TW-GY302/II數(shù)字型反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)裝置
TW-GY302/II：讓反應(yīng)精餾教學(xué)“看得見、摸得著、學(xué)得會(huì)”
實(shí)驗(yàn)臺前，一組學(xué)生正盯著全數(shù)字顯示屏上跳躍的溫度和壓力參數(shù)，隨著精餾柱內(nèi)反應(yīng)過程的進(jìn)行，他們第一次清晰“看見”了化工原理中抽象的理論是如何轉(zhuǎn)化為直觀的生產(chǎn)力。
在多年的《化工分離技術(shù)》教學(xué)中，我深知反應(yīng)精餾這一章節(jié)既是重點(diǎn)，更是難點(diǎn)。它融合了化學(xué)反應(yīng)與分離工程兩個(gè)核心領(lǐng)域，多學(xué)科交叉，應(yīng)用性和工程性較強(qiáng)。
如何讓高職學(xué)生不再對著復(fù)雜的流程圖和理論公式望而卻步？我們引入了TW-GY302/II數(shù)字型反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)裝置。
01 教學(xué)困境
傳統(tǒng)上，反應(yīng)精餾的教學(xué)高度依賴?yán)碚撏茖?dǎo)和二維圖紙。講解“反應(yīng)促進(jìn)分離，分離強(qiáng)化反應(yīng)”這一核心理念時(shí)，學(xué)生往往難以建立直觀認(rèn)知。
地方應(yīng)用型院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生不僅能懂原理，更要會(huì)操作、能解決實(shí)際問題。抽象的理論教學(xué)與具體的工程實(shí)踐需求之間，存在一道需要跨越的鴻溝。
02 設(shè)備革新
TW-GY302/II數(shù)字型反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)裝置的出現(xiàn)，正是為了解決這一教學(xué)矛盾。這套裝置最大的特點(diǎn)是一體化與數(shù)字化，它將復(fù)雜的工業(yè)過程微縮到了實(shí)驗(yàn)室臺面上。
裝置采用穩(wěn)壓緩沖、水槽控溫、壓力控制與測量一體化設(shè)計(jì)。核心數(shù)據(jù)如溫度、壓力、流量等，均通過高精度的傳感器采集，并以全數(shù)字LED形式清晰顯示。
這不僅避免了傳統(tǒng)模擬儀表讀數(shù)不準(zhǔn)、易出故障的問題，更重要的是，它實(shí)現(xiàn)了過程參數(shù)的“可視化”。
03 數(shù)字優(yōu)勢
數(shù)字化的優(yōu)勢在教學(xué)實(shí)踐中體現(xiàn)得淋漓盡致。在開展檸檬酸丁酯等酯化精餾實(shí)驗(yàn)時(shí)，這套裝置的功能得到了充分展現(xiàn)。
其電源、磁力攪拌、溫度測量一體化的設(shè)計(jì)，簡化了操作流程。學(xué)生可以更專注于觀察反應(yīng)本身，而非繁瑣的設(shè)備調(diào)試。
裝置支持攪拌速度連續(xù)可調(diào)，學(xué)生可以設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，親眼觀察不同攪拌強(qiáng)度對反應(yīng)速率和產(chǎn)物收率的影響，從而深刻理解傳質(zhì)過程在反應(yīng)精餾中的關(guān)鍵作用。
04 教學(xué)應(yīng)用
在具體教學(xué)組織上，我們依托該裝置，進(jìn)行了案例式教學(xué)探索。我們以甲基叔戊基醚（TAME）的合成作為核心教學(xué)案例。
學(xué)生以小組為單位，從搭建流程開始，到設(shè)定反應(yīng)溫度、進(jìn)料比、回流比等關(guān)鍵參數(shù)，再到監(jiān)控反應(yīng)過程、采集產(chǎn)品并進(jìn)行分析，完成一個(gè)完整的項(xiàng)目任務(wù)。
通過這種“做中學(xué)”的模式，學(xué)生不僅掌握了反應(yīng)精餾的操作技能，更將《有機(jī)化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》中學(xué)習(xí)的合成、分離與純化等基本操作融會(huì)貫通。
05 核心價(jià)值
這套裝置的教學(xué)價(jià)值，遠(yuǎn)不止于學(xué)會(huì)操作一臺設(shè)備。它最重要的作用是在學(xué)生的知識體系中，架起了一座連接理論與工廠的橋梁。
在傳統(tǒng)教學(xué)中，“平衡移動(dòng)”、“共沸物”是書本上的概念。而在TW-GY302/II上，學(xué)生可以通過實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)，親眼看到如何通過移除產(chǎn)物來打破反應(yīng)平衡，提高轉(zhuǎn)化率。
這種將化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)業(yè)需求和能力培養(yǎng)進(jìn)行有效銜接的方式，極大地增加了學(xué)生的“獲得感”。他們看到自己學(xué)到的知識是“有用”的，能夠解決真實(shí)的工程問題，學(xué)習(xí)興趣和探究欲望自然被激發(fā)出來。
06 教學(xué)反思
使用TW-GY302/II進(jìn)行教學(xué)后，最深刻的體會(huì)是學(xué)生工程思維能力的顯著提升。他們開始習(xí)慣用系統(tǒng)的、動(dòng)態(tài)的視角看待化工過程，而不再是孤立地記憶知識點(diǎn)。
例如，在實(shí)驗(yàn)總結(jié)環(huán)節(jié)，學(xué)生能自主分析出“過高的回流比雖然能提高塔頂產(chǎn)物純度，但會(huì)降低處理量并增加能耗”這類綜合性的結(jié)論。這正是我們培養(yǎng)技術(shù)技能人才所追求的高階思維能力。
當(dāng)然，在教學(xué)實(shí)踐中也需強(qiáng)調(diào)規(guī)范與安全。我們嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)則，要求學(xué)生像在真實(shí)工廠一樣，在操作前檢查氣路、電路，確認(rèn)閥門狀態(tài)，形成良好的職業(yè)習(xí)慣。
當(dāng)學(xué)生分組圍在TW-GY302/II裝置旁，一邊記錄數(shù)據(jù)一邊激烈討論如何優(yōu)化下一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，他們手中的操作屏不僅顯示著溫度和流量，更映照出未來工程師專注的神情。
從抽象理論到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從被動(dòng)聽講到主動(dòng)探究，一套好的教學(xué)設(shè)備如同一位無聲的導(dǎo)師，在職業(yè)院校的實(shí)驗(yàn)室里，默默完成了工程教育最重要的一課——將知識轉(zhuǎn)化為改變世界的真實(shí)力量。
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