化学反应工程绪论范文

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）04-0104-03

《化学反应工程》是化工工艺专业的核心课程，也是其他相关专业的重要课程，化学反应的工业化实施、反应器的设计和优化等一系列化学工程问题都离不开它的指导。可是，在教学过程中，我们发现不少学生认为该课程难度大、理解困难、不容易掌握，是大学中最难学习的课程之一。这种现象产生的原因：一方面，该课程涉及先期多门课程知识，知识点零散，难点较多，学时数少，要在较少的学时里系统掌握这一门课程，对部分学生来说不是件容易的事情；另一方面，这门课程在大四上学期开设，而这一阶段的学生考研或就业压力比较大，这也使他们不能在学习中投入全部的精力。因此，如何在有限的教学时间内提高学生的学习兴趣、掌握课程内容、培养工程能力、构建创新思维成为《化学反应工程》教学的重点改革内容，我们在教学过程中进行了积极的探索及实践。

一、强化课程重要地位，提高学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，学生只有对课程产生极大的兴趣和重视，才会有信心去学好这门课程，才能积极主动地克服学习中遇见的困难。这就要求教师在第一堂绪论课上下工夫。教师应对课程内容有透彻的了解和丰富的教学经验，准确回答好“课程的性质和地位，课程的结构和内容，学好课程的思路和方法”等基本问题。同时教师要把该学科发展前沿的技术和应用现状介绍给学生，让学生一开始接触，就能深刻感受到该课程在生产中的具体应用及重要性，从而激发学生对课程重视程度和学习兴趣。为了完成这一目标，每学期上课之前，针对如何上好绪论课，我们课程组教师要进行一次集体备课，根据各位老师前面上课反馈的信息和经验，对于可能存在的问题和如何能够解决这些问题，大家相互交流，从而互相提高。有相关科研课题的教师根据自己的科研实践，用浅显生动的语言、具体实际的数据结果，回答绪论课中需要解决的问题，有些老师则从化工生产应用和学生化学实验的实验现象来回答上述问题。经过集体备课后，教师们走上讲台，在对本课程内容准确把握的基础上，通过丰富的实际应用事例和充满激情的表述，使学生们能领会到本课程的性质和重要性，同时明白学习本课程应该具备的知识点。由于对第一堂绪论课的高度重视，为学生学好本课程打下了良好基础。

二、理顺课程基本线索，精选课程主要内容

本科《化学反应工程》课程的教学目标要求教师应从教材内容的组成，章节的编排体系，各部分内容的份量和侧重等方面，依据不同专业学习的特点，对课程进行适当的梳理。我校现用教课书为陈甘棠主编的“十一五”国家级规划教材《化学反应工程》第三版，此书内容系统，易于掌握。同时还选择李绍芬教授编写的“九五”国家级重点教材《反应工程》作为教学参考书，此书最大的特点是编入大量生产实际反应的例题和习题，这种理论联系实际的题型，能提高学生的学习兴趣和联系实际的能力。这两本书的编排体系有所不同，学生在学习过程中可以通过比较，更深地理解反应工程的实质。在教授内容的选择上，《化学反应工程》的基础知识，教师应该重点讲授，教学上可安排较多学时，为后续的学习打下坚实的基础。在其他课程学习过的内容如化学反应速度等概念，教师应做概括性介绍，把主要精力放在新知识和学过知识的应用拓展上。部分章节学生可在教师的安排指导下有目的、有计划地在课外进行自学。生化反应工程基础等章节则可以完全不讲。与此同时，学校还根据我校煤化工的特点，以讲座形式聘请客座教授为学生授课，列举典型生产实例进行讲解和分析，提高学生分析和解决实际生产问题的能力。应用化学专业进行科研实践周活动，让学生在科研实践周里熟悉反应器的选型与优化操作。通过对课程内容的精选和课程线索的梳理，使学生在学习过程中具有很强的针对性，大多数学生都能很好的掌握课程的重点内容和要求。

三、精心组织教学方法，采用多种教学手段

《化学反应工程》内容繁杂，难点较多，有基本的概念描述，也有枯燥的公式演绎。为了保证学生对基本概念能准确理解，基本方法能学以致用，就要对教学方法和教学手段进行改革。教师要精心研究教学方法，采用多种教学手段，满足少学时多内容的教学任务，做到各章节重点和难点突出，使学生易于理解和掌握。首先，在讲课方式上，应用不同的教学方法，充分体现教师“启发引导”和学生“积极主动”的现代教育基本原则。采用启发式教学法，使学生在学习过程中始终处于积极的思维状态。在启发式教学的基础上，针对不同章节可采用对比法、归纳法、提问法等方法来调动学生的学习积极性和主动性。如通过具体事例的讲解，应用对比与归纳法结合的方法对均相反应器型式和操作方法进行评选。对于某些有难度同时又在几种情况下反复出现的概念，采取学生和老师现场探讨形式，而后由学生自己总结结果。这样活跃了课堂教学气氛，提高了教学效果。再次，采用灵活多样的教学手段是教学方法改革的重要措施。根据授课内容的特点，有选择性地使用多种手段进行教学可以起到事半功倍的效果。多媒体在教学上应用，可以将工厂一些实际例子和生产现场搬到课堂，学生通过逼真的影像资讯不仅可以看清楚反应器的内部结构，同时也能了解反应器内传质与传热状况，对于反应器的设计、放大与优化建立必要的感性认识。如对合成氨反应器内部结构和流体流动的展示，激发了学生对反应工程课程的学习兴趣和学习热情。经过近两年多位老师的共同努力，本课程多媒体教案制作完成，经过课堂的使用，同学们反应良好，可以明显地提高教学效率。

四、加强工程技术观念，做到理论实践结合

重视理论和实践结合将是提高教学质量的一个关键过程。因此在理论教学中，我们必须积极引导学生树立和强化工程观念，加大理论和实践相结合力度。学生在课堂上领悟到所学知识的用武之地，就会表现出更高的学习热情，收到意想不到的学习效果。在教学过程中我们在这方面进行了改革尝试，具体做法是：一方面，教学内容和实际生产相结合。在教学过程中，我们注意选择实际生产中与基本教学内容密切相关并具有代表性的事例进行剖析、讲解，帮助学生对《化学反应工程》课程的理解。例如我们以淮化集团合成氨生产工艺为例，通过有针对性地对生产过程进行分析，使同学们对所学理论知识有了更深的理解和巩固。另一方面，教学内容与科研、专业实验相结合。我们利用专业实验和教师的科研活动，把课程教学从较为抽象的理论变成易于理解和直观的实际过程，加深学生对概念和原理的理解，加强学生的工程观念。有些授课教师把自己的科研与课程有关内容紧密地结合起来，将一些案例引入课堂教学，让学生学习反应工程科研思路方法，并且让部分学生参与到自己的科研活动，学生通过自己动手更深地体会本课程的精髓。近年来，随着我校“对甲酚催化氧化制对羟基苯甲醛研究”、“软化学法制备共掺杂二氧化钛光催化剂的研究”等课题研究的深入，在参与科研工作中，学生大大提高了感性认识和动手能力，培养了学生构建创新思维的能力。不少学生通过参与科研工作这个活动，对《化学反应工程》课程产生了浓厚的兴趣，并且通过自己的努力，在化学工程方向继续进一步的深造。

《化学反应工程》是一门最能体现化学工程与工艺特点的学科，让学生在短时间内掌握并运用它并非易事。只有激发学生的学习兴趣，在教学内容和教学方法上不断进行探索和改进，不断强化工程观念和使用多种教学方法、手段，才能提高学生的学习能力，培养学生的创新能力。我校反应工程专业的教师在近两年的教学活动中进行了初步尝试，并取得了一定的效果，今后我们将进一步进行《化学反应工程》课程改革的探索，提高学生学习《化学反应工程》课程的能力，掌握课程内容，为国家培养更多的化工创新人才。

参考文献：

[1]许志美，张廉.倡导科学思维方法，培养工程分析能力——“化学反应工程”教学研究[J].化工高等教育，2003，（1）：66-67.

[2]周涛，谭军，叶红齐，钟宏.化学反应工程裸程教学向容和课程体系改革[J].化工高等教育，2006，（3）：26-28.

[3]粟海锋.化学反应工程课程教学实践的一些体会[J].广西大学学报，2006，（2）：99-102.

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1 物理化学在药学专业的地位

药学是连接健康科学和化学科学的医疗保健行业,它承担着确保药品的安全和有效使用的职责。药学专业培养具备药学学科基本理论、基本知识和实验技能,能在药品生产、检验、流通、使用和研究与开发领域从事鉴定、药物设计、一般药物制剂及临床合理用药等方面工作的科学技术人才。

物理化学与药学密切相关。新药设计、药物合成路线的选择、工艺条件的确定、反应速率及机制的确定都需要化学热力学及化学动力学基础;药物剂型的设计及研制,药物的稳定性及其在体内的吸收、分布、代谢都与物理化学原理密切相关。近年来纳米材料在药学中受到广泛重视,微粒分散系统在实现定时、定量、定位给药中能够发挥独特的作用,表面化学、胶体化学是其重要基础。事实上,从药物的研发、生产、贮存到药物的使用和吸收直至发挥作用,都与物理化学有关。物理化学也与药学各专业课的学习密切相关,是前期化学课程的规律总结,也是后续药学课程的理论和实验基础。

2 物理化学课程的特点及在教学过程中普遍存在的问题

我校的物理化学课程是药学专业大二学生的专业基础了,根据大纲要求设置理论课72学时、实验课27学时,要求学生在一学期的时间内完成热力学、动力学、化学平衡、相平衡等十章学习内容,学生普遍反映物理化学课程是“难学”的专业基础课,究其原因,这与课程特点有关系。

(1)物理化学理论性强,内容抽象,概念多、公式多、计算多,学生在学习过程中往往感到内容繁杂,理解吃力。比如:热力学状态函数“熵S、吉布斯能G、亥姆霍兹能F”的导出及理解,学生普遍反映对于这类抽象的内容在课堂上似乎听懂了,但课后再看还是不理解。

(2)物理化学非常重视使用数学和物理方法,通过数学的严密推导得出系统各物理量间定量关系,进而获得过程变化的规律。学生往往被繁杂的公式推导过程所困扰,在讲授功W的计算时,系统变化过程不同(等温条件、等压条件、绝热条件),计算的公式也不同,对于高等数学基础薄弱的学生而言,往往纠结于公式推导中的积分、微分,而忘了推导公式的目的,导致盲目使用公式而得出错误的结论,久而久之,打击了学生学习的积极性。

(3)物理化学课程主要讲授基础知识,教材中涉及与药学专业应用的实例较少,所以学生一般很难将理论知识与药学实践联系在一起,缺乏了学习兴趣。

3 提高物理化学课程教学效果的几点体会

3.1 重视绪论课的讲授,激发学生学习兴趣

托尔斯泰说过“成功的教学所需要的不是强制,而是激发学生的兴趣。”只有当学生对问题有了强烈的兴趣,才可能对问题大胆的去探究。学生能否大胆思考,善于思考,决定着学生能否能对知识牢固掌握和灵活运用。绪论是每门学科教学的第一课,也是课程建设中的重要一环。上好绪论课对于物理化学课程而言显得尤为重要。该课程是一门专业基础必修课,通过绪论的讲授,应充分调动学生的学习兴趣,营造学生主动学习的学习氛围。

一般,绪论部分包含三方面的内容:物理化学的任务和内容、物理化学的发展及其与药学的关系、物理化学的学习方法。在讲授过程中,我们可以通过设疑、举例、讲解的方法凸显物理化学的重要性。通过课堂提问“金刚石可以变成石墨,石墨能不能变成金刚石呢?如果想让石墨变成金刚石,需要施加怎样的外界条件呢?”,告诉学生这个问题可以通过化学热力学的知识进行预测,从而引出化学热力学,告诉学生化学热力学可以解决药物合成工业中的能量衡算与能量的合理利用、设计新的反应路线的可能性和反应限度问题。通过提问“为什么有些药物要求病人一天吃一次,而有些要求一天吃三次”,告诉学生类似的问题可以运用化学动力学的知识解答,告诉学生药物生产工艺条件的优化和工艺流程的选择、药物制剂的稳定性和有效期预算、药物在体内的吸收、分布、代谢等过程都设计化学动力学知识,化学动力学是解决这些问题的理论基础。

3.2 根据专业课程的要求,调整教学内容,做到有所侧重,适当取舍

第一,根据专业特点选择教学内容。结构化学是物理化学的重要组成部分,对于综合性大学化学专业的学生,这是必修课,但对于药学专业,结构化学与后续课程及实际应用联系较少,所以药学专业重点讲授化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学、胶体与大分子系统。同时,电化学知识已在无机化学课程学习中有所涉及,应避免重复讲解。

第二,要求学生弱化对公式推导过程的掌握,重点把握公式的物理意义和使用条件。强调公式推导过程是为了更好的理解公式的物理意义及使用条件,完全掌握固然好,但如果无法掌握也不用过于纠结,重点是要把握公式的物理意义和使用条件,掌握各个公式的使用条件。 第三,降低理论难度,重点教会学生物理化学的思维方法。物理化学的抽象化、理想化的思维方法是学生感到物理化学难学的原因之一,但这种思维方法是符合认知规律的,学生通过物理化学的学习,应了解和学会这种思维方法。比如:理想状态是比较简单、容易考察的状态,物理化学往往从理想状态入手,研究其内在规律,在此

规律的基础上加以修正,使其适合非理想即实际条件的使用。比如:在讲解化学反应等温方程式时,方程式的推导以理想气体作为考察对象,压力以PB表示,此公式可以推广到实际高压气体,处理方法为:给PB乘以校正因子γB得到表征真实气体压力的物理量逸度fB,用fB来代替PB。 3.3 注重课程内容的系统性和整体性讲授,强调知识的连续性和相关性

物理化学的前后内容有非常紧密的联系,讲授过程中应强调知识的逻辑性和系统性,注重知识的归纳总结。教材中章节虽多,但主要内容只涉及两部分:化学热力学和化学动力学。除了化学动力学,其他章节均可理解为化学热力学相关内容:热力学第一规律和热力学第二规律是化学热力学的基本规律,其他章节均为这两个基本规律的应用,比如将基本规律应用于化学反应就衍生出化学平衡的知识,应用于多组分系统就衍生出多组分系统热力学和相平衡,应用于电化学反应就衍生出电化学知识等。

3.4 注重实验教学,培养学生运用理论知识分析问题、解决问题的能力

课程的理论教学和实验教学是相辅相成的,好的实验课将有助于更好的理解理论知识,通过实验操作学生也更能体会理论知识的作用。比如:通过“蔗糖水解”实验,利用旋光仪测定蔗糖在酸存在下的水解速度常数,可以让学生更好的理解一级反应(或准一级反应)。要让把实验课与理论课放在同等重要的地位,要求学生课前预习实验,课后对实验数据做认真处理,体会理论与实践的结合,培养学生实践能力和创新能力。

3.5 重视习题的重要性,通过学生课后练习,做到及时反馈对知识的理解程度

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2激发学生兴趣

兴趣是最好的老师，要学好无机及分析化学，首先要激发学生的兴趣。第一，在无机及分析化学这门课的绪论课上，主要介绍化学的作用及学习方法。第二，阐明化学与人类生活之间密切联系，激发学生的学习。第三，无机及分析化学是化学、化工类相关专业的基础课，其作用无论是对以后的专业课学习还是将来从事工作都具有重要的意义。第四，在平时的课堂教学中，可以多讲一些贴近生活的例子，激发学生学习的兴趣。例如，在介绍影响化学反应速率的因素时，举例说明，夏天食物容易变质，我们可以将食物放进冰箱中保存，以防止变质。这是通过降低温度，达到降低食物变质的速率。汽车尾气CO和NO是严重的环境污染物，从热力学的角度讲，CO+NON2+CO2可以发生，但是遗憾的是，在通常状况下，该反应进行的非常之慢，以致不能有效地去除车道内的CO和NO。因此，有必要对化学反应的速率问题进行研究，必须考虑外界因素对反应速率的影响，由此可引出本节课要学习的内容。第五，在教学过程中，穿插介绍一些与知识点相关的科技发展新动态及前沿知识，以此调动学生学习的积极性。

3综合利用各种教学方法

现阶段的教学方法多种多样，而在实际教学中，各种教学方式应该相互结合、取长补短。根据我校无机及分析化学教学团队多年来教学中的经验，可以概括为以下几点:第一，增加课堂讨论。针对一些在学习过程中遇到的问题，教师应该指导学生搜集资料，进行课堂讨论。在讨论的过程中培养学生分析和解决问题的能力;第二，让学生走上讲台。让学生走上讲台不仅可以体验教师备课的准备过程，还可以锻炼学生的能力;第三，运用多媒体教学，可以使微观概念及理论形象化。例如，在物质结构基础这一章，学生一般较难理解，如果用多媒体课件和化学软件以动画的形式去展现，课程内容会更加形象、生动。这样的教学不仅有利于学生理解、记忆，还可以活跃课堂气氛。第四，对于公式推导，应该板书推理过程引导学生理解。在教学中应避免盲目使用多媒体教学，要将多媒体与其他教学手段结合起来，才会使学生理解公式的推导过程，并能较好的应用公式。

4培养学生能力

为了调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程的兴趣，可以积极组织各类化学竞赛活动。我省有各类化学竞赛，例如:化学视频大赛，化学实验竞赛和趣味化学竞赛等。近年来，教育部门坚持开展国家级、省部级大学生创新实验项目，有望培养大学生的创新能力，推动全民创新。此外，为了鼓励和培养大学生创新激情及能力，我们学校也开展了大学生创新实验项目。该项目均是由学生亲自撰写项目申请书，申请答辩ppt，中期考核表，结题报告和结题答辩ppt等资料。这不仅培养了学生创新能力，还为学生日后工作和学习培养科学合理的方法和实践能力提供了基础。

5适应专业要求

能源化学工程专业的技术性和实践性较强，在无机及分析化学的教学中，要把握专业的特殊要求，认真学习我校能源化学工程专业人才培养方案，深入研究教学大纲，充分了解无机及分析化学在整个专业课程体系中的作用，明确教学过程中的内容和重难点。例如，化学热力学和化学动力学章节的内容应该详细讲解。这部分内容对于能源化学工程专业的学生而言，可以更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律，为高效、低碳环保使用能源奠定基础。

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J.C. Vassilicos，Imperial College, London

(Eds.)

Prediction of Turbulent

Flows

2005,343pp.

HardbackUSD:175.00

ISBN 9780521838993

复杂工程系统中往往涉及流动、传热、传质和化学反应，而湍流的预测对理解这些复杂现象起着至关重要的作用。过去，这些工程项目的开发不得不依赖于小规模的实验研究；而现在人们逐渐重视计算机模拟，越来越多的工程技术人员应用商业计算流体力学软件对工程项目进行模拟计算。表面上看这些软件的计算结果似乎很理想，可以获得实验无法测量到的细节，并得到大规模体系的流场；而且，这些计算结果可以通过各种诱人的计算机绘图技术展现出来。遗憾的是，应用计算流体力学技术模拟工程系统中的湍流还很不成熟，实际应用中存在很大的问题。

为了模拟工程中的湍流，一般情况下必须建立和应用湍流模型。工程湍流模型可分为两大类，雷诺平均纳维斯托克斯模型和大涡模拟。第一类方法应用雷诺平均方法对纳维斯托克斯方程进行平均化处理，忽略湍流内部的细观结构；应用各种模型对湍流粘度等量进行封闭描述。这些模型往往是经验性的，带有很多可调参数，需要与实验对比得到其优化值。雷诺平均模型是目前工程中应用最多的湍流模型，例如基于各向同性假设的kε模型。尽管该模型与很多实验数据相违背，它仍然被广泛地应用于工程中的湍流模拟。由于目前还无法对工程湍流中的细观结构进行模拟，第二类方法仅对湍流中较大涡的时空特征进行模拟，对较小涡则用所谓的亚格子模型封闭。这类方法正在逐渐被应用于工程模拟，特别是对于需要重点了解局部脉动行为的情形，但缺点是计算量太大。

本书来源于英国剑桥大学依萨克牛顿学会的一个湍流研究计划，目的是总结当前对湍流物理本性的认识，回顾各种模型和模拟方法，以及他们对不同工程问题的适用性；此外，本书还试图为某一给定的工程问题提供选择湍流模型的指导方案。全书共分8章。第1章为绪论，介绍了湍流模拟的重要意义和全书的结构；第2章总结了目前对湍流本性的认识；第3章为浮力驱动和分层流动的雷诺平均方法模拟；第4章湍流火焰，讨论了小尺度湍流对局部化学反应的影响，以及两类不同的燃烧方式和各种模拟方法；第5章介绍了强变形湍流边界层的模拟方法和实验观察结果；第6章介绍了大涡模拟和直接数值模拟的现状和发展前景，指出直接数值模拟可为模拟高雷诺数流动的其它模型的封闭提供物理基础；第7章为多相流动的模拟；第8章为实际应用中选择合适的湍流模型提供了一个指导方案。

本书的作者多为该领域的著名学者。书中内容既有很高的学术性，又具有很强的实用价值。适于湍流研究的科技工作者和模拟工程湍流的工程人员阅读参考。

杨宁，助理研究员

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2综合利用各种教学方法

现阶段的教学方法多种多样，而在实际教学中，各种教学方式应该相互结合、取长补短。根据我校无机及分析化学教学团队多年来教学中的经验，可以概括为以下几点:第一，增加课堂讨论。针对一些在学习过程中遇到的问题，教师应该指导学生搜集资料，进行课堂讨论。在讨论的过程中培养学生分析和解决问题的能力;第二，让学生走上讲台。让学生走上讲台不仅可以体验教师备课的准备过程，还可以锻炼学生的能力;第三，运用多媒体教学，可以使微观概念及理论形象化。例如，在物质结构基础这一章，学生一般较难理解，如果用多媒体课件和化学软件以动画的形式去展现，课程内容会更加形象、生动。这样的教学不仅有利于学生理解、记忆，还可以活跃课堂气氛。第四，对于公式推导，应该板书推理过程引导学生理解。在教学中应避免盲目使用多媒体教学，要将多媒体与其他教学手段结合起来，才会使学生理解公式的推导过程，并能较好的应用公式。

3培养学生能力

为了调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程的兴趣，可以积极组织各类化学竞赛活动。我省有各类化学竞赛，例如:化学视频大赛，化学实验竞赛和趣味化学竞赛等。近年来，教育部门坚持开展国家级、省部级大学生创新实验项目，有望培养大学生的创新能力，推动全民创新。此外，为了鼓励和培养大学生创新激情及能力，我们学校也开展了大学生创新实验项目。该项目均是由学生亲自撰写项目申请书，申请答辩ppt，中期考核表，结题报告和结题答辩ppt等资料。这不仅培养了学生创新能力，还为学生日后工作和学习培养科学合理的方法和实践能力提供了基础。

4适应专业要求

能源化学工程专业的技术性和实践性较强，在无机及分析化学的教学中，要把握专业的特殊要求，认真学习我校能源化学工程专业人才培养方案，深入研究教学大纲，充分了解无机及分析化学在整个专业课程体系中的作用，明确教学过程中的内容和重难点。例如，化学热力学和化学动力学章节的内容应该详细讲解。这部分内容对于能源化学工程专业的学生而言，可以更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律，为高效、低碳环保使用能源奠定基础。

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Abstract： In the present paper， the authors investigate the present situation of lead in waste lead-acid battery recycling at home and abroad， analyze the various chemical wet processing of waste lead-acid battery lead in efficiency， cost and their advantages and disadvantages， and the recovery method of lead waste lead-acid batteries in the future. It is suggested that the direct recovery of ultrafine PbO powder in the production of batteries can be achieved by the use of lead recovery， which can improve the electrochemical performance of lead-acid batteries.

Key words： Waste lead acid battery； Regeneration and utilization； Lead powder； Green recovery； Wet Chemical Process.

1. 绪论――铅资源与铅酸蓄电池的发展

地球上铅资源正日益枯竭，据测算，其储采比只够人类再使用25～30年的时间[1]。而铅资源在国民经济和国防科技领域又用途广泛，大量的一次资源铅不断在转化为二次资源铅，即再生铅。发展再生铅的回收利用刻不容缓，成为铅工业可持续发展的必经之路。

众所周知，由于重金属铅的毒性，含铅的汽油、涂料等工业产品在国际上，尤其是欧美等高环保要求国家迅速衰减。然而，铅酸蓄电池目前由于其不可替代的理化性能，仍然在含国际铅产品市场中畅销不衰，成为铅工业的发展的核心动力源[2]。铅酸蓄电池的主要品种包括汽车起动用蓄电池、备用电源用固定型蓄电池、助力车用蓄电池、铁路客车用蓄电池、内燃机车用蓄电池、摩托车用蓄电池、牵引用蓄电池等。免维护汽车铅酸蓄电池的发展以及目前新兴的用于电动自行车的铅酸蓄电池的发展，让铅酸蓄电池的总产能持续保持为目前化学电源几乎一半的总产能[3]。

2. 铅酸蓄电池的电池反应与废铅蓄电池

法国人普兰特与1859年发明了铅酸蓄电池。23年后，铅酸蓄电池的成流机理被提出，这就是著名的“双极硫酸盐化理论”，它的化学反应为[4～5]：

铅酸蓄池在放电过程中，负极发生氧化反应，失去电子成为Pb2+，它与硫酸电解液中电离出的SO42-发生化学反应形成PbSO4；电池正极则发生还原反应，得到相应的电子形成Pb2+，铅离子再与硫酸电解液中电离出的SO42-反应形成硫酸铅。由于在整个电化学过程中，正负极都化学反应生成了硫酸铅，故而这种成流机理被称为“双极硫酸盐化理论”，它也可以用放电示意图图1表示。

但在整个铅酸蓄电池的产品中，部件比上述示意图复杂，它除了正负极板、硫酸电解液外还有隔膜或隔板以及一些配套零件，包括端子、连接条、排气栓等。铅酸蓄电池在超过特定的使用年限后，将产生不可逆硫酸盐化而无法进行正常充放电反应[5]，进入报废期。此时如处置不当，重金属Pb就会对环境产生巨大危害。

科学的处置报废铅酸蓄电池首先需经过预分选处理。在这一工程中，人们利用铅酸电池中各种物料不同的物理特性，采用机械的物理方式对其进行分离。分离后的废旧铅酸蓄电池包括以下一些主要组成部分[1]：最多的为铅膏，其重量含量占到30%～40%，其次为铅合金板栅，占到24%～30%，含铅废液占11～30%，剩余有机物占到22%～30%。对它们的二次处理方法也不尽相同，对于含铅废液需化学处理后回收再利用；对于铅合金板栅，由于其组成为铅及铅合金，因此可单独回收处置；剩余有机物中的聚丙烯也可作为工业塑料二次利用；最后，对于含量最多的铅膏，由于其中含有大量硫酸盐[6]，是正负极板上活性物质电化学反应生成的浆状物质，由多种化合价态的含铅化合物组成，它的再生利用是目前报废铅酸蓄电池再生利用的热点与难点[7～8]。

3. 铅酸蓄电池火法冶金与湿法冶金工艺现状

再生铅可通过火法熔炼铅膏得到。铅膏中的PbSO4熔点高，达到1000℃以上即可完全分解产生铅。但是，在火法熔炼过程中会产生大量的酸雨气体SO2，而且，高温下也会有大量的铅挥发造成重金属铅尘污染。火法熔炼过程中的煤燃烧也是高污染的重要一环，据统计，国内目前专业再生铅企业的煤燃烧能耗都达到130kg～310kg标煤/吨铅，而一些小再生铅厂的煤燃烧能耗则可达到500kg～600kg标煤/吨铅[9]，可以说是高能耗、高重金属铅尘、高污染排放的重要来源。基于此，高效铅膏脱硫火法工艺备受国内外研究者的重视[7，8，10]。

有些研究者采用湿法冶金工艺[11～16]进行铅膏的回收再利用，如和发明了电解沉积RSR工艺[13]。国内陈维平[14]发明了采用KNaC4H4O6作电解前溶解浸出剂，氢氧化钠作脱硫剂及硫酸亚铁作还原剂的铅膏湿法冶金工艺。美国科学家则发明了CX-EW工艺[15]，他们采用HBF4或H2SiF4作浸出剂，碳酸钠作脱硫剂而用H2O2作为还原剂。也有学者进行了铅膏不经过转化而直接浸出的电解沉积工艺，以及直接电解沉积铅膏的湿法冶金工艺[12， 16]。但总的来看，湿法冶金工艺成本高，而且能耗高。

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有机化学是高等教育中非常重要的一门专业基础课[1]，是化学、化工、药学[2-4]、医学、食品[5]等众多专业的专业基础课，涉及的专业面和学生面都很广。如何上好有机化学课，如何在有限的时间内提高学生的有机化学素养是有机化学教师面临的一个重要问题。有机化学是一门博大精深的课程，涉及众多有机化合物的性质和大量的有机反应，并且有机反应的变化非常丰富、应用及其灵活。在有限的课程时间内，如何通过学习有机化学这门课程使学生具有较好的有机化学的思维和素养，对有机化学教师而言是极具挑战的。通过多年的有机化学教学实践，笔者认为在有机化学课程中必须抓住主线，利用有机反应中的电子理论[6,7]把众多复杂的有机反应进行整合，如亲电加成、亲电取代、亲核取代、亲核加成等。反复利用电子理论对这些反应进行系统的讲解，使学生在本质上理解反应的为什么发生、如何发生及其反应结果。同时在课堂教学中引入相关化学史的知识提高学生的学习兴趣和他们的全面素质，以及在课程中加强安全意识的教育都不容忽视。

1在有机反应中引入电子理论进行教学

在讲解有机反应过程和反应活性等知识内容时，引入电子理论教学，引入较为合理的逻辑概念，有利于学生对有机反应本质的理解和反应活性之间的差别。有机电子理论是用正负电荷吸引的性质，来说明化学反应的发生方式，即发生的位置和顺序，发生的难易程度。因此，它把分子中电子携带的电荷分布情况，也就是以电子密度作为基础概念来思考化学反应。电子密度的大小、增量已被量子中的理论计算和物理测定所证实，并获得化学界的承认。化学家中把这种电子密度当做类推的基本概念，广泛用于说明和理解各种化学现象。电子理论认为，分子中，电子(携带负电荷聚集的位置，即电子密度大的位置)，容易与携带正电荷的试剂(亲电试剂具有吸引电子的性质)发生化学反应。反之，电子密度小的位置容易与携带负电荷的试剂(亲核试剂，具有排斥电子性质的一方)发生化学反应。利用电子理论能够轻而易举的解释有机反应中的离子型反应，而我们大学有机化学的教学当中，大部分反应是离子型反应，如亲电加成反应、亲核取代反应、亲电取代反应、亲核加成反应等。当然电子理论的理解有一个过程，学生在刚开始接触的时候很难理解电子密度的概念。在教学过程中需要逐步为学生打下一定的物理基础，如电子-电子云-电子密度等概念，使学生能够从微观的角度、物理的角度去理解有机分子、有机原子，同时强化电负性、诱导效应、立体效应、共轭效应等概念，让学生从高中学习化学的思维中转变过来，使用一种全新的有机化学微观思维方式来理解反应为什么发生、为什么在这个位点最容易发生、反应活性变化等现象。从而从本质上理解反应，在以后的学习和工作中能够举一反山，真正达到学习有机化学的目的。

2在课堂中引入化学史教学

在有机化学中有大量的人名反应，每个重要反应的发现过程都是一个传奇，里面闪耀着人性的光辉，科学家对真理的孜孜不倦的追求。比如第一堂绪论课中讲解有机化学的发展史，介绍维勒伟大的工作-尿素的人工合成，以及维勒和伯者里之间的故事，他们的书信往来-关于尿素人工合成的探讨，展现了维勒治学严谨、坚持科学真理的品质。在讲解卤代烃这一章时，一定会介绍格式试剂，介绍法国化学家格利雅的生平，向学生介绍他突然发奋图强，并在几年后在科学界做出了巨大的贡献，因此一个人无论什么时候努力都不晚。鼓励学生，特别是高考发挥失常的学生，一定要振作，调整心态，大学不是人生的结束，而是人生的开始，只要在大学期间认真为了自己的理想，不断努力，一定会取得很好的成绩。在学习芳烃这一章节中，讲解F-K反应时，引入法国化学家傅里德里和美国化学家克拉夫次之间国际合作研究以及科研工作无穷的魅力，激发学生对科学的热爱，对真理的崇敬和追求。在讲解硝基化合物这一章节时，可介绍诺贝尔的事迹，他那种无畏的追求真理的精神和崇高的人格。总之，在有机化学各个章节中，传插介绍有机化学史的内容有助于提高学生的综合素质，鼓励、激发学生对科学知识的学习热情，对真理的追求，学习化学家们各方面的优秀品质。

3在课堂中引入安全概念

很多有机化合物性质活泼，在处理它们的时候需要特别注意。安全在有机化学课堂中非常重要。很多学生听说有机化学具有一定的危险性，但是理解的不深刻。对于学完一门有机化学课程的学生来说，他必须建立一定的安全意识，知道它们的危险性并能够正确的处理，这是有机化学素质的一个重要表现。因此，笔者认为有机化学教师在有机化学课程上，要不失时机地介绍化合物安全性方面的知识，使学生能够建立安全意识，也有助于他们以后走上工作岗位之后能够正确合理的处理一些突况。比如，在讲解正丁基和叔丁基的性质不同时，可介绍两种化合物，正丁基锂(n-BuLi)和叔丁基锂(t-BuLi)，介绍它们的性质差别，正丁基锂很活泼，不能接触空气，需要惰性气体保存，在使用的时候也有特殊的要求；但是叔丁基锂更加活泼，它遇到空气直接燃烧，处理时要非常小心。在讲解醇时，醇能够与金属钠发生反应生成氢气，反应温和，但金属钠与水的反应非常剧烈，因此可以提问，如果实验室当中有过量的金属钠需要处理，我们该怎么办？可以用水处理吗？可以倒入垃圾桶吗？该怎么办呢？最后给出合理的方案，可以在空旷的水泥地上，让金属钠与过量乙醇发生反应，反应温和。大多数有机化合物容易燃烧，易燃易爆，因此要避免火源，在学生的头脑中不断的灌输这样的理念。

4板书与计算机教学相结合

使用计算机(ppt)进行教学的时候，信息量大，对教师来说比较方便，但是也存在一定弊端。比如反应方程式放的太快，并不适合有机反应方程的学习，以及有机化学机理的讲解，反应过程的讲解。在我们有机化学教学实践中发现对反应过程、反应机理的讲解还是使用传统的板书教学较为合适，板书教学灵活，细致，可以把教师需要讲解给学生的每一个细节步骤都表现出来，板书的过程就是教师教学的思路过程，速度相对缓慢，学生通过看教师板书，记笔记等方式跟上老师的思路和教师步骤，相对而言更容易掌握复杂的化学过程和反应机理，教学效果较好。

5结束语

在有机化学课程上，通过这样的课程设计和教学方法改革，学生通过理解而不是死记硬背掌握众多的有机反应，从本质上理解反应，从而在以后的学习工作中能够举一反三，达到真正学习的目的。同时化学史有助于提高学生的学习兴趣，并从化学家们的身上学到更多宝贵的品质，引导他们去阅读更多化学家的传记，拓展学习内容，提高综合素质。安全意识教育在有机化学中非常重要，在有机化学课程中不可忽视。

参考文献

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[2]袁霖，张敏，袁先友，等．制药工程专业有机化学教学改革探索[J]．广州化工，2011，39(6)：163-166．

[3]方方，吴培云，朱业宝，等．药用有机化学本科教学实践与教学体会[J]．广州化工，2010，38(4)：230-232．

[4]郝文博，景德生，车文实．制药专业有机化学教学的研究与实践[J]．大学化学，2012，7(6)：21-33．

[5]王峰．食品专业有机化学教学中案例运用[J]．广东化工，2013，40(21)：168-169．

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一修订教学内容

根据生物工程专业的人才培养计划及其专业特点，合理分配有限的教学课时，对课程中传统的单元操作进行内容精简与更新；紧跟生物工程产业的发展现状，在传统化工原理单元操作中，增加与生物工程密切相关的新技术的原理与应用，如膜分离、超临界流体萃取等。生物产品的分离纯化环节，与化工原理中的流体流动与输送、传热、蒸发、精馏、干燥、萃取等单元操作的内容与原理一脉相承，将涉及这些单元操作的章节作为授课的重点。在讲授这些单元操作时，简化公式推导，将复杂的问题简单化，强调如何应用理论结论解决实际问题。既要突出重点，又要避免造成学生的厌学情绪，并在教学中突出专业特点。例如，针对生物工程操作温度较低的情况，在传热单元精简热辐射的内容，但要求学生明白在高温条件下辐射传热才是控制传热的主要因素；生物制品的生产多为高附加值、高要求、小批量的操作过程，间歇操作较为常见，因此可适当强化间歇生产方式的介绍。

二优化理论教学

绪论课是学生接触一门新课程的第一课，绪论课的质量将直接影响学生对该课程的认识与学习兴趣[3]。生物工程专业学生在初次接触化工原理课程时，往往不了解课程内容与自身专业的关联性，这也是导致其学习积极性差的一个主要原因。因此，化工原理作为一门专业基础课程，其绪论课在提纲挈领地介绍课程内容的基础上，应强调课程在学科知识结构中的重要性，使学生明确化工原理课程“学什么”以及“为什么学”。可以结合化工产业的发展历程，介绍化工原理课程的诞生和发展历史，强调化工原理课程工程性的特点，处理的是一些物理过程，而与化学反应没有太大关联。另外，不妨结合生物工程实例，从特定的产品出发，介绍化工原理在生物工程中的作用。如以学生熟悉的啤酒生产为例，从原料到成品，除了发酵过程，包括流体输送、过滤、换热（干燥、加热、冷却）在内的物理加工过程，都属于化工原理研究的基于“三传”的单元操作。

在理论课教学过程中，多媒体技术的应用具有突出的辅助作用。利用多媒体器材，通过丰富的色彩、声音与形象向学生传递相关教学内容，有助于克服传统教学模式单一、平铺直说的缺点[4]。特别对于化工原理课程而言，其工程概念强，学生往往不具备相关的背景知识与经历，理解工程现象及其原理较为困难。利用多媒体技术，通过动画演示、设备照片与操作视频、图文结合等方式将抽象的问题具体化、形象化，可以吸引学生的注意力、调动学生的积极性与兴趣。例如，通过flash演示介绍不同类型换热器，将冷热流体的换热过程以动画的形式呈现在学生面前，使学生对工程设备的内部结构有直观的认识；在讲解精馏操作中五种原料液热状态及其热状况参数q时，利用图文结合的方式，描述精馏段与提馏段下降液相流量L与L’、上升气相流量V与V’的关系，将复杂的公式推导与线条清晰的图示结合，加深学生对知识点的理解与记忆；在讲授新章节时，播放生物工程产业生产线中相关单元操作的视频文件，有助于学生明确学习目的、激发学习兴趣。当然，在利用多媒体技术提高教学效果时要切忌喧宾夺主，要时刻关注学生在课堂上的学习状态，结合板书，确保学生对知识点的理解与掌握。

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无机化学作为“四大化学”之一，在化学与相关领域的学科教学中具有举足轻重的地位，是我校化学、化工、材料、环境、能源、食品等专业的主干课程，也是学生进入大学后的第一门化学课程。我国普通高中新课程改革将化学由理科单科卷调整为理科综合卷（含物理、化学、生物）的一部分，中学化学的教学内容和学时大幅下降，导致学生的化学基础出现一定程度的下滑。但是，大学阶段无机化学课程的信息量基本没变，内容包括化学反应基本原理、物质结构基础理论和元素化学基础知识。大一新生学习无机化学的效果和质量直接影响后续各基础课程和专业课程的学习，也影响其对大学学习的态度和兴趣。因此，面向处在由中学到大学过渡期的大一新生，如何有效衔接高中和大学阶段的学习方法和化学知识，提高教学质量，已成为无机化学授课教师面临的迫切需要解决的问题。

一、多管齐下了解新生化学基础，引导新生尽快适应大学学习方法

（一）新生高中阶段化学学习内容和标准降低

新课标高中化学《普通高中化学课程标准》指出，着眼于提高21世纪公民的科学素养，构建“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程标准体系。新课标高中化学以常见无机物及其应用、物质结构基础、化学反应与能量、化学实验基础、化学与可持续性发展为必修内容，将物质结构与性质、化学反应原理和实验化学等教学内容放入选修课程，大幅改变了学生对这些内容的学习和掌握要求。同时，理科综合高考试卷中高中化学分值为100分，占高考总分数的13．3％，比150分的化学单科卷在高考总分中的比重减少6．7％。而且，由于化学试题多为容易和中等难度，导致近年来高中化学教学课时、学生投入学习时间显著下降，大部分新生的高中化学基础变差，底子变薄，他们进入大学后学习无机化学感到困难。

（二）通过调查问卷了解学生基础，使学生初步建立改变学习方法的意识和预期

大学新生来自全国各地，不同省对高中化学选修课程有不同要求，学生个体的化学基础也参差不齐。为了更好地了解新生的化学基础、学习无机化学的兴趣与困难、对教学方式的期望和建议，引导大学新生尽快改变依赖教师教学内容和计划的被动学习模式，积极适应大学自主性学习方法，教研组老师在正式上课前对大一新生进行了不记名方式的问卷调查。问卷内容包括高中化学基础、新生喜欢的大学教学方法和教学方式、自主学习的频率等8道选择题及对大学阶段学习方式的思考和对无机化学课堂教学的期望等2道开放题。我们期望通过调查问卷活动调整大一新生的学习心态，引导大一新生初步建立一种意识，即大学阶段和高中阶段有不同的学习方法和教学方式。

（三）从绪论课开始，着力实现高中化学与无机化学学习的无缝衔接

无机化学是大学的第一门专业基础课，既传授基础知识，又教授专业性理论。该课程具有比高中化学更为扩展的深度和广度，要求大学生除了掌握书本知识，还要具备研究和解决问题的能力。但大一新生处在由中学到大学的过渡期，对校园生活和学习模式尚不适应。教师需要从绪论课开始，通过各种途径培养新生的学习态度和学习方法，着力实现高中化学与无机化学学习的无缝衔接。在教学实践中，我们教研组通过在绪论课上与新生讨论、分析问卷调查结果，指出大学阶段和中学阶段不同的教学目标和学习模式。与中学阶段相比，大学教育方式有很大不同：一是大学课表没有中学时排得满，学生在课外有许多自由支配的时间；二是大学课堂教学节奏快，信息量大，大学一节课的内容是中学的几倍甚至几十倍，授课时往往只讲授重点、难点和疑点，很多知识需要学生利用课外时间去学习、消化和掌握；三是大学学习中没有大量的习题、频繁的考试、老师和家长的督促，大学生不能像中学生那样完全依赖任课教师的教学计划和安排，以课堂教学内容为基础开展学习，而是需要在课外进行自主性学习，掌握课堂内容，实现多层次学习目标。通过教师在绪论课和后续课堂上的引导，大一新生认识到了自主性学习和改变以往填鸭式教育模式的重要性和必要性，这时我们再引导大一新生重视学习的三大环节（预习、听课和复习），重视知识点的归纳和整合及前后所学知识的关联，促使其实现高中化学与无机化学学习的无缝衔接。

（四）以典型应用案列强化学生的学习兴趣

目前无机化学课程内容几乎全部属于基础无机化学的范畴，特别是基础理论部分很少涉及无机化学的实际应用，不能反映无机化学在现代科技发展和当代生活中的重要地位和作用，导致有些学生片面地认为学习无机化学没有意思，因此对其缺乏兴趣。我们在讲授基础理论时注重引用科技前沿和生活实际应用的案例，或无机化学与物理学、材料学、生物学等学科交叉的典型案例，这样做不仅开阔了学生的眼界，而且使学生认识到无机化学在科学和应用领域中的重要地位，激发了学生掌握知识、思考问题的兴趣和动力。例如我们讲解熵变、焓变和自由能变时介绍天然蛋白质的G298大小与稳定性的关系。G298若太大即稳定性太强，则蛋白质不易降解或难以发挥生理功能；G298太小对稳定性又是有害的，会使得蛋白质对微小变化过于敏感；天然蛋白质的G298位于－30～30kJ／mol之间，其稳定性既不强也不弱。我们讲授沉淀－溶解平衡时结合幼儿吃太多糖容易产生蛀牙的原因及用含氟牙膏可防止蛀牙的现象，引导学生理解和掌握沉淀－溶解平衡。这些典型应用案例不仅拓展了学生对无机化学学科前沿和交叉学科知识的认识，而且促使学生将学过的理论知识与实践应用结合起来，深入思考并理解其中蕴含的化学原理和结构知识。案例教学极大地调动了新生主动学习无机化学的兴趣，有力地培养了学生的科研兴趣和创新意识。

二、教学内容与教学方法改革探索

元素化学部分是无机化学的主要组成部分，也是与高中化学内容联系比较多的一部分，包括s区、p区、d区、ds区和f区元素，几乎涵盖了周期表中的所有元素及其化合物。其中卤素、氧、硫、氮、磷、碱金属和碱土金属、铁等重要元素和无机物的性质与应用是高中化学的必修内容，大学阶段可根据元素化学教学内容和教学目标，实行分层次教学。第一，课堂讲授。理论性较强的重要结构、化合物性质可重点讲授，以点带面，使学生举一反三，如大π键和极化对碳酸盐分解的影响。第二，实施“问题教学法”。教学采用预先布置问题课前自学课上讨论与讲授相结合的模式，让学生带着问题自学熟悉、易懂的内容，从而有耐心、信心、能力去思考问题，在课堂上积极发表自己的见解。第三，学生完全自学。一些简单易学的教学内容（如氢、稀有气体等）可安排学生课后自学。教学中将讲授、学生自主学习、讨论进行合理分配，既节约了课时，又提高了元素化学的教学效率和学生自主学习无机化学的积极性，并将学生从死记硬背中解放出来，培养学生综合分析、归纳总结和口头表达的能力。教师在讲授元素及化合物重要内容时，应突出微观结构决定或影响性质与性能这一内部规律，引导学生将元素核外电子结构、价键结构、分子结构和分子间作用力等前半部分学到的化学理论贯穿元素及其重要化合物的性质学习，培养学生由物质的微观结构推知其宏观物理及化学性质的能力。同时教师可让学生根据宏观性质及其应用再反过来理解化合物结构，把微观与宏观结合起来，将相关理论知识与枯燥繁多的化合物性质前后呼应起来，使元素及化合物的知识变得较容易理解和记忆，以此培养学生在遇到实际问题时自主应用化学理论寻找解决方案的科学意识。

三、创新考核方式，注重能力培养

目前我国高校的课程考核基本上沿用以考试为导向的应试教育模式。大学生为考而学，没有将学习目标和重心放在掌握知识、培养应用知识解决实际问题能力的方向上。无机化学中的不同教学内容有着不同层次的教学目标，考核也应采取适应教学目标的多层次、多样化的方式，以引导学生将学习重心和关注点放在掌握基础知识和基本理论上，自觉提升分析问题、解决问题的能力，培养学习能力、实践能力和创新意识。在教学改革实践中，我们根据不同层次的教学内容和教学目标灵活采用不同形式的考核方式，如期末考试、专题小作业、课堂提问与讨论、平时作业等。元素化学部分以课堂提问与讨论、专题小作业为主，期末考试为辅；基础理论以期末考试为主，课堂提问与讨论、专题小作业为辅。期末卷面成绩、平时作业成绩、课堂提问与讨论＋专题小作业在总评成绩中所占比例为6∶2∶2。创新考核方式不仅能对教学起到良好的促进、评价和导向调节作用，还能调动学生主动学习的兴趣和积极性，促使其将精力主要用在综合理解、灵活运用各种基础理论知识和应用创新上。通过教学改革，大多数新生学习无机化学的自主性和积极性显著提高，课堂教学气氛也更加活跃，教学效果显著提升。我们培养学生自主学习、灵活运用基础知识和基础理论的能力，努力把学生培养成为高素质的应用人才。（文字编辑：李丽妍）

参考文献：

［1］龚孟濂，乔正平，巢晖．基础无机化学教学的思考与实践［J］．大学化学，2011，26（1）：20－22．

［2］张燕．无机化学教学改革初探［J］．高等教育研究，2011，28（3）：47－48．

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中图分类号：F540.3 文献标识码：A 文章编号：

绪论

在我国，铁路路基填料分为A、B、C、D、E五类，A类为优质填料，B类为良好填料，C类为可用填料，而D类和E类分别为不应使用和严禁使用的填料。依据客货共线铁路路基工程施工技术指南，铁路路基基床以下部位路堤以及基床底层填料应选用A、B、C类填料或改良土。宁西铁路西安至合肥段增建第二线工程NX3标为中铁二十局集团有限公司承担了施工任务，全线里程为K326+843.8-DZK387+652.3，跨越了河南省南阳市镇平县、内乡县、西峡县3个县区，该地区雨量丰富，年平均降水量大于500mm，其中K352+590-K369+050这段里程的路基工程在开始施工之前遇到了路基填料选料上的一些困难。该里程处于内乡县与镇平县交接的平原地带，A、B类填料很少而且运距较远，周边土场以及路基挖方土都是C、D类填料中的低液限粉质黏土、低液限黏土以及高液限粉质黏土等，而宁西二线铁路是一条设计时速小于等于160Km/h的Ⅰ级铁路，这类填料是不能满足铁路路基填料的要求的，所以必须对其进行改良后方可使用。

目前，对黏土类的路基填料进行化学改良的方法很多，有掺石灰、水泥、粉煤灰、二灰(石灰和粉煤灰、水泥和粉煤灰)、分析纯氯化钙等无机改良材料、聚丙烯酰胺等有机改良材料、微生物改良法和工程弃渣改性等[1]。国内外大量试验研究对比这些方法证明，用石灰改良黏性土路基填料的效果较佳，改良后的路基具有较高的强度和较强的板体性能。

2、石灰改良土的机理

石灰是以碳酸钙为主的原料经过煅烧分解，并排出二氧化碳后的成品，其主要成分是氧化钙和氧化镁。生石灰对黏土液塑限的改良作用，对最大干密度、最优含水率及强度、稳定性的影响，既有物理作用，又存在化学反应过程，两方面共同作用促使土体性质发生根本性的改变。

石灰加入土中后，石灰与土中的矿物成分发生化学反应，使土体表面砂化，从而使土的黏粒含量有所下降。石灰改良土中的火山灰反应是土中活性硅、铝物质与石灰提供的游离钙之间的化学反应，生石灰吸水形成的Ca(OH)2一部分与土中的SiO2和Al2O3发生化学反应，生成水化CaSiO3和水化CaAl2O4等水化产物，水化物对土颗粒产生胶结作用，使土颗粒丛生在一起聚集增大，并趋于紧密[2]。石灰与土的离子交换作用，使石灰土发生团聚，随之有胶凝物生成，构成了胶凝团聚结构。碳酸化反应与火山灰反应对提高石灰土的强度与稳定性有决定性的作用，当它们的生成物处于胶凝状态时，石灰土结构属凝聚结构，随着结晶网架的生成，逐渐向结晶缩合结构转化，其强度和刚度不断增大[3]。

3、石灰改良土的室内试验

3.1、材料试验

本试验土样取自宁西二线西安至合肥段DYK332+700处、陈营村左侧1000米处、DYK381+630-DYK381+950处3个有代表性的C、D类填料的取土场，分别归属于河南省南阳市西峡县、内乡县、镇平县三个行政区县，分布在NX3标段全线里程的尾部、中部和头部，基本上代表了该标段的黏性土填料的全部种类。通过对3种素土样的物理性能试验，得出其物理指标如下表1。

从表中可以看出，3种土样塑性指数都比较大，表明黏土粒含量较高或矿物成分吸水能量较强，工程性能较差，分别属于C、D组料，属于需要经过处理方可填筑路堤的填料。其击实试验结果见下表2。

表2 素土样击实试验结果

试验用的生石灰消解后经过CaO+MgO含量试验，得出其含量结果超过50%，满足Ⅲ级以上标准，可以用于石灰改良土试验。

3.2、石灰改良土击实试验

根据TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》，采用化学改良土的重型击实试验标准，对3种土样，分别进行了不同石灰掺量的击实试验，确定其最大干密度和最优含水率，对试验结果汇总分析如下表3。

表3 石灰改良土击实试验结果汇总表

由上表可以看出，3个取土场的石灰改良土，随着掺入石灰量的增加，最大干密度都呈现逐渐减小的趋势，而最优含水率则呈现缓慢递增的趋势，但是变化的范围都不大。尤其是石灰掺量增加到了一定程度以后，这种变化趋势逐渐减弱并接近于没有了，这说明石灰的掺入量并不是越多越好，而是有一个最佳掺量的。

3.3、石灰改良土的无侧限抗压强度试验

根据TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》，采用化学改良土的无侧限抗压强度试验标准，对3种土样，分别进行了不同石灰掺量的无侧限抗压强度试验，同时还对每种石灰掺量的化学改良土根据击实试验得到的最大干密度和最优含水率制样，每种分别成型了7d养护试件、14d养护试件和28d养护试件3组试件，养生期最后一天浸水养护。得到试验结果汇总如下表4。

表4 石灰改良土无侧限抗压强度试验结果汇总表

由上面汇总表可以看出，素土试样无论养护试件多久，在浸水后都直接崩解，没有任何强度，随着石灰掺入量的增加，3种土样的无侧限抗压强度都呈现出逐渐增大的趋势，在6%掺量时达到了最大值，超过这个掺量以后又略有减小，由此可见对于石灰改良土的无侧限抗压强度来说，石灰的掺量也不是越多越好；另外，根据试验观察，除了素土试样浸水崩解之外，养护7d和14d的2%石灰掺量的改良土试件在浸水时发生完全崩解或者不完整不能试压，由此可以得出，崩解现象和强度高低还与养护时间有正相关的关系，掺灰量越少、养护时间越短越容易崩解，养护时间越久强度越高。

4、石灰改良土的路基试验段现场试验

宁西二线西安至合肥段NX3标的路基试验段里程为DYK355+160～DYK355+360，全长200m。试验段采用不同的施工参数施工，总结出160km/hⅠ级客货共线铁路的路基改良土施工工艺来指导本标段的全线里程施工。试验段按照里程划分成A、B、C3个区，根据石灰改良土的界限含水率、击实和无侧限抗压强度等室内试验结果对比，我们选取了4%、6%和8%掺量的石灰改良土进行第1层试验，松铺完成后对3个区强振碾压4遍后分别做压实系数K和地基系数K30试验检测。经过第一层的试验检测结果对比，再结合经济性因素的考虑，最终确定了6%的石灰掺量的石灰改良土作为宁西二线NX3标路基基床以下路堤以及基床底层施工工艺参数。依据TB10414-2003《铁路路基工程施工质量验收标准》，对路基试验段进行了压实系数K和地基系数K30试验检测验收，检测结果均符合规范要求。

5、结论

⑴从石灰土室内试验部分可以看出：石灰掺入后能改善黏性土的力学性能，使得其满足高标准铁路路基的填料要求，根据无侧限抗压强度试验，石灰掺入量为6%时，石灰改良土的强度最高。

⑵石灰土降低了土的压缩性、地基沉降变小、增大了地基的承载力。在中原地区将来也要修建更多的高标准铁路，如郑州到重庆的高铁，就要经过类似土质的地区，我们在面对填料选择的问题时，就可能经常会用到这种施工方便也比较经济的石灰改良土[4]。

参考文献：

[1]谭罗荣,张梅英,邵梧敏等.灾害性膨胀土的微结构特征及其工程性质[J].岩土工程学报,1994,(02) .

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二、讲好绪论，激发学生学习兴趣，端正学习态度

以往学生上课都认为绪论没有那么重要，可以不听或者没必要认真去听，一些教师也认为还没有涉及到具体教学内容，不必要花大力气备课。其实绪论是一门课程的开篇，起着“统领全局，提纲挈领”的作用，精彩的绪论不但能够激发学习生物化学的兴趣，同时能让学生端正学习态度，让他们知道学习这门学科的目的，学习的方法，如何才能学好。讲解绪论过程中，除了介绍发展历史和主要内容，在讲解与医学联系方面，可以通过日常生活当中大家熟知的例子，比如为什么有些西红柿耐储存，食用油上面有转基因字样，这个就和重组DNA技术联系起来；举例讲一下干细胞技术利弊；不吃肥肉只吃馒头就能减肥吗？讲疯牛病，临床常见的疾病蚕豆病、镰刀状红细胞贫血都是怎么回事？这些同学们日常生活或者经常能听说的常见病例，虽然不能在短短的绪论讲授时间内把所有问题都能讲解清楚，但是其中与生物化学紧密衔接有一定的知识点，这些贴近生活、与实际联系的例子，让学生对学习该门课程产生兴趣，从内心上认为生物化学有用、有趣，产生主动学习的热情，变以往的被动学习为主动学习。

三、学习方法的介绍

1.抓住听课重点再看书。

真正抓住老师讲课的重点，具有事半功倍的作用。在听懂内容前要学会如何听课。要善于抓住重点、难点来听课，将自己注意力平均，做到有张有弛合理用脑，每节课都有侧重点，教师在讲课时不能面面俱到，必须要分清主次，学生听课也要听清主次，注意强调的关键词语，“这点很重要”，“要注意”，“要记住”，“要分清容易混淆”等等，教材每页都有留白部分，可以让学生在留白处记忆关键点，拓展知识，顺口溜等内容，不要盲目跟随听课记录笔记而忽视对讲授内容的理解。课堂听课再好课后不看书是不行的，要求学生听课后看书，把书看薄，也就是抓住内容的结构框架，再把书看厚，把各个知识点都丰富起来。

2.淡化相应知识点。

临床医学专业开设生物化学是在第三学期，虽然经过了大学一年基础化学，有机化学和无机化学的学习，但是随着知识的遗忘或者一部分同学知识掌握得不好，在学习物质代谢及其调节这篇内容当中，涉及大量的结构式和功能基团、化学反应、代谢路径，学生感觉记忆困难，无从学起，针对这一特点，介绍方法时要求学生淡化相应的基团转移过程，这部分只是帮助同学理解和记忆的，记住具体的名称和关键步骤即可，把握整体内容，这样学生在记忆知识点时没有畏惧感，学习兴趣浓厚。

3.多做习题。

考试是目前检验学习效果的一项评价体系。由于临床医学专业学生不仅面临期末考核，更重要的是面临国家临床执业医师资格考试和硕士研究生招生考试，其中的重要性不言而喻。本教研室教师结合执业医师考试大纲和硕士研究生招生考试大纲的要求，精编习题集，内容涵盖了基础知识点和根据各项大纲要求选择的习题和历年真题，让学生通过听课后做题，遇到问题再看书、再做题的方式，把各个知识点巩固强化。

四、教学方法的多样化

1.合理运用多媒体。

多媒体教学手段取代了传统的“一本教材，一支粉笔，一块黑板”的教学模式，实现了文字和图片的多样化，让抽象难懂理论和知识变得生动具体。由于生物化学从大分子的结构，物质代谢的反应，遗传信息的传递，都相对微观抽象，单凭借想象很难理解，运用多媒体教学，结合网络更新相关知识点完善课堂教学内容，如讲解核小体结构，将近2米长的DNA如何组装到只有数微米的细胞核中的，多次折叠是如何进行的，通过动画展示，让学生对这一过程有了深刻的认识，运用多媒体教学法获得了好的教学效果。

2.将临床实例与理论内容相结合，日常生活与理论内容相结合。

专业基础知识要服务于临床，与临床密切结合。如临床早期诊断心肌梗死的重要生化指标是对肌酸激酶2的分析，这与同工酶相联系；磺胺类药物为什么首次剂量要加倍呢？这与酶的竞争性抑制作用相联系；急性胰腺炎这一临床常见外科急腹症，就与酶原和酶原的激活知识点相联系；肝硬化肝性脑病为什么和氨的代谢相关，等等知识点，都能够将抽象难懂的生化理论与临床常见的知识联系起来，学生不再认为基础科目对于临床用处不大，他们主动去学习生物化学，认识到该科目是学好临床内容的基础。联系到日常生活的实例，学生学习的热情也增加了，知识点能够充分理解并牢固记忆。如只补充钙，而不补充维生素D3有用吗，为什么要晒太阳？这与维生素相联系；痛风的病人饮食要注意什么，这与核酸代谢有关；化妆品当中有SOD，有什么意义？这与正常机体中存在抗氧化酶有关；豆腐是怎么制作出来的？加入石膏什么作用？这与蛋白质变性有关？等等。这些临床和日常生活的实例，让学生体会到生物化学有用，没有那么抽象难懂，使学生能够带着热情、带着学习的兴趣主动去学习，去听课。

3.基于多问题教学模式。

基于问题式教学模式和多问题教学模式是近年来研究的热点。课前提出问题，在课堂讲授过程中，将问题的产生和解答融入到教学中，清晰透彻地进行讲解，课堂总结时再次回顾问题并把答案一一阐述，让学生在这样一个系统性的教学思路引导下，一步步跟随老师讲课的思路，提高学生学习兴趣和学习效果，加深对知识的理解和记忆。在讲到氨基酸代谢一章时，可以先提出几个问题作为学生上课之前的思考题，让学生可以自己查阅相关资料进行自学，如肝昏迷如何产生的？高血氨病人为什么不能用碱性肥皂水灌肠？肝硬化腹水病人为什么不能用碱性利尿药？给氨中毒病人为什么要服用谷氨酸盐？精氨酸？带着这些问题开始内容的讲授，课堂期间可以让学生展开自由讨论和交流，使学生成为真正“中心”，变被动学习为主动学习，学习的积极性得到提高，实现了教师和学生之间的良性互动模式。

篇12

文章编号：ISSN2095-6711/Z01-2016-04-0201

物理化学是高等院校药学院药学、药剂学、制药工程等专业的重要的基础课，该课程是药学院学生学习专业课，如天然药物化学、药剂学、药物分析及临床药学的化学理论基础。在另外一方面，物理化学是四大基础化学的灵魂，其理论化学的特点，决定了物理化学在化学学科的指导地位。通过物理化学学习不仅可以使已学无机化学、有机化学、分析化学知识系统化，更为药学专业课的学习提供理论基础和支撑，物理化学在普通化学基础课和药学相关专业课之间起着桥梁的作用。与化学专业物理化学教学不同，药学专业物理化学的教学不仅要让学生掌握相应的物理化学基础知识，更要让学生领悟其在药学方面的应用，达到学以致用的目的。然而，由于物理化学知识抽象、枯燥，再加上概念复杂，理论逻辑性强、公式多，公式使用有特定条件，导致教学双方都感到难度大，成了一门老师普遍感觉“难教”、学生们公认“难学”的学科。在提倡素质教育的今天，教学既要面对教学学时不断的缩减，又要应对教学内容不断增加，要想在有限的学时内完成教学任务，就必须提高单位教学质量，这是当今所有课程都不能回避的问题。如何把物理化学这门理论性强，内容枯燥抽象的课程在药学专业传授好，让学生不但领悟物理化学真谛，而且能熟练运用物理化学的知识来解决今后药学学习研究实际问题，是药学院物理化学老师的重要职责。笔者多年来一直承担药学院物理化学，根据多年教学经验，认为对于药学院物理化学教学改革可以从以下几个方面来着手进行。

一、注重课程与日常生活药学专业知识相结合，使课程“生活化”“药物化”，激发学生学习兴趣

俗话说，兴趣是最好的老师。物理化学内容特点决定了其在“教”与“学”难度的客观存在，作为教师应该从源头上阻止学生因为内容抽象枯燥使学生产生厌学的心理。为此教师教学必须从兴趣入手，引导学生喜欢并且学好这门课程。在教学中有意识的介绍物理化学与药学的相关性，不仅可以激发学生的学习积极性，而且可以提前将物理化学知识“融合”到药学专业课中去，为学生药学学习研究打下一个良好的理论基础。绪论是教材的开道引路者和灵魂，是进行教学的开场白。绪论教学将会给学生带来先入为主的影响，开场白的好坏直接关系到学生对课程的学习效果。在绪论课中，我们有意识的多列举出一些利用物理化学知识与日常生活的相关性，以及物理化学知识解决的与药学问题的实例。例如，热力学原理根本上否定“永动机”的可能性，当然也不可能存在“水变油”的伟大发明，继而展示一个利用热力学原理来分析化学药物合成路线可行性的具体实例。在相平衡章节中，介绍爱斯基摩人从海水中取冰得淡水，西安交通大学老师无意中帮助刘招华通过结晶得超纯药物，从而理解相平衡的重要性和趣味性。在化学反应速率介绍中说明衰变与药品保质关系。日常生活电化学，手机充电指示的是什么，浓度和电池电动势关系，能斯特方程怎么联系浓度和电势。界面现象，提问学生日常生活中水在荷叶玻璃上不同行为，介绍荷花自洁效应，展示现在药瓶疏水处理，以及输油输水管道变革。介绍胶体分散系统在药剂学中具有重要作用，使学生了解到通过减小粒径达到提高药物的溶解速度及溶解度可能性与现实性，让学生认识通过把药物制成微囊或微球等微粒分散体系，可以达到延长药物在体内的作用时间，减少剂量，降低毒副作用的效果。进一步展示利用物理化学的知识指导药物剂型的制备和改良，让学生真正意识到物理化学作为基础课程，与他们药学专业课有着盘根错节的联系，自然就会有更大的的意愿和动力来主动学习。在教学过程中也要抓住物理化学作为理论化学的特点，有意识的联系无机、有机、分析的知识。如电导滴定可以和无机中酸碱滴定区别联系，讲解蒸汽压与压强关系时，可以引申出减压蒸馏，水蒸气蒸馏，能斯特方程对应分析中电分析知识，实验室中pH计的使用。这样可以深入浅出，引导学生积极参与思考讨论，达到巩固已学知识，掌握新知识的目的。

二、传统教学与多媒体相结合，教学手段“多样化”“灵活化”

多媒体课件具有传递视听信息量大以及化静为动的特点，可以把教学内容生动形象的展示出来。利用多媒体的可以把原本枯燥并且难以理解的理论知识生动直观的表现出来，增强学生理解并且调动学生学习的积极性。多媒体也为教师节省板书绘图的时间，加快了知识点的讲授速度，增大课堂教学的信息量创造条件。物理化学很多知识很抽象，难以理解，如可逆过程，相平衡移动等内容。利用PowerPoint和Flash制成生动的动画，不仅可以增强了学生的学习兴趣。更让一些抽象模糊或需学生想象的内容现象变得形象生动，有利于突破教学难点，创造出最佳的学习环境和最好的教学效果。当然由于药学特点，我们不能过分贪大贪多，我们必须精简理论推导，在课件内容及制作的力求创新，突出药学专业特点，注重药学知识的介绍，使授课内容更加丰富多彩。同时,我们指导学生利用网络资源进行学习，把教师获得知识和信息的渠道与学生共享，给学生提供更多的获取知识的方式和渠道，激发学生自主学习的热情，把学生置于一种动态、开放和多元的学习环境中，形成以学生为主体的教学模式。教学中过渡依靠多媒体会出现学生不思考或来不及思考的情况，特别对物理化学这种非常抽象的课程，很多知识逻辑性强，如果一味强调多媒体，一带而过，学生很多问题根本来不及思考，只会被动的接收，对公式原理不能有自己的理解，甚至相关知识讲解如同过眼烟云，达不到预期的效果，学生没有积极参与思考的物理化学教学必将是失败的物理化学教学。依据我们的经验传统教学手段不能丢弃。多媒体教学一定要结合实际，不能是教学的全部，否则可能适得其反。所以传统提问式教学不能省略，循序渐进引导学生分析问题不能被快餐式多媒体完全代替，板书的功能不能矮化。教学中需有计划的安排案例，引导学生进行讨论，充分调动学生积极性，这都是多媒体教学不能替代的。为此教师必须认真钻研教材，精心安排教学方式，使学生在思考中学习。

三、理论实践相结合，挖掘学生新潜力，培养学生动脑动手能力

实验教学是培养学生独立解决问题能力的主要途径，是理论联系实践的重要培训基地。不言而喻，实验教学是培养学生动手能力和科研思维的一个非常重要的环节。在实验中培养学生的主动性、探索性和创造性是实验课教学的重要目标。我们在不改变教学内容的前提下，改变教学模式，把传统实验改造成设计性研究性实验。让学生根据实验题目自己查文献，并写出相应的实验方案，为此学生必须理论联系实际，吃透文献和课堂理论知识。在老师检查修改批准方案后，学生才能进行实验操作，并严格依据实验结果撰写实验报告，完成相应的实验。在教学过程中我们加强实验过程的监控，做到及时发现解决问题，认真检查每个学生实验完成的情况，并且通过原始记录的确认达到杜绝抄袭实验报告的目的。通过卓有成效的实践，学生端正了对实验课的态度，动手能力和解决问题的能力都有所提高，同时也培养了学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。学生在实验操作过程中会遇到各种各样的问题，教师要及时帮助学生解决实验课教学中遇到的问题。使学生真正参与科学问题,通过具体的实验操作及解决和分析实验过程中遇到的实际问题对这门课程产生切身体会，从而激发学生的学习兴趣和科研兴趣,达到提高教学质量的目的。

四、考试成绩与平时成绩相结合，平时考核方式多样化

依据学校规定，平时30%，考试卷面70%。学生平时的努力是考试的基础和保证，为此我们非常注重平时成绩，把平时成绩分为作业，课堂提问，课堂测验、专题讨论多个部分，有目的的激发学生竞争意识，认知对待每次作业、提问和讨论。期末考试命题题型多样化，内容上结合物理化学发展的实际，减少死记硬背的知识，强调知识的运用，不仅考核公式概念的基本运用，更要考查学生利用所学知识解释实际自然现象的能力，真正做到活学活用。

五、结束语

物理化学是药学专业一门重要也是比较难学的专业基础课，为了让药学院的学生更好地了解和掌握物理化学的知识，必须完善教学模式和方法，以兴趣为切入点，联系专业，联系其他学科，深入浅出，充分发挥学生的主体、教师的主导地位。教学方法上要注重开放式、研讨式和探索式，只有这样，教师与学生才能在教学互动过程中融为一体，才能有效地提高教学质量与效果，使学生的综合能力得到全方面发展。

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