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(shí)踐性都比較強(qiáng)的課程。筆者從課程設(shè)計(jì)、教學(xué)方法及考核方式等三個(gè)方面，對(duì)結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)這門課程的教學(xué)模式進(jìn)行了深入討論及研究，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及主動(dòng)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(xiàn)標(biāo)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(gè)部分，結(jié)晶學(xué)以晶體為研究對(duì)象，主要研究晶體的對(duì)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(duì)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(diǎn)等。因此，結(jié)晶學(xué)部分具有抽象性和邏輯性較強(qiáng)的特點(diǎn)，而礦物學(xué)具有經(jīng)驗(yàn)性和具體性的特點(diǎn)。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(duì)這門興趣并不是特別濃厚。因此，各大高校的教師們?cè)诮Y(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(guó)地質(zhì)大學(xué)巖礦系礦物教學(xué)團(tuán)隊(duì)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(jī)會(huì)跟廣大同行分享下本教學(xué)團(tuán)隊(duì)

3、在教學(xué)過程中的感受和心得。一、課程設(shè)計(jì)的合理化中國(guó)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(gè)知識(shí)模塊：（1）結(jié)晶學(xué)部分，以晶體對(duì)稱晶體定向單形和聚形為主線系統(tǒng)介紹晶體的宏觀對(duì)稱理論，簡(jiǎn)要介紹晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱及晶體化學(xué)、晶體生長(zhǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)；（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(shí)；（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(tuán)隊(duì)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(píng)為“普通高等教育十五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材

4、”，此后在趙珊茸教授的主持下進(jìn)行過多次修訂和改版。在以趙珊茸教授為首的教學(xué)團(tuán)隊(duì)的不懈努力下，此門課程在2006被評(píng)為“國(guó)家級(jí)精品課程”。不少高校的結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)課時(shí)數(shù)都在120以上，而目前均在總課時(shí)壓縮為80100課時(shí)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）巖礦系教研室當(dāng)前設(shè)置的總課時(shí)數(shù)為80，分為室內(nèi)理論講授（36學(xué)時(shí)）和室內(nèi)實(shí)踐教學(xué)（44學(xué)時(shí)）。本系團(tuán)隊(duì)采用理論和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的方法進(jìn)行此門課程的教授，實(shí)踐課的課時(shí)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(jìn)一步通過模型和礦物標(biāo)本的實(shí)踐強(qiáng)化所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。此外本系教學(xué)團(tuán)隊(duì)還制定了嚴(yán)格、具體的教學(xué)方案，不僅詳細(xì)說明了每章每節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)及教

5、學(xué)目標(biāo)，還對(duì)各大知識(shí)點(diǎn)的講授時(shí)間進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。二、教學(xué)方法的改進(jìn)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(huì)導(dǎo)致學(xué)生的興趣度不高，很難培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣；如果學(xué)生不主動(dòng)去學(xué)習(xí)，單靠老師單向給學(xué)生“灌輸”知識(shí)，教學(xué)效果肯定不會(huì)太好。因此，必須改進(jìn)教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)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(shí)不時(shí)給學(xué)生提出一些探索性的問題，讓學(xué)生先獨(dú)立思考并展開討論，進(jìn)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(xí)的興趣。比如說講到剛玉這種礦物時(shí)，可以向?qū)W生發(fā)問：與剛玉對(duì)應(yīng)的寶石品種有哪些呢？如果學(xué)生知道有紅寶石和藍(lán)寶石

6、，就可以接著給學(xué)生展示精美的紅寶石和藍(lán)寶石的圖片，同時(shí)告知紅寶石和藍(lán)寶石顏色形成機(jī)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(jī)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(huì)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(huì)表現(xiàn)出濃厚的興趣。這個(gè)時(shí)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(huì)興趣滿滿的。因?yàn)橐院笤谝巴庾约和诘揭活w礦物晶體，說不定就是價(jià)值連城的紅寶石或藍(lán)寶石。這種小小的互動(dòng)不僅營(yíng)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(shí)點(diǎn)。2.重視實(shí)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(shí)點(diǎn)，所以需要通過實(shí)踐課來進(jìn)一步加深理解。在上實(shí)踐課的時(shí)候，盡量把講課的時(shí)間控制在15分鐘以內(nèi)，簡(jiǎn)要講述一下實(shí)習(xí)內(nèi)容、實(shí)習(xí)目的及操作方法等，講解結(jié)束之后讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行結(jié)晶學(xué)模型或礦物標(biāo)本的實(shí)習(xí)，期間隨時(shí)關(guān)注學(xué)生們實(shí)踐課中遇到的問題，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行輔導(dǎo)。目前，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)都是采用分組進(jìn)行結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)的實(shí)習(xí)，在實(shí)習(xí)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(jìn)行求助指導(dǎo)。如在尋找結(jié)晶學(xué)模型的對(duì)稱型實(shí)踐時(shí)，剛開始學(xué)生們很難發(fā)現(xiàn)模型對(duì)稱型的規(guī)律，也無法保證結(jié)果的正確性。這個(gè)時(shí)候可以讓學(xué)生們自己獨(dú)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?zhǔn)地尋找對(duì)稱型。下面以四方雙錐為例：（1）尋找對(duì)稱要素的順序：對(duì)稱中心對(duì)稱軸對(duì)稱面或?qū)ΨQ中心對(duì)稱面對(duì)稱軸；（2）具有對(duì)稱中心模型的特征（對(duì)應(yīng)的面反向平行、同形等大）；（3）對(duì)稱軸常出現(xiàn)的位置（角頂或面的中心）；（4）對(duì)稱面常出現(xiàn)的位置（平分晶面或棱）；（5）檢查所尋找對(duì)稱要素的正確性（利用對(duì)稱要素組合定理去驗(yàn)證）；（6）正確地書寫對(duì)稱型（對(duì)稱軸對(duì)稱面對(duì)稱中心）。最后，找出四方雙錐的對(duì)稱型為l44l25pc。晶體的宏觀對(duì)稱是整個(gè)結(jié)晶學(xué)最基本、最核心的內(nèi)容，學(xué)生們只有通過實(shí)踐課熟練掌握尋找對(duì)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(duì)稱等章節(jié)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

9、礦物學(xué)部分的實(shí)習(xí)更需要經(jīng)驗(yàn)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(duì)比礦物的各項(xiàng)特征，準(zhǔn)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(dú)立去觀察和描述，發(fā)現(xiàn)有問題的時(shí)候再及時(shí)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(shí)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(shí)我們得教授學(xué)生從其他特征進(jìn)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(huì)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(shí)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(shí)踐課一定要先讓學(xué)生去獨(dú)立摸索結(jié)晶學(xué)模型或礦物標(biāo)本的規(guī)律，形成自己的獨(dú)有的、正確的解決實(shí)踐任務(wù)的思維和方法，在期間進(jìn)行科學(xué)合理的輔導(dǎo)，而不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地告知答案。同時(shí)，每堂實(shí)習(xí)課都會(huì)要求學(xué)生完成一定量的作業(yè)，進(jìn)一步加深學(xué)生們對(duì)理論課及實(shí)踐課知識(shí)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(huì)對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)存在疑問。因此，必須對(duì)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的課外輔導(dǎo)。如可以建立qq群或微信群，在線及時(shí)解決學(xué)生們?cè)诶碚撜n上的疑難

11、點(diǎn)。同時(shí)，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(xí)相關(guān)知識(shí)。這樣，學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)新的章節(jié)時(shí)會(huì)更加輕松，產(chǎn)生的疑問也會(huì)更少。同時(shí)，每周可以定期開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生們?nèi)?fù)習(xí)或預(yù)習(xí)實(shí)踐標(biāo)本，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)學(xué)生們?cè)趯?shí)踐中碰到的問題進(jìn)行答疑。如學(xué)生們對(duì)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(xì)講解聚形分析的步驟及方法。通過以上途徑及時(shí)對(duì)學(xué)生們進(jìn)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(shí)，需要根據(jù)學(xué)生們掌握知識(shí)的情況合理安排時(shí)間和頻率。4.改進(jìn)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(shí)，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(dá)的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(biāo)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(dòng)畫的展示，這些動(dòng)畫能使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)，便于學(xué)生理解。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要在結(jié)晶學(xué)部分使用三維動(dòng)畫較多，如在晶體測(cè)量與投影、晶體宏觀對(duì)稱、晶體定向和結(jié)晶學(xué)符號(hào)、晶體生長(zhǎng)簡(jiǎn)介及晶體化學(xué)簡(jiǎn)介等章節(jié)普遍使用了3ds max制作的三維動(dòng)畫。這些三維動(dòng)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(shí)

13、，這些三維動(dòng)畫也加入到了而且這些動(dòng)畫也加入到中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）制作的國(guó)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(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）教務(wù)處頒發(fā)的優(yōu)秀電子教案獎(jiǎng)。5.適當(dāng)開展“第二課堂”教學(xué)。因?yàn)槭覂?nèi)教學(xué)不管是理論教學(xué)還是實(shí)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(shí)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(xí)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(gè)比較綜合的實(shí)習(xí)場(chǎng)所，那就是中國(guó)地質(zhì)大學(xué)逸夫博物館（國(guó)家4a級(jí)旅游景區(qū)）。這里有地球奧秘、生命起源與進(jìn)化、礦物巖石、珠寶玉石、礦產(chǎn)資源等五個(gè)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(shí)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(biāo)本十分齊全，是開展“第二課堂”實(shí)踐教學(xué)的絕佳場(chǎng)所，在講授礦物學(xué)部分的時(shí)候可以抽出2節(jié)課的時(shí)間帶學(xué)生去博物館看看礦物和寶石標(biāo)本，同時(shí)給大家簡(jiǎn)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(biāo)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(biāo)本會(huì)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(biāo)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(lán)寶石、紅（藍(lán)）

15、寶石、貓眼、鉆石等，在此可以給學(xué)門講解祖母綠、海藍(lán)寶石和綠柱石的關(guān)系，講解紅（藍(lán)）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(biāo)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(zhǎng)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(shí)候講授與之相關(guān)的知識(shí)，讓他們更深刻地掌握相關(guān)的礦物學(xué)及寶石學(xué)知識(shí)。我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)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(shí)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(huì)。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(huì)的方式吸取他人的長(zhǎng)處，改進(jìn)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(huì)就一些知識(shí)點(diǎn)的講解方式進(jìn)行深入討論。另外，在教學(xué)過程中也會(huì)碰到學(xué)生提出意想不到的問題，可以在討論會(huì)上提出來集體討論，給學(xué)生一個(gè)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(yàn)及方法上還存在一定的欠缺，因此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員會(huì)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(yàn)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(shí)踐考試占30%，實(shí)踐作業(yè)占20%的成績(jī)計(jì)算方式（本教學(xué)團(tuán)隊(duì)各位教師會(huì)根據(jù)本班實(shí)習(xí)情況調(diào)整相應(yīng)的權(quán)重）。為了提高學(xué)生們主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，筆者鼓勵(lì)學(xué)生們走上講臺(tái)講授理論課，講課者給予額外的加分。如果有時(shí)理論考試或?qū)嵺`考試難度較大時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況將理論考試和實(shí)踐考試的比重適當(dāng)進(jìn)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(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，也確保了學(xué)生們的實(shí)踐操作能力，同時(shí)也可通過實(shí)踐作業(yè)考察學(xué)生們的學(xué)習(xí)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(shí)踐性均較強(qiáng)的課程，必須采取理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生們的動(dòng)

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(shí)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(dòng)學(xué)習(xí)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(dòng)學(xué)習(xí)方式。同時(shí)，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(yàn)，共同提高個(gè)人的教學(xué)技巧?？傊?，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(xiàng)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(shí)代的教學(xué)模式，才能為現(xiàn)代社會(huì)培養(yǎng)出實(shí)用的綜合性地質(zhì)類人才。參考文獻(xiàn)：1馮娟萍.“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”教學(xué)實(shí)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(guó)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(shí)驗(yàn)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