基于随机扩散理论的色谱模拟辅助化学教学研究

doi:10.3866/PKU.DXHX201811029

摘要/Abstract

摘要：

为了满足当今教学的信息化发展趋势，本研究基于随机扩散理论建立了气相色谱仿真模型并开发了相关的计算模拟软件Stochastic Diffusion-Chroma。以混合组分分别在气相色谱填充柱和毛细管柱中的扩散分离模拟为例，探究了随机扩散理论模型在色谱理论教学和实验教学方面的应用。基于随机扩散理论的仿真教学改变了传统的教学模式，将学生较难理解的抽象色谱动力学基本理论转变为动态的具体形象，激发了学生的学习兴趣，提高教学质量。

关键词: 随机扩散, 计算机仿真, 色谱, 教学策略

Abstract:

In order to keep up with the trend of informationization in teaching, a gas chromatographic simulation model based on the stochastic diffusion theory was established and the corresponding computer simulation software Stochastic Diffusion-Chroma was developed in this study. The simulations of diffusion and separation of mixed particles in both packed column and capillary column were presented. The application of stochastic diffusion theory in chromatography theoretical teaching and experimental teaching were explored. The simulation teaching based on stochastic diffusion theory changes the traditional teaching mode. It transforms the abstruse chromatographic dynamics into dynamic and intuitive description, stimulating students' interest in learning and improving teaching quality.

Key words: Stochastic diffusion, Computational simulation, Chromatography, Education strategy

MSC2000:

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图/表 12

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参考文献 13

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u_M/(mm∙s⁻¹) ^a	D/(mm²∙s⁻¹) ^b	α ^c
1	0.895	1.927
2	2.884	1.981
4	11.439	1.995

组分	t_{R, simu}/s ^a	t_Rexp/s ^b	Re/% ^c	σ_simu/s ^d	σ_exp/s ^e	Re/% ^f
正戊烷	316.7	311.5	1.65	1.15	1.11	3.60
正己烷	352.1	345.5	1.92	1.03	0.99	4.04
正庚烷	429.1	422.3	1.60	1.38	1.32	4.54
正辛烷	603.2	596.0	1.20	1.72	1.67	2.99
正壬烷	1002.9	986.7	1.64	3.02	3.07	1.66
正癸烷	1900.3	1862.6	2.02	5.18	5.06	2.37

考核内容	评价指标	考核比例/%
真实实验技能	色谱仪器的选择和规范操作	20
	色谱的定性分析方法——保留值法	15
	色谱的定量分析方法——面积归一化法	15
模拟实验设计和操作	模拟参数的确定	20
	模拟结果输出和作图	10
分析能力	鉴别组成	10
分析能力	组成含量测定	10

年级	人数	学生模拟实验	分数段人数(比例)
年级	人数	学生模拟实验	90–100分	80–90分	70–80分	60–70分	< 60分
2016	87	未参与	4 (4.6%)	26 (29.9%)	46 (52.9%)	7 (8.1%)	4 (4.6%)
2017	91	参与	25 (27.5%)	33 (36.3%)	30 (33.0%)	3 (3.3%)
2018	95	参与	27 (28.4%)	37 (38.9%)	29 (30.5%)	2 (2.1%)

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