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和掌握2D/3D建模、3D打印、編程和硬件組裝、儀器分析原理等知識(shí)，建立軟硬件結(jié)合的多模塊系統(tǒng)構(gòu)建的工程思維，提高學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)、創(chuàng)新性地解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。
基于模塊化熱導(dǎo)池檢測(cè)器搭建的程序升溫還原表征裝置
該成果以“一個(gè)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室分析的基于樹(shù)莓派Pico的低成本、研究級(jí)、開(kāi)源熱導(dǎo)池檢測(cè)器”（A Raspberry Pi Pico Based Low-Cost, Research-Grade, Open-Source Thermal Conductivity Cell Detector for Chemical Laboratory Analysis）為題在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際權(quán)威化學(xué)教育期刊《化學(xué)教育》（Journal of Chemical Education）上。
論文通訊作者為清華大學(xué)化工系實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任顏彬航副教授、“反應(yīng)工程基礎(chǔ)”課程負(fù)責(zé)人程易教授，第一作者為化工系2019級(jí)博士生陳雨鑫。論文共同作者包括清華大學(xué)化工系2020級(jí)博士生巫雨婷、2019級(jí)博士生李正穩(wěn)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心教師鄭妍妍。研究得到清華大學(xué)本科教學(xué)改革項(xiàng)目“反應(yīng)工程模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革”及“模塊知識(shí)融合‘反應(yīng)工程基礎(chǔ)’課程大作業(yè)設(shè)計(jì)”的資助。
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https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00488
供稿：化工系
編輯：李華山
審核：郭玲
