礦物加工有機化學論文

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一、有機化學教學內(nèi)容的精選

為了培養(yǎng)礦物分選加工和礦產(chǎn)資源綜合應用領(lǐng)域的工程技術(shù)人才，有機化學的教材內(nèi)容應以培養(yǎng)學生的科學思維方法，分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力為目標，突出礦物加工工程專業(yè)特點，著力拓寬學生知識面。據(jù)此，本課程選擇的是獲得第三屆國家教委優(yōu)秀教材一等獎，由徐壽昌主編的《有機化學》，該教材按照官能團系統(tǒng)分類，每一個章節(jié)介紹一類有機化合物，而每一章節(jié)又按照結(jié)構(gòu)、制備方法、物理和化學性質(zhì)為主線，便于學生歸納總結(jié)和綜合應用。但是在2011年我校在本科生培養(yǎng)方案的調(diào)整中，將礦物加工工程專業(yè)有機化學的教學課時由64學時縮減為48學時，有機化學的教學內(nèi)容必須做出相應的調(diào)整。首先，我們貫徹“少而精”的原則，對教學內(nèi)容進行了優(yōu)化處理，在縮減課時的情況下，精選本學科中最基本、最重要、最精華的部分作為重點教學內(nèi)容。例如，教材中烷烴、烯烴、炔烴、脂環(huán)烴、芳烴、鹵代烴、醇和醚、酚和醌、醛和酮、羧酸、胺、雜環(huán)化合物等每一個章節(jié)都包含有機化合物的分類和命名，而很多學生在高中階段對這些內(nèi)容略有掌握，因此我們在第一章有機化合物的分類中，補充有機化合物的命名，將有機化合物按照官能團命名方法進行歸納和總結(jié)，后面的章節(jié)中就不再介紹。教材中某種有機化合物的制備反應和另一種有機化合物的化學反應前后重復介紹，可以將這一部分內(nèi)容合并簡化。以醇制備鹵烴為例，教材第九章鹵烷的制備方法中介紹了醇與氫鹵酸作用，而第十章醇的化學性質(zhì)又詳細介紹了鹵烴的生成，將這兩部分內(nèi)容整合有助于學生的理解，避免了重復。教材中立體化學的內(nèi)容比較抽象，對學生的空間想象力有一定的要求，而立體化學和礦物加工的專業(yè)知識關(guān)聯(lián)較少，我們將其內(nèi)容適當簡化刪減。其次，為了強調(diào)礦物加工專業(yè)特色，激發(fā)學生對專業(yè)的興趣，有機化學的教學內(nèi)容必須重點講授一些和專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。例如，我們學校的礦物加工專業(yè)主要是面對煤炭行業(yè)，學生必須對煤的相關(guān)知識了解透徹。煤是由有機質(zhì)和礦物質(zhì)組成，煤中的有機質(zhì)又是由苯環(huán)、脂環(huán)、雜環(huán)和一系列的含氧、硫、氮的官能團組成，要認清煤的大分子結(jié)構(gòu)，必須掌握好有機化學中芳烴、環(huán)烷烴、酚和雜環(huán)化合物這些章節(jié)的內(nèi)容，另外煤經(jīng)常發(fā)生的一些化學反應，如氧化反應、裂解反應、芳構(gòu)化反應、加氫反應、縮聚反應、脫氧反應和磺化反應等也滲透在有機化學各章節(jié)中。煤的浮選過程中浮選藥劑分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三種，這些藥劑大多是有機化合物。捕收劑主要是煤油、輕柴油等，它們是石油裂解的餾分產(chǎn)品，主要是C11－C16的烷烴，在有機化學烷烴的學習中可以介紹；起泡劑包含天然起泡劑松醇油（α－萜烯醇），工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑雜醇和仲辛醇，人工起泡劑醚醇類化合物，在有機化學萜類、醇類和醚類化合物的講授中介紹；調(diào)整劑主要是一些乳化劑和絮凝劑，涉及有機化學中高分子聚合物的知識。水煤漿是一種新型的煤基流體燃料，由煤70％、水30％和少量添加劑經(jīng)一定工藝流程加工而成，添加劑起著關(guān)鍵作用。水煤漿添加劑中主要是分散劑和穩(wěn)定劑，分散劑是磺酸鹽、羧酸鹽、聚烯烴類化合物，穩(wěn)定劑是高分子表面活性劑、聚丙烯酸鹽類化合物，這些涉及羧酸和高分子聚合物的相關(guān)知識。目前，多學科交叉、滲透、融合，以基礎知識與專業(yè)知識密切結(jié)合為切入點，將相互具有內(nèi)在聯(lián)系的有機化學、煤化學、選礦學的教學內(nèi)容融合，將打破過去有機化學、煤化學和選礦學在課程設置上過于獨立、缺乏聯(lián)系的局面，整合原有課程內(nèi)容，拓展學生知識結(jié)構(gòu)。

二、有機化學教學方法的改革

傳統(tǒng)教學方法以教師在課堂上的“填鴨式”教學模式為主，往往忽略了學生的主體性，不利于學生自主學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為了培養(yǎng)學生的自學能力和思考能力，提高教學效率和質(zhì)量，我們在教學中采用了靈活多樣的教學方法，通過啟發(fā)式、互動式和討論式等多種教學方法，引導學生課堂上積極思考，獨立解決問題。在教學過程中我們增加一些教科書上沒有列出的反應及其具體應用實例，將同類型的反應隨時進行總結(jié)，既可提高學生的學習興趣和積極性，又可開拓學生的視野和擴大知識面。例如，水煤漿添加劑中普遍用到的分散劑是萘磺酸鹽，在萘磺酸鹽的制備過程中涉及我們所學有機化學中萘的磺化反應，萘在165℃時與濃硫酸反應的主要產(chǎn)物是β－萘磺酸，β－萘磺酸經(jīng)過與甲醛發(fā)生縮合反應后與堿中和即可得到我們所需的產(chǎn)品萘磺酸鹽。學生通過這個實例的學習，將會加深對萘的磺化反應的認識，同時拓寬了知識面，還與所學的專業(yè)知識也聯(lián)系起來。FS－201作為一種浮選劑在很多選煤廠使用，它的藥劑用量比煤油低30％左右。這種藥劑的主要成分是輕質(zhì)烷基苯。這種藥劑的合成涉及有機化學中最著名的傅克烷基化反應。它的合成是烯烴與苯在三氯化鋁的催化作用下進行傅克烷基化反應，反應物經(jīng)堿洗、水洗再經(jīng)脫苯、精餾，截取255℃以前的餾分。課本中一個普通的化學反應在工業(yè)上得到應用，學生將會印象深刻。通過這些實例的學習，學生發(fā)現(xiàn)有機化學課程并不是完全和自己所學的專業(yè)沒有關(guān)系，專業(yè)知識也并不是深奧難懂，基礎課程和專業(yè)課程相輔相成，融會貫通。

三、有機化學教學手段的更新

隨著計算機的發(fā)展，多媒體教學成為課堂的主流教學手段，它增加了課程容量，提高了課堂效率，使有機化學中抽象的內(nèi)容變得形象生動化。但是多媒體教學在有機化學的教學中也存在一些弊端，如學生覺得幻燈片的變換太快，知識內(nèi)容太多，難以領(lǐng)悟，學生在課堂上看得多，思考得少。因此我們在教學過程中將多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)教學手段結(jié)合起來，每次課堂前十分鐘，通過板書的方式回憶上一次課堂內(nèi)容，這樣就能鞏固和復習舊的知識點。在課堂上我們還增加了一些課練習，讓同學上講臺演示做法，大大提高了學生的興趣。為了讓多媒體生動形象，教師根據(jù)教學大綱的要求，對原有的掃描的方程式和圖表采用ChemOffice軟件重新制作，使課件更加美觀，內(nèi)容更加飽滿。ChemOffice是英國劍橋公司出版的世界上優(yōu)秀的桌面化學軟件，包括ChemDrawUltra、Chem3DUltra、ChemFinderUltra等一系列完整的軟件。它可以將化合物名稱直接轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)圖，省去繪圖的麻煩；也可以對已知結(jié)構(gòu)的化合物命名，給出正確的化合物名稱；還能夠繪制化合物的3D分子輪廓圖及對分子軌道特性進行分析。與此同時，我們還引導和鼓勵學生自學掌握ChemOffice軟件的使用，課后作業(yè)用軟件完成，上交電子作業(yè)。學生對于這些基本工具的掌握，將對未來畢業(yè)論文（設計）中化合物的書寫，以及發(fā)表學術(shù)論文有很大的幫助。模具教學也是我們有機化學的重要輔助手段，有機化學中的分子、原子、各種基團以及化合物的構(gòu)型是肉眼看不見和摸不著的，學生對有機化合物的立體結(jié)構(gòu)、反應機理感到抽象和難以理解，我們通過購買的模具演示，學生更易接受和理解，加深印象。總之，多種教學手段的結(jié)合，將發(fā)揮各自的優(yōu)勢，取長補短，各種教學手段的使用恰到好處，使課堂教學更加豐富，充滿活力和吸引力。

作者：張軍王啟寶王立艷單位：中國礦業(yè)大學（北京）化學與環(huán)境工程學院