实验教学
人工智能视觉辅助数字化技术在滴定分析实验中的应用* ——自来水的硬度及钙离子和镁离子的分量测定
肖宇彤, 陈鹏硕, 覃子芸, 陈伊蕊, 南彩云, 刘红云**
放射性药物教育部重点实验室 北京师范大学化学学院 北京 100875
Application of AI-Visual-Assisted Digital Technology in Titration Analysis Experiments:Determination of Hardness,Calcium and Magnesium Components in Tap Water
XIAO Yu-Tong, CHEN Peng-Shuo, QIN Zi-Yun, CHEN Yi-Rui, NAN Cai-Yun, LIU Hong-Yun**
Key Laboratory of Radiopharmaceuticals,Ministry of Education,College of Chemistry,Beijing Normal University,Beijing 100875,China
摘要： 本实验以定量化学分析实验教学体系智能化改革为背景,聚焦人工智能(AI)在滴定分析实验中的实际应用。以自来水总硬度及钙镁分量测定的经典络合滴定实验为研究对象,针对传统络合滴定法中人工判读终点存在主观误差、操作耗时长等教学痛点,构建了基于卷积神经网络(CNN)的智能滴定分析系统。本方案利用自行搭建的微流控装置实施自动滴定,通过高帧率摄像头实时捕获滴定过程中溶液色度特征,结合CNN架构建立的动态颜色识别模型,实现了滴定过程自动化、体积获取数字化、终点判断智能化的数智化滴定。本实验可整合至分析化学实验教学平台,有效培养学生智能仪器操作、数据解析及交叉学科创新等核心能力,为化学实验的数字化转型提供了基础范式。
关键词： AI视觉技术 ,
络合滴定 ,
水硬度测定 ,
数智化实验
收稿日期: 2025-08-24
基金资助: *北京师范大学2025年教学改革研究项目(优先关注项目)
通讯作者:
** E-mail:liuhongyun@bnu.edu.cn
引用本文:
肖宇彤, 陈鹏硕, 覃子芸, 陈伊蕊, 南彩云, 刘红云. 人工智能视觉辅助数字化技术在滴定分析实验中的应用* ——自来水的硬度及钙离子和镁离子的分量测定[J]. 化学教育（中英文）, 2026, 47(12): 32-39
[1]
刘红云,邵娜,欧阳津,等.分析化学-化学分析部分.4版.北京:高等教育出版社,2024
[2]
武汉大学.分析化学实验.5版.北京:高等教育出版社,2011
[3]
北京大学化学与分子工程学院分析化学教学组.基础分析化学实验.3版.北京:北京大学出版社,2010
[4]
华中师范大学,东北师范大学,陕西师范大学,等.分析化学实验.5版.北京:高等教育出版社,2024
[5]
张华,李伟.化学教育(中英文),2020,41(8):45-49
[6]
中华人民共和国教育部.中国教育现代化2035.北京:人民教育出版社,2019
[7]
《教育部等九部门关于加快推进教育数字化的意见》教办〔2025〕3号
[8]
郑长龙.化学教育(中英文),2025,46(1):127
[9]
郭小峰,张永策,施治国,等.化学教育(中英文),2025,46(20):93-97
[10]
Simões G B,Badolato P V,Ignácio M D,et al.Journal of Chemical Education,2020,97(2):522-527
[11]
Dai T,Vijayakrishnan S,SzczypińSki F T,et al.Nature,2024,635:890-897
[12]
Yan C,Cowie M,Howcutt C,et al.Chemical Science,2023,14(20):5323-5331
[13]
Gao Y,Meng D,Li X,et al.Journal of Chemical Education,2025,102(6):2436-2442
[14]
Kosenkov Y,Kosenkov D.Journal of Chemical Education,2021,98(12):4067-4073
[15]
曹靖,陈吉文.大学化学,2025,40(2):20-27
[16]
吴永明,陈思琦,陈吉文.中国无机分析化学,2024,14(5):567-574
[17]
王姿涵,丁宁,周姝含,等.化学教育(中英文),2026,47(2):61-69
[18]
Sun Y,Wang X,Tang X.Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR),2014:1891-1898
[19]
Steinert R M,Heikes M E,Mitchell-Koch J T,et al.Journal of Chemical Education,2022,99:3723-3730
[20]
孔兴欣,田清青,刘群群,等.化学教育(中英文),2025,46(16):84-92
