实验教学
基于树莓派自搭建低成本、模块化和数字化装置的智能可视化配位滴定* ——钙离子浓度测定实验
唐与前1 , 周洪1 , 乐婧熙1 , 卓练1 , 宋浩宇2 , 邓文芳1** , 马铭1 , 谭亮1**
1.湖南师范大学化学化工学院 湖南长沙 410081;
Visual Coordination Titration Based on Raspberry Pi Self Built Digital Device:Experiment of Measuring Calcium Ion Concentration
TANG Yu-Qian1 , ZHOU Hong1 , YUE Jing-Xi1 , ZHUO Lian1 , SONG Hao-Yu2 , DENG Wen-Fang1** , MA Ming1 , TAN Liang1**
1. College of Chemistry and Chemical Engineering,Hunan Normal University,Changsha 410081,China;
摘要： 随着数字化技术不断融入化学实验教学,传统教学模式正迎来深刻变革。针对本科“分析化学实验”课程,设计并实现了一套基于Raspberry Pi的低成本模块化智能监测平台,并在 EDTA-金属配位滴定中完成教学验证。系统以16-bit ADC实现高精度电位采集,结合 Python 实时可视化,可在滴定过程中动态绘制曲线并自动识别等价点(相对误差的绝对值不超过0.1%),将原本依赖颜色突跃的抽象过程转化为即时、可量化的数据流。相较于传统滴定方法,该系统可以呈现体系pM的实时变化过程,显著提升了课堂效率与学生认知深度。硬件采用乐高式快拆模块,支持即插即用更换 pH、离子选择或光谱传感器,同一主机即可覆盖酸碱、氧化还原及沉淀滴定,无需额外布线,大幅降低了实验成本与维护复杂度。数据驱动的工作流程消除了目视判读的主观偏差,全程原始数据可溯源,有助于学生建立严格的定量分析概念并培养数据素养。该方案为化学实验教学改革提供了技术先进、易于推广的创新路径,具有重要的实践应用价值。
关键词： 树莓派 ,
配位滴定 ,
自搭建 ,
跨学科/多学科
收稿日期: 2025-10-20
基金资助: *数智融合驱动研究生“电化学实验”教学革新:基于生成式AI的智能实验方案设计与实践;湖南省学位与研究生教学改革研究项目2025JGYB161(湘教通〔2025〕168 号);湖南师范大学人工智能融合应用课程(2025)
通讯作者:
** E-mail:dandy3-3@163.com
引用本文:
唐与前, 周洪, 乐婧熙, 卓练, 宋浩宇, 邓文芳, 马铭, 谭亮. 基于树莓派自搭建低成本、模块化和数字化装置的智能可视化配位滴定* ——钙离子浓度测定实验[J]. 化学教育（中英文）, 2026, 47(12): 50-56
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