摘要：《炼焦学》是讲述炼焦化学产品安全可控生产、炉型设计、应用科学研究等理论知识的学科，其对培养炼焦学人才、推动炼焦和钢铁冶金的革新起着重要作用。但是，现有教学模式存在一定不足，主要表现在：与其他化学基础课程联系不紧密、最重要的焦炉结构抽象且复杂导致学生学习积极性差、交叉学科最新研究动向不明确导致欠缺创新性思维培养。针对上述关键问题，笔者经长期教学实践提出“渗透教学法”的教学模式，旨在揭示炼焦学与四大基础化学的内在联系、剖析农村常用“土炕”结构与复杂现代焦炉的共性设计思想、明确本领域研究方向交叉学科的渗透内容，最终提高学生快乐学习的积极主动性，以培养新型炼焦人才。
　　关键词：炼焦学；炉型结构；煤化工发展前沿；四大基础化学；创新精神
　　中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）11-0033-02
　　一、前沿
　　《炼焦学》是煤化工专业的一门必修专业主干课，是指配合煤在隔绝空气条件下在焦炉内高温加热1000℃左右，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等过程得到焦炭，并在整个加热过程释放气态化学产品和焦炉煤气；主要传授给学生炼焦化学产品安全可控生产、炉型设计、应用科学研究所必备的基础理论知识。[1-4]焦炭在钢铁冶炼过程中起着支撑骨架、供碳剂、碳还原剂、疏松骨架的重要作用。而焦炭质量的优化将显著推进冶金行业技术革新进程。因此培养适合新时代发展的炼焦人才尤为关键，其对开展炼焦和钢铁冶金领域的合作研究发挥着重要作用。但是因该课程知识点具有零散、抽象、概括性强等特点[3-7]，而使传统炼焦学教学存在以下问题：①与其他化学基础课程的联系不足，难以触类旁通；②最重要的焦炉结构抽象且复杂，较难与生活中相似实例结合，导致学习积极性差；③交叉学科最新研究动向有待进一步明确，不利于激发学生投身煤化工的热情。针对上述该课程实践教学过程中的关键问题，本论文试行“渗透教学法”的教学改革新思路，旨在揭示炼焦学与四大基础化学的内在联系、剖析生活中农村常见的“土炕”结构与复杂新型焦炉的共性设计思想、明确本领域研究发展方向和能源微纳米材料交叉学科的渗透内容，最终提高学生快乐学习的浓厚兴趣，以培养新型炼焦人才。
　　二、《炼焦学》与四大基础化学“渗透”内容的分析
　　研究鉴于《炼焦学》知识零散的特点，教师可引入学生已学过的“四大基础化学”（有机化学、物理化学、无机化学和分析化学）的相关知识，让同学们体会到专业课与基础课是相互关联、渗透的，便于学生以点代面、触类旁通地把握知识脉络。从“四大基础化学”的知识结构来看，有机化学能解释《炼焦学》中高温化学反应中化学键的断裂与重组问题；物理化学的化学热力学/动力学能诠释炭化室内配煤炼焦的化学反应程度、方向及速率问题；无机化学的元素周期性认识规律可指导焦炭灰分物质流、化产回收的脱硫与脱氮的化学反应问题；分析化学的仪器分析主导着炼焦学课程中焦炭的物理和化学性质的精准分析测试表征。因此，《炼焦学》课程中合理穿插“四大基础化学”的内容将加深学生基础理论的理解，有效解决当前教学过程上遇到的部分问题。实践表明，这种新颖的“渗透教学法”在实践教学中效果明显。
　　三、“炼焦与生活同在”教学思路的渗透研究
　　炼焦炉结构章节是炼焦学课程中的最重要部分，教学目的在于让学生掌握炼焦生产所需的焦炉结构和功能；同时引入现代新型焦炉焦炉大型化、高效化的技术革新内容。这些因素都给讲授结构复杂的焦炉章节带来了巨大挑战。因此，如何深化炼焦学中焦炉结构的教学改革，将抽象深奥的理论内容变得具体化、形象化，从而提高课堂趣味性、启发学生的发散型创新思维至关重要。基于以上考虑，笔者将农村普遍使用的火炕结构与炼焦炉的设计思想进行对比（图1），采用“渗透教学法”让学生来悉心体会“炼焦与生活同在”的奥妙。我国北方农村常用的灶连炕系统（土炕）主要由灶台、炕体及烟囱三部分构成（图1a）[8]，具有适用范围广、成本低廉、节约能源的优点；其具有如下特征：①灶台的灶膛内将农作物秸秆点火燃烧产生热量和烟气，通过间接加热方式加热锅以烹饪味道独特、回味无穷的农家菜肴；②秸秆燃烧时的高温烟气在炕体缓慢流动，使携带的废热有效传递给炕体实体部分而实现热能充分利用，这既可给居室在寒冷冬季带来温暖，又可提供供人休息的舒适炕面；③散热降温后的烟气最后经炕尾墙体内连接的烟囱排入大气，而形成乡村的袅袅炊烟。
　　就现代焦炉而言，其结构与土炕的设计理念极为相似。焦炉结构同样具有间接加热的燃烧室、废热充分利用的燃烧室火道和给气体加热的蓄热室、提供热浮力的烟囱（图1b）。可见，土炕砌筑理念与焦炉的设计思想具有异曲同工之妙；只不过现代新型焦炉更为复杂、且需要考虑结构优化和热工评定。这种将常见农村土炕与焦炉结构相结合的教学模式不仅能充分调动学生课堂积极性和想象力，还利于加深对焦炉的理解和记忆、对培养学生创新能力具有积极意义。
　　四、前沿新型储能材料引入“渗透教学法”推动炼焦新型人才培养
　　炼焦还与普遍应用的新型储能电池材料息息相关。炼焦下游产品功能化是提高化学产品回收率、提高煤化工产品深加工的重要途径。中间相炭微球就是化学产品回收工段提取的一种新型功能储能炭材料[9]，其以热处理煤焦油沥青的稠环芳烃化合物在聚合过程中形成中间相小球体，然后采用热离心分离法将生成规整尺寸的中间相小球体从母液中有效分离出来，再经热处理工艺制得目标产物。中间相炭微球是新型能源材料的重要成员，在锂离子电池领域发挥着重要作用。中间相炭微球作为锂离子二次电池负极材料，使得锂离子电池在安全性和循环性能上有了大幅度的提高，还表现出较低的不可逆容量和良好的循环稳定性，为正极材料容量的有效释放保驾护航[10]。可见，我们以煤化工为背景、紧密围绕中间相炭微球在高效储能领域可开展系列教学和研究工作；这种新型炭材料在低成本规模可控制备、科学分析表征及新型应用性能开发等方面仍有很大提升空间。通过上述炼焦学与前沿科技相结合，可开拓学生视野、提高学生学习兴趣、激励同学以后投身煤化工基础和应用研究的热情。