Autonomous Titration for Chemistry Classrooms: Preparing Students for Digitized Chemistry Laboratories
Notice bibliographique
Résumé
The digitalization of the economy is one of the drivers of the fourth industrial revolution. This trend is already heavily permeating biology laboratories and rapidly moving into chemistry as well. Notably, automated laboratories enhance process quality and intensification while freeing researchers from repetitive tasks. With these societal changes in place, students need to be prepared for the advanced digitization of chemistry and science by teaching fundamental chemistry concepts in combination with emerging Industry 4.0 technologies, including programming and automation. We describe an undergraduate classroom exercise at the interface of chemistry, computer science and engineering based on the development of an autonomous titration platform. Following an inquiry learning ansatz, the exercise focuses on standard titration experiments which are first executed manually, then automatically and finally in full autonomy by a student-designed robotic platform. We demonstrate that the exercise introduced in this work enables students to learn fundamental concepts in analytical chemistry, naturally integrates basic aspects of programming and automation, and as a consequence promotes and reinforces the detailed understanding of experimental processes and measurements. The exercise is designed in a collaborative active learning framework to encourage complex critical thinking and creative problem solving and thus prepares students for the next-generation chemistry laboratories.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,002 |
| Communication savante | 0,006 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,007 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,015 | 0,010 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».