矿物加工工程专业有机化学课程建设的探索

张军　王启宝　王立艳

[摘 要]有机化学是矿业大学矿物加工工程专业的必修基础课之一。有机化学与无机化学、分析化学和物理化学并称为化学四大壁垒，其研究内容相当复杂，研究范围极其广泛。基于矿物加工工程专业特色，根据该专业对有机化学知识的要求，可以通过对有机化学的教学内容的精选和优化，教学方法的改革和教学手段的更新等途径进行课程建设的探索。

[关键词]矿物加工工程 有机化学 课程建设

[中图分类号] G420 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）04-0164-02

有机化学是中国矿业大学（北京）矿物加工工程专业的必修基础课之一。有机化学与无机化学、分析化学和物理化学并称为化学四大壁垒，其研究内容相当复杂，研究范围极其广泛。随着我校新一轮本科培养方案的调整，有机化学的教学学时缩减，而有机化学基本概念繁杂，化学反应复杂，反应机制难懂，学生普遍反应难以理解掌握，造成了教师难教，学生难学的局面。[1]如何在短短的48个学时内使学生最大限度地掌握有机化学基本知识，并较好地与后续专业课程衔接，是有机化学课程建设所必须研究的课题。结合矿物加工工程的专业特色及培养目标，我们对有机化学课程建设进行了探索。

一、矿物加工工程专业对有机化学知识的要求

我校的矿物加工工程专业为国家重点学科，是教育部和北京市特色专业。我校的矿物加工工程专业主要研究的是煤炭行业，用重选和浮选的办法选出精煤，抛弃煤矸石，主要研究方向包括煤炭分选、洁净煤技术、水煤浆制备、矿物加工分选。结合我校的煤炭特色，矿物加工工程专业对有机化学知识的要求与其他专业侧重点有所不同。矿物加工工程专业除了要求学生必须掌握的有机化学基本知识外，还应重点了解煤的化学组成、煤的化学性质所涉及的有机化学的基本内容，掌握矿物加工浮选过程中浮选药剂的有机化学组成，以及在水煤浆制备过程中水煤浆添加剂的有机化学组成等内容。特别是浮选药剂和水煤浆添加剂中包含大量的化学表面活性剂和高分子化合物的知识，而该专业的后续课程中没有专门的课程介绍这些有机化合物，因此有机化学课程学习中对这些内容的补充尤为重要。

二、有机化学教学内容的精选

为了培养矿物分选加工和矿产资源综合应用领域的工程技术人才，有机化学的教材内容应以培养学生的科学思维方法，分析问题、解决问题的能力和创新能力为目标，突出矿物加工工程专业特点，着力拓宽学生知识面。

据此，本课程选择的是获得第三届国家教委优秀教材一等奖，由徐寿昌主编的《有机化学》，该教材按照官能团系统分类，每一个章节介绍一类有机化合物，而每一章节又按照结构、制备方法、物理和化学性质为主线，便于学生归纳总结和综合应用。[2]但是在2011年我校在本科生培养方案的调整中，将矿物加工工程专业有机化学的教学课时由64学时缩减为48学时，有机化学的教学内容必须做出相应的调整。

首先，我们贯彻“少而精”的原则，对教学内容进行了优化处理，在缩减课时的情况下，精选本学科中最基本、最重要、最精华的部分作为重点教学内容。例如，①教材中烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃、芳烃、卤代烃、醇和醚、酚和醌、醛和酮、羧酸、胺、杂环化合物等每一个章节都包含有机化合物的分类和命名，而很多学生在高中阶段对这些内容略有掌握，因此我们在第一章有机化合物的分类中，补充有机化合物的命名，将有机化合物按照官能团命名方法进行归纳和总结，后面的章节中就不再介绍。②教材中某种有机化合物的制备反应和另一种有机化合物的化学反应前后重复介绍，可以将这一部分内容合并简化。以醇制备卤烃为例，教材第九章卤烷的制备方法中介绍了醇与氢卤酸作用，而第十章醇的化学性质又详细介绍了卤烃的生成，将这两部分内容整合有助于学生的理解，避免了重复。③教材中立体化学的内容比较抽象，对学生的空间想象力有一定的要求，而立体化学和矿物加工的专业知识关联较少，我们将其内容适当简化删减。

其次，为了强调矿物加工专业特色，激发学生对专业的兴趣，有机化学的教学内容必须重点讲授一些和专业相关的内容。例如，①我们学校的矿物加工专业主要是面对煤炭行业，学生必须对煤的相关知识了解透彻。煤是由有机质和矿物质组成，煤中的有机质又是由苯环、脂环、杂环和一系列的含氧、硫、氮的官能团组成，要认清煤的大分子结构，必须掌握好有机化学中芳烃、环烷烃、酚和杂环化合物这些章节的内容，另外煤经常发生的一些化学反应，如氧化反应、裂解反应、芳构化反应、加氢反应、缩聚反应、脱氧反应和磺化反应等也渗透在有机化学各章节中。

②煤的浮选过程中浮选药剂分为捕收剂、起泡剂和调整剂三种，这些药剂大多是有机化合物。捕收剂主要是煤油、轻柴油等，它们是石油裂解的馏分产品，主要是C11-C16的烷烃，在有机化学烷烃的学习中可以介绍；起泡剂包含天然起泡剂松醇油（α-萜烯醇），工业副产品起泡剂杂醇和仲辛醇，人工起泡剂醚醇类化合物，在有机化学萜类、醇类和醚类化合物的讲授中介绍；调整剂主要是一些乳化剂和絮凝剂，涉及有机化学中高分子聚合物的知识。[3]

③水煤浆是一种新型的煤基流体燃料，由煤70%、水30%和少量添加剂经一定工艺流程加工而成，添加剂起着关键作用。水煤浆添加剂中主要是分散剂和稳定剂，分散剂是磺酸盐、羧酸盐、聚烯烃类化合物，稳定剂是高分子表面活性剂、聚丙烯酸盐类化合物，这些涉及羧酸和高分子聚合物的相关知识。

目前，多学科交叉、渗透、融合，以基础知识与专业知识密切结合为切入点，将相互具有内在联系的有机化学、煤化学、选矿学的教学内容融合，将打破过去有机化学、煤化学和选矿学在课程设置上过于独立、缺乏联系的局面，整合原有课程内容，拓展学生知识结构。

三、有机化学教学方法的改革

传统教学方法以教师在课堂上的“填鸭式”教学模式为主，往往忽略了学生的主体性，不利于学生自主学习和创新能力的培养。为了培养学生的自学能力和思考能力，提高教学效率和质量，我们在教学中采用了灵活多样的教学方法，通过启发式、互动式和讨论式等多种教学方法，引导学生课堂上积极思考，独立解决问题。

在教学过程中我们增加一些教科书上没有列出的反应及其具体应用实例，将同类型的反应随时进行总结，既可提高学生的学习兴趣和积极性，又可开拓学生的视野和扩大知识面。

例如，①水煤浆添加剂中普遍用到的分散剂是萘磺酸盐，在萘磺酸盐的制备过程中涉及我们所学有机化学中萘的磺化反应，萘在165℃时与浓硫酸反应的主要产物是β-萘磺酸，β-萘磺酸经过与甲醛发生缩合反应后与碱中和即可得到我们所需的产品萘磺酸盐。学生通过这个实例的学习，将会加深对萘的磺化反应的认识，同时拓宽了知识面，还与所学的专业知识也联系起来。

②FS-201作为一种浮选剂在很多选煤厂使用，它的药剂用量比煤油低30%左右。这种药剂的主要成分是轻质烷基苯。这种药剂的合成涉及有机化学中最著名的傅克烷基化反应。它的合成是烯烃与苯在三氯化铝的催化作用下进行傅克烷基化反应，反应物经碱洗、水洗再经脱苯、精馏，截取255℃以前的馏分。课本中一个普通的化学反应在工业上得到应用，学生将会印象深刻。

通过这些实例的学习，学生发现有机化学课程并不是完全和自己所学的专业没有关系，专业知识也并不是深奥难懂，基础课程和专业课程相辅相成，融会贯通。

四、有机化学教学手段的更新

随着计算机的发展，多媒体教学成为课堂的主流教学手段，它增加了课程容量，提高了课堂效率，使有机化学中抽象的内容变得形象生动化。但是多媒体教学在有机化学的教学中也存在一些弊端，如学生觉得幻灯片的变换太快，知识内容太多，难以领悟，学生在课堂上看得多，思考得少。因此我们在教学过程中将多媒体技术与传统教学手段结合起来，每次课堂前十分钟，通过板书的方式回忆上一次课堂内容，这样就能巩固和复习旧的知识点。在课堂上我们还增加了一些课练习，让同学上讲台演示做法，大大提高了学生的兴趣。

为了让多媒体生动形象，教师根据教学大纲的要求，对原有的扫描的方程式和图表采用ChemOffice软件重新制作，使课件更加美观，内容更加饱满。ChemOffice是英国剑桥公司出版的世界上优秀的桌面化学软件，包括ChemDraw Ultra、Chem3D Ultra、ChemFinder Ultra等一系列完整的软件。它可以将化合物名称直接转为结构图，省去绘图的麻烦；也可以对已知结构的化合物命名，给出正确的化合物名称；还能够绘制化合物的3D分子轮廓图及对分子轨道特性进行分析。与此同时，我们还引导和鼓励学生自学掌握ChemOffice软件的使用，课后作业用软件完成，上交电子作业。学生对于这些基本工具的掌握，将对未来毕业论文（设计）中化合物的书写，以及发表学术论文有很大的帮助。

模具教学也是我们有机化学的重要辅助手段，有机化学中的分子、原子、各种基团以及化合物的构型是肉眼看不见和摸不着的，学生对有机化合物的立体结构、反应机理感到抽象和难以理解，我们通过购买的模具演示，学生更易接受和理解，加深印象。

总之，多种教学手段的结合，将发挥各自的优势，取长补短，各种教学手段的使用恰到好处，使课堂教学更加丰富，充满活力和吸引力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 蔡佩君，吴琼.矿物加工专业有机化学教学探讨[J].广东化工，2014，41（5）.

[2] 姜文凤，陈宏博，于丽梅等.改革有机化学课程教学管理模式的探索[J].中国大学教学，2006，（9）.

[3] 李亚萍，沈丽娟，陈建中等.煤炭浮选药剂评述[J].选煤技术，2006，（5）.

[4] 蒋林斌，段文贵，周敏，等.有机化学精品课程建设的探索与实践[J].广西大学学报（自然科学版），2007，32（6）.

[责任编辑：罗 艳]