实验教学装备是工程人才培养思想和理论的实践载体。清华大学“反应工程基础”（团队成员：程易教授、王铁峰教授、颜彬航副教授）是国家级一流本科课程、清华大学标杆课程、清华大学精品课程。针对创新人才培养的新要求，以实验技术装备创新为载体，让学生在实验中体验多学科交叉和集成。近期，该团队开发了一个基于树莓派Pico的低成本、研究级、模块化热导池检测器，结合模块化气路系统和反应系统，可以实现程序升温表征、催化反应动力学测量和停留时间分布测量等分析测试，学生通过搭建和运行该实验系统，既加深了对“反应工程基础”课程的全局性理解，又体会到工程技术的多学科交叉特性，提高了学生掌握现代科学工具的意识和能力。

该模块化检测器由热导气体传感器元件、树莓派Pico微控制器和3D打印流动池部件组成，基于开源的Thonny软件（Python集成开发环境）进行设备编程及软件开发。该设备以Cu/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂的程序升温还原测试为实验内容，训练学生通过实验学习和掌握2D/3D建模、3D打印、编程和硬件组装、仪器分析原理等知识，建立软硬件结合的多模块系统构建的工程思维，提高学生运用多学科知识、创新性地解决复杂工程问题的能力。

该成果以“一个用于化学实验室分析的基于树莓派Pico的低成本、研究级、开源热导池检测器”（A Raspberry Pi Pico Based Low-Cost, Research-Grade, Open-Source Thermal Conductivity Cell Detector for Chemical Laboratory Analysis）为题在线发表在国际权威化学教育期刊《化学教育》（Journal of Chemical Education）上。

论文通讯作者为清华大学化工系实验教学中心主任颜彬航副教授、“反应工程基础”课程负责人程易教授，第一作者为化工系2019级博士生陈雨鑫。论文共同作者包括清华大学化工系2020级博士生巫雨婷、2019级博士生李正稳和实验教学中心教师郑妍妍。研究得到清华大学本科教学改革项目“反应工程模块实验教学改革”及“模块知识融合‘反应工程基础’课程大作业设计”的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00488