化学反应工程课程数智化实践探索——以气固体系停留时间分布测定实验设计为例
Practical Exploration on Digital Intelligence in the Chemical Reaction Engineering Course —Taking the Experimental Design for the Determination of Residence Time Distribution in Gas-Solid Systems as an Example
DOI: 10.12677/ae.2025.15112228, PDF,    科研立项经费支持
作者: 丛景香*, 张 伟, 吴秀红, 徐 静, 张 丽:辽宁科技大学化学工程学院应用化学系,辽宁 鞍山
关键词: 数智化设计RTD实验模拟Intelligent Digitalization Design RTD Experiment Simulation
摘要: 开展实验数智化设计已经成为现代教育背景下的重要趋势,不仅可以大幅提升实验教学效率及效果,也可为新技术的使用与创新提供支持。停留时间分布(RTD)的测定在许多领域中都起着至关重要的作用,在化学反应工程学科实验教学中,它也是重要的内容之一,本文以气固体系下停留时间分布测定实验为切入点,介绍了停留时间分布测定实验数智化设计的一系列思考及措施,尝试重塑该实验的教育模式,弥补传统实验教学的不足。通过重构实验系统,强化了示踪剂在反应器内的停留时间分布实验的数智化设计。利用数智化的优势,开发了RTD实验测定及统计特征值计算软件系统,提高了数据处理手段的智能化及计算效率。借助视频动画、数值程序、模拟实验、AI工具等,将初级的实验体系升级为可操作的多种手段融合的数智化资源体系,降低了实验成本,提高了实验教学的智能化、个性化、高阶性和互动性。设计更注重过程考核和反馈机制的实验综合成绩评价方法,有助于提升教学效果。
Abstract: The implementation of intelligent digitalization in experimental design has become an important trend in modern education. This approach not only significantly enhances the efficiency and effectiveness of experimental teaching but also provides support for the application and innovation of emerging technologies. The measurement of residence time distribution (RTD) plays a vital role across multiple disciplines, particularly in chemical reaction engineering education. This work focuses on the RTD determination in gas-solid systems and proposes an intelligent digital redesign framework to address limitations in traditional experimental pedagogy. By reconstructing the experimental system, we optimized the intelligent digital design for tracer-based RTD measurement. Using the advantages of digitization, a software system for RTD experimental determination and statistical eigenvalue calculation was developed, which improved both the accuracy of data processing and computational efficiency. Furthermore, the integration of video animations, numerical simulations, virtual experiments, and AI tools transformed the basic experimental framework into a multifunctional intelligent digital resource platform, reducing costs while enhancing pedagogical features such as personalization, interactivity, and advanced cognitive engagement. A comprehensive evaluation methodology emphasizing process assessment and feedback mechanisms is helpful to improve the teaching effect.
文章引用:丛景香, 张伟, 吴秀红, 徐静, 张丽. 化学反应工程课程数智化实践探索——以气固体系停留时间分布测定实验设计为例[J]. 教育进展, 2025, 15(11): 1757-1763. https://doi.org/10.12677/ae.2025.15112228

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