關(guān)于《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)》教學(xué)模式的探討

1、    關(guān)于結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)教學(xué)模式的探討    殷科+張爽+李益龍摘要：結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)為地質(zhì)學(xué)類專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門理論性及實踐性都比較強的課程。筆者從課程設(shè)計、教學(xué)方法及考核方式等三個方面，對結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)這門課程的教學(xué)模式進行了深入討論及研究，提高了學(xué)生學(xué)習的積極性及主動性，獲得了較好的教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)；教學(xué)模式；教學(xué)效果：g642.0 文獻標志碼：a ：1674-9324（2017）27-0158-03結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)是地質(zhì)學(xué)、材料學(xué)及寶石學(xué)等專業(yè)本科及專業(yè)生的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)好巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、材料學(xué)及寶石學(xué)等課

2、程的基礎(chǔ)。結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)分為結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)等兩個部分，結(jié)晶學(xué)以晶體為研究對象，主要研究晶體的對稱規(guī)律，研究的是晶體的共同規(guī)律；礦物學(xué)以礦物晶體為研究對象，主要研究各具體礦物晶體的成分、形態(tài)、物理性質(zhì)、成因特點等。因此，結(jié)晶學(xué)部分具有抽象性和邏輯性較強的特點，而礦物學(xué)具有經(jīng)驗性和具體性的特點。另外，結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)這門課程也比較枯燥，并且難度也比較大，導(dǎo)致學(xué)生們對這門興趣并不是特別濃厚。因此，各大高校的教師們在結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)的教學(xué)方法及改革方面做出了一系列有益的探討及研究。中國地質(zhì)大學(xué)巖礦系礦物教學(xué)團隊配備有從事結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)教學(xué)多年的資深教授及后備年輕教師，筆者借此機會跟廣大同行分享下本教學(xué)團隊

3、在教學(xué)過程中的感受和心得。一、課程設(shè)計的合理化中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）巖礦系將結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)主要分為3個知識模塊：（1）結(jié)晶學(xué)部分，以晶體對稱晶體定向單形和聚形為主線系統(tǒng)介紹晶體的宏觀對稱理論，簡要介紹晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱及晶體化學(xué)、晶體生長的基礎(chǔ)知識；（2）礦物學(xué)通論部分，介紹礦物的化學(xué)成分、形態(tài)、物理性質(zhì)、地質(zhì)形成條件及礦物鑒定的基礎(chǔ)知識；（3）礦物學(xué)各論部分，以礦物的晶體化學(xué)分類為主線，分別介紹各大類/類/亞類/族/種的共同規(guī)律及常見礦物的具體鑒定特征。本系礦物學(xué)教學(xué)團隊目前采用的教材是趙珊茸教授主編的結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)（2006），這本教材于2002年被教育部評為“普通高等教育十五國家級規(guī)劃教材

4、”，此后在趙珊茸教授的主持下進行過多次修訂和改版。在以趙珊茸教授為首的教學(xué)團隊的不懈努力下，此門課程在2006被評為“國家級精品課程”。不少高校的結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)課時數(shù)都在120以上，而目前均在總課時壓縮為80100課時。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）巖礦系教研室當前設(shè)置的總課時數(shù)為80，分為室內(nèi)理論講授（36學(xué)時）和室內(nèi)實踐教學(xué)（44學(xué)時）。本系團隊采用理論和實踐教學(xué)相結(jié)合的方法進行此門課程的教授，實踐課的課時稍高于理論課，使學(xué)生在掌握結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)的基本理論和原理的基礎(chǔ)上，進一步通過模型和礦物標本的實踐強化所學(xué)的知識點。此外本系教學(xué)團隊還制定了嚴格、具體的教學(xué)方案，不僅詳細說明了每章每節(jié)的教學(xué)重點及教

5、學(xué)目標，還對各大知識點的講授時間進行了嚴格的規(guī)定。二、教學(xué)方法的改進由于結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)這門課程難度比一般專業(yè)課大很多，而且內(nèi)容都比較枯燥，采取傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)可能會導(dǎo)致學(xué)生的興趣度不高，很難培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習的習慣；如果學(xué)生不主動去學(xué)習，單靠老師單向給學(xué)生“灌輸”知識，教學(xué)效果肯定不會太好。因此，必須改進教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習的興趣。1.采用“啟發(fā)式”的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中可以時不時給學(xué)生提出一些探索性的問題，讓學(xué)生先獨立思考并展開討論，進一步引導(dǎo)學(xué)生自主獲取答案，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣。比如說講到剛玉這種礦物時，可以向?qū)W生發(fā)問：與剛玉對應(yīng)的寶石品種有哪些呢？如果學(xué)生知道有紅寶石和藍寶石

6、，就可以接著給學(xué)生展示精美的紅寶石和藍寶石的圖片，同時告知紅寶石和藍寶石顏色形成機制；如果學(xué)生回答不上來，可以一步一步引導(dǎo)學(xué)生獲取正確的答案，再展示精美圖片及解釋顏色形成機制。如果每次講到某種礦物，就單刀直入地講解其性質(zhì)和鑒定特征，會讓學(xué)生感到十分乏味。但提到與礦物聯(lián)系十分緊密的寶石，學(xué)生們肯定會表現(xiàn)出濃厚的興趣。這個時候，可以趁熱打鐵，講授一下剛玉的鑒定特征及成因，學(xué)生們一定會興趣滿滿的。因為以后在野外自己挖到一顆礦物晶體，說不定就是價值連城的紅寶石或藍寶石。這種小小的互動不僅營造了師生和諧的氣氛，不知不覺中讓學(xué)生深刻地記住了教學(xué)的知識點。2.重視實踐課的教學(xué)。由于結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)理論課總體來

7、說還是太抽象，學(xué)生們很難深刻地理解一些知識點，所以需要通過實踐課來進一步加深理解。在上實踐課的時候，盡量把講課的時間控制在15分鐘以內(nèi)，簡要講述一下實習內(nèi)容、實習目的及操作方法等，講解結(jié)束之后讓學(xué)生獨立進行結(jié)晶學(xué)模型或礦物標本的實習，期間隨時關(guān)注學(xué)生們實踐課中遇到的問題，及時對其進行輔導(dǎo)。目前，本教學(xué)團隊都是采用分組進行結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)的實習，在實習課期間組內(nèi)同學(xué)都是可以先互相討論。如果組內(nèi)討論都無法解決問題，可以舉手向老師進行求助指導(dǎo)。如在尋找結(jié)晶學(xué)模型的對稱型實踐時，剛開始學(xué)生們很難發(fā)現(xiàn)模型對稱型的規(guī)律，也無法保證結(jié)果的正確性。這個時候可以讓學(xué)生們自己獨立去“糾結(jié)”一番，而后可以具體模型為例

8、教授學(xué)生們?nèi)绾斡挚煊譁实貙ふ覍ΨQ型。下面以四方雙錐為例：（1）尋找對稱要素的順序：對稱中心對稱軸對稱面或?qū)ΨQ中心對稱面對稱軸；（2）具有對稱中心模型的特征（對應(yīng)的面反向平行、同形等大）；（3）對稱軸常出現(xiàn)的位置（角頂或面的中心）；（4）對稱面常出現(xiàn)的位置（平分晶面或棱）；（5）檢查所尋找對稱要素的正確性（利用對稱要素組合定理去驗證）；（6）正確地書寫對稱型（對稱軸對稱面對稱中心）。最后，找出四方雙錐的對稱型為l44l25pc。晶體的宏觀對稱是整個結(jié)晶學(xué)最基本、最核心的內(nèi)容，學(xué)生們只有通過實踐課熟練掌握尋找對稱型的正確方法，才能為后續(xù)晶體的定向、單形聚形分析及晶體的微觀對稱等章節(jié)打下堅實的基礎(chǔ)。

9、礦物學(xué)部分的實習更需要經(jīng)驗的積累，在礦物通論部分必須要求學(xué)生們熟練掌握礦物的形態(tài)（單體及集合體的形態(tài)）及各種物理性質(zhì)（光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)及其他物理性質(zhì)）的觀察及描述方法。這樣在礦物學(xué)各論部分的未知鑒定中，學(xué)生們才能通過對比礦物的各項特征，準確地鑒定出未知礦物及區(qū)分相似礦物。首先也得讓學(xué)生們獨立去觀察和描述，發(fā)現(xiàn)有問題的時候再及時輔導(dǎo)。以硫化物礦物為例，像辰砂、雌黃、雄黃等礦物僅憑借顏色就可以快速識別出來；但像方鉛礦、輝鉬礦及輝銻礦等相似礦物，只憑借顏色和光澤卻很難區(qū)分開來。這時我們得教授學(xué)生從其他特征進行區(qū)分，如形態(tài)、條痕及解理等特征，從下表中我們明顯可以看出鉛礦、輝鉬礦及輝銻礦在形態(tài)和解理特

10、征上有明顯的區(qū)別。其中，輝鉬礦由于硬度較低，會有污手的現(xiàn)象。因此，在礦物鑒定的過程中，我們需要教授學(xué)生通過典型特征識別出特征礦物，通過某些礦物特征的差異性區(qū)分相似礦物。 總之，實踐課一定要先讓學(xué)生去獨立摸索結(jié)晶學(xué)模型或礦物標本的規(guī)律，形成自己的獨有的、正確的解決實踐任務(wù)的思維和方法，在期間進行科學(xué)合理的輔導(dǎo)，而不是簡簡單單地告知答案。同時，每堂實習課都會要求學(xué)生完成一定量的作業(yè)，進一步加深學(xué)生們對理論課及實踐課知識的理解。3.重視課外輔導(dǎo)及答疑。在每堂課結(jié)束后，學(xué)生們或多或少會對某些知識點存在疑問。因此，必須對學(xué)生進行及時的課外輔導(dǎo)。如可以建立qq群或微信群，在線及時解決學(xué)生們在理論課上的疑難

11、點。同時，也可以通過qq群或微信群給學(xué)生提前告知下次理論課的教學(xué)內(nèi)容、目的及內(nèi)容，讓學(xué)生們提前預(yù)習相關(guān)知識。這樣，學(xué)生們在學(xué)習新的章節(jié)時會更加輕松，產(chǎn)生的疑問也會更少。同時，每周可以定期開放實驗室，讓學(xué)生們?nèi)?fù)習或預(yù)習實踐標本，在現(xiàn)場對學(xué)生們在實踐中碰到的問題進行答疑。如學(xué)生們對聚形分析的步驟不大清楚，可以典型模型為例，給學(xué)生詳細講解聚形分析的步驟及方法。通過以上途徑及時對學(xué)生們進行輔導(dǎo)，不僅能讓學(xué)生們消除各章節(jié)的疑問，也能讓教師的教學(xué)變得更加輕松。但這種課外輔導(dǎo)比較耗時，需要根據(jù)學(xué)生們掌握知識的情況合理安排時間和頻率。4.改進多媒體教學(xué)。傳統(tǒng)的教學(xué)手段采用黑板板書的方式向?qū)W生傳授知識，這種教

12、學(xué)手段顯然不適用于結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)這門課程。首先，這種教學(xué)手段所傳達的信息量遠遠不能滿足現(xiàn)代教學(xué)的要求；再者，這門課程教學(xué)過程中所涉及的立體模型和礦物標本太多。因此，結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)需采用以多媒體為主，并結(jié)合傳統(tǒng)黑板板書的方式向?qū)W生們展示課程內(nèi)容。多媒體展示過程中不僅需要傳統(tǒng)的二維圖片，還需要有三維動畫的展示，這些動畫能使教學(xué)內(nèi)容更加生動，便于學(xué)生理解。本教學(xué)團隊主要在結(jié)晶學(xué)部分使用三維動畫較多，如在晶體測量與投影、晶體宏觀對稱、晶體定向和結(jié)晶學(xué)符號、晶體生長簡介及晶體化學(xué)簡介等章節(jié)普遍使用了3ds max制作的三維動畫。這些三維動畫的加入使抽象的結(jié)晶學(xué)變得更加直觀，讓學(xué)生們更容易接受和理解。同時

13、，這些三維動畫也加入到了而且這些動畫也加入到中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）制作的國家精品課程結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)的網(wǎng)絡(luò)教程中，增加了電子教案的可讀性和趣味性。因此，結(jié)晶學(xué)電子教案的制作人肖平老師獲得中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教務(wù)處頒發(fā)的優(yōu)秀電子教案獎。5.適當開展“第二課堂”教學(xué)。因為室內(nèi)教學(xué)不管是理論教學(xué)還是實踐教學(xué)，都是較為枯燥的，如果把學(xué)生拉到教室外去真刀實槍地看一些學(xué)生感興趣的東西，也能在很大程度上提高學(xué)生們學(xué)習結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)的積極性。在我們學(xué)校附近有一個比較綜合的實習場所，那就是中國地質(zhì)大學(xué)逸夫博物館（國家4a級旅游景區(qū)）。這里有地球奧秘、生命起源與進化、礦物巖石、珠寶玉石、礦產(chǎn)資源等五個地學(xué)類展廳，不僅

14、可以欣賞“多姿多彩的石頭”和精美絕倫的寶玉石，同時還可以了解地球46億年的滄桑歷史。館內(nèi)巖石、礦物及寶石標本十分齊全，是開展“第二課堂”實踐教學(xué)的絕佳場所，在講授礦物學(xué)部分的時候可以抽出2節(jié)課的時間帶學(xué)生去博物館看看礦物和寶石標本，同時給大家簡單介紹下巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖等3大巖的分類及成因。博物館的礦物標本很多都是精美的，在野外也不是特別常見，這般美麗的礦物標本會讓學(xué)生深刻感受到礦物的魅力和大自然的鬼斧神工。如礦物展廳有美麗的螢石晶簇、水晶晶簇、方解石晶簇等，在學(xué)生觀賞礦標的過程中，可以給他們講授這些常見礦物的鑒別特征及晶簇的成因。寶石展廳有不少名貴的寶石品種，如祖母綠、海藍寶石、紅（藍）

15、寶石、貓眼、鉆石等，在此可以給學(xué)門講解祖母綠、海藍寶石和綠柱石的關(guān)系，講解紅（藍）寶石與剛玉的關(guān)系，講解貓眼與金綠寶石的關(guān)系，講解鉆石和金剛石的關(guān)系。在學(xué)生們欣賞精美礦物標本和名貴寶石的過程中，不僅讓學(xué)生們了解到礦物原來也可以長得如此美麗，也能讓他們了解到寶石也是礦物打磨出來的，更重要的是能在學(xué)生們興趣高漲的時候講授與之相關(guān)的知識，讓他們更深刻地掌握相關(guān)的礦物學(xué)及寶石學(xué)知識。我們教學(xué)團隊在前期開展過幾次這樣的“第二課堂”教學(xué)，學(xué)生們表現(xiàn)出了極大的熱情，也取得了很理想的教學(xué)效果。這樣既讓學(xué)生大飽眼福又能深刻收獲知識的“第二課堂”教學(xué)，以后也將繼續(xù)開展下去。6.定期開展教學(xué)方法討論會。各位教師在從

16、事結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)這本課程的教學(xué)過程中，都積累了屬于自己的教學(xué)方法，可以通過開展教學(xué)方法討論會的方式吸取他人的長處，改進自身的教學(xué)方法及教學(xué)手段，也可以通過教學(xué)方法討論會就一些知識點的講解方式進行深入討論。另外，在教學(xué)過程中也會碰到學(xué)生提出意想不到的問題，可以在討論會上提出來集體討論，給學(xué)生一個滿意的答案。再者，年輕老師由于在此門課程上的教學(xué)經(jīng)驗及方法上還存在一定的欠缺，因此，教學(xué)團隊成員會定期觀摩年輕教師的理論課或?qū)嵺`課，并于課堂結(jié)束提出有益的意見，以便改善年輕教師的教學(xué)技巧。這種“以老導(dǎo)新”的交流方式讓年輕教師受益匪淺，讓老一輩資深教授的教學(xué)方法及經(jīng)驗得到了有效的傳承。三、考核方式的合理化結(jié)

17、晶學(xué)及礦物學(xué)屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程，目前筆者采用理論考試占50%，實踐考試占30%，實踐作業(yè)占20%的成績計算方式（本教學(xué)團隊各位教師會根據(jù)本班實習情況調(diào)整相應(yīng)的權(quán)重）。為了提高學(xué)生們主動學(xué)習的積極性，筆者鼓勵學(xué)生們走上講臺講授理論課，講課者給予額外的加分。如果有時理論考試或?qū)嵺`考試難度較大時，會根據(jù)實際情況將理論考試和實踐考試的比重適當進行調(diào)整。近幾年的教學(xué)效果顯示，這種考查方式不僅保證了學(xué)生們對基礎(chǔ)理論知識的掌握，也確保了學(xué)生們的實踐操作能力，同時也可通過實踐作業(yè)考察學(xué)生們的學(xué)習態(tài)度。四、討論及結(jié)果結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)是一門理論性及實踐性均較強的課程，必須采取理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生們的動

18、手能力及分析問題和解決問題的能力。因此，必須貫徹理論課及實踐課都要“兩手抓”的思想，不能顧此失彼；在教學(xué)過程中，一定要注重激發(fā)學(xué)生們主動學(xué)習的積極性，把“灌輸式”的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”的主動學(xué)習方式。同時，從事教學(xué)的各位教師需要彼此多分享教學(xué)方法和經(jīng)驗，共同提高個人的教學(xué)技巧。總之，結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)教學(xué)模式的探索是高等教育改革中一項重要的內(nèi)容，只有建立完備的課程體系、合適的教學(xué)方法及合理的考核方式，不斷探索出適應(yīng)新時代的教學(xué)模式，才能為現(xiàn)代社會培養(yǎng)出實用的綜合性地質(zhì)類人才。參考文獻：1馮娟萍.“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”教學(xué)實踐及探索j.陜西教育：高教版，2013，（09）：58-59.2趙虹，黨犇.“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)改革研究j.中國地質(zhì)教育，2012，21（2）：79-81.3王佳，劉虹利.結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)自主性實驗教學(xué)方法探索j.教育教學(xué)論壇，2016，（09）：242-243.abstract："crystallography and mineralogy" for geology specialty core courses，is a theory and practice are strong courses. the author from the 3 aspects of curriculum design，teaching methods an