非化学专业化学教育
面向新污染物的混凝沉淀教学实践与创新能力培养* ——CeO2 纳米颗粒去除实验及大语言模型辅助数据分析
张春鹏1 , 刘翰隆1,2 , 安永磊1 , 姜振蛟1 , 冀广鹏3 , 范露健1 , 张思瑶1 , 查恩爽4**
1.吉林大学新能源与环境学院 吉林长春 130021;
Teaching Practice and Innovative Skill Development in Coagulation-Sedimentation for Emerging Pollutants:Case Study of CeO2 Nanoparticle Removal Experiment with LLM-Assisted Data Analysis
ZHANG Chun-Peng1 , LIU Han-Long1,2 , AN Yong-Lei1 , JIANG Zhen-Jiao1 , JI Guang-Peng3 , FAN Lu-Jian1 , ZHANG Si-Yao1 , ZHA En-Shuang4**
1. College of New Energy and Environment,Jilin University,Changchun 130021,China;
摘要： 为解决当前环境类、材料类、化工类等非化学专业本科实验教学内容与前沿科研及产业需求脱节的问题,基于建构主义与探究式教学理念,设计并实施了一项面向新污染物(以CeO2 纳米颗粒为例)的混凝沉淀教学实验。实验不仅将经典的水处理技术与前沿环境问题相结合,还引入大语言模型(LLM)辅助学生开展DLVO理论能垒的定量计算,旨在培养学生的工程实践能力、数据分析能力与终身学习能力。详细阐述了教学设计理念、实施过程、多维度的效果评价体系及深入的教学反思。教学实践表明,该实验方案操作简便、安全可控,能够有效引导学生探究混凝剂投加量、pH等因素对新污染物去除的影响机理。通过将抽象理论、动手实践与前沿工具有机结合,明显提升了不同专业学生解决复杂实际问题的能力与兴趣,可为新工科背景下环境、材料、化工、生物医药等多个非化学专业的化学实验教学改革提供有效的参考与借鉴。
关键词： 物理化学 ,
开放性创新实验 ,
实践教学 ,
环境科学与工程 ,
工程认证 ,
DLVO理论大语言模型 ,
多模态模型
收稿日期: 2025-07-29
基金资助: *中国高等教育学会2024年度高等教育科学研究规划课题(重点课题)(24LK0305);教育部产学合作协同育人项目(230803975214253);国家自然科学基金面上项目(52574215);国家自然科学基金青年科学基金项目(42107483);吉林大学人工智能赋能本科教育教学改革专项课题(24AI046Y)
通讯作者:
**E-mail:zhaenshuang@jlu.edu.cn
引用本文:
张春鹏, 刘翰隆, 安永磊, 姜振蛟, 冀广鹏, 范露健, 张思瑶, 查恩爽. 面向新污染物的混凝沉淀教学实践与创新能力培养* ——CeO2 纳米颗粒去除实验及大语言模型辅助数据分析[J]. 化学教育（中英文）, 2026, 47(6): 97-104
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