“数助固本，智慧滴定”——以自热包成分测定为例的配位滴定实验数字化设计

摘要

配位滴定是分析化学实验重要的教学单元，广泛应用于金属离子的定量分析中。其中，EDTA作为最常用的滴定剂，pKa分布特性使其能够通过pH调控实现选择性滴定，这一特性在经典教学实验中得到充分体现。市售食品自热包的主要活性组分(CaO与金属Al)构成钙-铝双元体系，通过设计分步滴定方案，可在同一实验中实现两种特征pH条件下(碱性/酸性介质)的配位滴定技术训练，具有较强的实验教学代表性，且有一定的趣味性。本项目以自热包成分测定为例，针对传统实验教学中遇到的问题，设计数字化实验学习系统。该系统在“以学生为中心”的教学理念指导下，将数字化技术与传统滴定实验全过程融合，实现方案设计可行性的实时反馈、滴定过程操作与监测的自动化控制、滴定数据的实时采集与智能分析，以及学生实验全过程的实时考评。此举有效夯实了学生的实验技能，强化了逻辑思维能力、分析判断与解决问题的能力，显著提升了实验教学的实效性。

关键词

数字化实验学习系统 / 机器视觉 / 机器学习 / 配位滴定 / 自热包成分

基金资助

山西省教学改革项目(J20230158,J20230160,J20240315)