《結晶學與礦物學》課程教學難點與對策探討

胡華，高潔

（長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100）

《結晶學與礦物學》是長江大學地質類專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎課。在培養(yǎng)方案中，要求學生通過該課程的學習，掌握晶體宏觀形態(tài)對稱和晶體結構對稱的基本概念、基本知識和基本理論；掌握礦物的化學成分、晶體形態(tài)、物理性質及地質成因條件的基本知識以及鑒定和研究礦物的基本技能和方法；掌握常見礦物的鑒定特征；了解一些礦物的主要用途［1］。為學習 《晶體光學》、《光性礦物學》、《巖漿巖石學》、《變質巖石學》、《沉積巖石學》、《地球化學》、《礦床學》、《礦物巖石材料及巖礦現(xiàn)代測試技術》等后續(xù)課程打下基礎。該課程的教學內容涉及十分抽象的幾何結晶學和內容繁雜的礦物學2部分，歷來被認為是地學類專業(yè)課程中難度較大的課程之一［2］。下面，筆者總結分析影響該課程教學效果的主要因素，有針對性地進行該課程的教學內容、教學方法和教學手段的改革探索。

1 影響 《結晶學與礦物學》教學效果的主要因素

《結晶學與礦物學》包括幾何結晶學部分5章和礦物學部分10章共15章內容。課程內容多，系統(tǒng)性強；理論部分非常抽象、要求學生有較強的空間想象力和邏輯演繹能力；應用部分枯燥、繁復，大量的礦物名稱、特征等需要死記硬背；且要求學生掌握鑒別不同礦物的能力，實踐性也很強。

1.1 學生對專業(yè)課缺乏興趣

《結晶學與礦物學》課程在教學安排上一般安排在大學二年級的上半學年，在這個階段學生剛接觸專業(yè)課程不久，對專業(yè)并不是非常了解，缺乏對專業(yè)課程學習的計劃和規(guī)劃，而且課程本身在內容上相對于其他地質學專業(yè)基礎課要枯燥和繁瑣，因此導致學生對課程學習的興趣不大，往往是剛開始幾次課還較認真，隨著課程越往后越缺少興趣。

《結晶學與礦物學》課程在內容安排上分為結晶學和礦物學2個部分，結晶學內容在前，礦物學內容在后。這2部分內容相比較起來，結晶學部分內容要較礦物學內容要更加難以理解，這種情況在以往的學習經歷里很少遇到，很多學生也反映在學習本課程初期遇到的阻力比后期還要大，因此這也對學生學習本課程的積極性和興趣有一定的打擊。

1.2 課程抽象難懂

在 《結晶學與礦物學》課程所包含的2個部分中，結晶學部分的內容理論性非常強而且很抽象。在結晶學部分概念內容非常多，往往是在一個概念的敘述里又包含一個或者更多個的概念，一環(huán)套著一環(huán)，而且在敘述上相對學生在之前接觸的專業(yè)基礎課要更加 “專業(yè)”，這就造成了學生在理解上的困難。這跟學生在學習 《普通地質學》課程時的情況有很大區(qū)別—— 《普通地質學》課程中的概念基本上都是由比較淺顯易懂的甚至是非專業(yè)的詞匯構成。再之，結晶學部分許多內容是用空間幾何模型加以展現(xiàn)和解釋的，這部分內容與空間立體幾何有著非常緊密的聯(lián)系。在學習的過程中需要有較強的空間感和抽象思維以及空間架構能力。除開高中時期學習過空間立體幾何基礎外，學生之前在這方面的訓練較少，因此對這部分內容也比較難以理解。而且筆者通過教學過程中的觀察發(fā)現(xiàn)，男女學生在空間感和抽象思維以及空間架構能力方面存在著較為明顯的差異，一般男生較女生在這方面的能力要強。

1.3 學生對知識點難以理解

由于 《結晶學與礦物學》課程許多內容非常抽象，實踐性強，加之教學環(huán)節(jié)中學時的減少，課程進度加快，導致在學習過程中學生對很多內容難以做到完全理解，死記硬背的情況比較常見。很多時候學生對教學的內容囫圇吞棗、生吞活剝，并沒有好好的消化吸收和理解。在后續(xù)課程的學習過程中需要用到 《結晶學與礦物學》知識的時候往往不知所措。筆者在教學的過程中發(fā)現(xiàn)有不少大三甚至大四的學生在學完這門課程后又再次回到課堂來旁聽課程。跟這些學生交流后發(fā)現(xiàn)很多同學在初學該課程的時候就是采用了死記硬背的方式，沒有真正學懂、學通，在后續(xù)學習中發(fā)現(xiàn)問題后才再次來聽課。

1.4 實驗方式單一

在 《結晶學與礦物學》課程中，實踐一直貫穿整個教學過程。不論是幾何結晶學部分還是礦物學部分都需要學生通過大量的實驗來鞏固、加深對理論內容的理解。傳統(tǒng)的實驗課多以驗證性實驗為主，學生在整個實驗過程中都嚴格對照教材上的內容進行操作，實驗內容與教材上內容一對一，非常死板。學生缺少對相關內容的聯(lián)系和總結，難以做到對教學內容理解上的真正提高。

1.5 課時壓縮

在高校眾多課程技術性壓縮的大潮下，《結晶學與礦物學》課程也不可避免的在學時上進行了壓縮，20個世紀90年代，“結晶學與礦物學”課程總學時約在90個左右，到2000年則漸次壓縮到56學時 （含實踐教學16學時），而對工科專業(yè)則進一步壓縮至48學時 （含實踐16學時）。在學時壓縮的情況下，如何在有限的教學時間內給學生講授足夠必要的內容并且同時保證良好的教學效果，是授課老師在教學時面臨的現(xiàn)實問題。此外，在有限的授課學習時間里如何融會貫通本課程對學生也提出了更高的要求。

2 對策

針對以上在教學中遇到的各種問題，筆者根據(jù)自己的教學經驗，根據(jù)新的培養(yǎng)計劃的要求，與教研室老師一起研討制訂了新的教學大綱，優(yōu)化了課程的教學內容，并通過改進教學方法、創(chuàng)新教學模式、強化實踐能力培養(yǎng)等措施，改善了 “結晶學與礦物學”課程的教學效果。

2.1 突出重點，凝練教學內容

基于專業(yè)要求及學時數(shù)的限制，將課程的核心內容歸納為經典理論－現(xiàn)代理論－應用理論3部分來講。

1）在結晶學部分，重點講述晶體的概念、晶體的基本性質、晶體的對稱及分類，簡要介紹晶體內部結構對稱及晶體化學、晶體生長的基礎知識。在礦物通論部分，重點介紹礦物的化學成分、形態(tài)、物理性質、地質形成條件等認識，加強礦物的形態(tài)及物理性質部分的教學內容。觀察和描述礦物的形態(tài)及物理性質是鑒定礦物的專業(yè)技能，要求學生學會如何觀察并用正確的專業(yè)術語描述這些性質及特征，掌握鑒定礦物的基本方法。

2）在礦物學部分，以礦物的晶體化學分類體系為線索，分別介紹各大類／類／亞類／族／種的共性規(guī)律及每種礦物的特點，重點介紹幾十種常見礦物的鑒定特征，并將相同顏色的礦物羅列在一起，指出它們之間的區(qū)別，這樣學生易于掌握。通過優(yōu)化教學內容，初步建立起一個內容安排合理、重點突出、難點易于理解的課程教學框架。

2.2 由淺入深，激發(fā)學習興趣

《結晶學與礦物學》是學生學習 《地質學基礎》后接觸到的第1門專業(yè)基礎課，學生對課程有多大的興趣，是決定學生能否學好這門課程的一個重要的因素。為了提高學生對課程學習的興趣，首先應該重視課程的緒論部分。緒論對每一門課來說都非常重要，是學生對課程內容的第一印象，直接影響到學生的學習興趣［6］。其次，筆者在教學過程中發(fā)現(xiàn)，適當擴充一些相關內容對提高學生學習興趣也能起到很好的效果。例如在講解礦物學的時候，就可以擴充礦物在作為寶石這個方面的應用。這樣就可以將枯燥的理論和數(shù)據(jù)與實際生活中的應用聯(lián)系起來，除了能提升學生學習的興趣，還有助于對理論和數(shù)據(jù)的理解和記憶。再者，在教學過程中運用不同的教學方法與手段也能提升學生的學習興趣，比如在講解空間格子時，利用教學模型可以更加直觀的展示空間格子整個抽象過程，教學效果遠超枯燥而單薄的講述，而且更能引起學生的興趣。

2.3 多樣化授課，調動學習積極性

課堂授課是 《結晶學與礦物學》教學的主要環(huán)節(jié)之一。授課的質量決定了學生對課程內容掌握的程度。

1）多媒體教學具有自己獨特的優(yōu)點，其信息量大，圖像形象化，思路清晰，重點突出。這些優(yōu)點在 《結晶學與礦物學》的教學中表現(xiàn)的尤為突出。利用多媒體手段，可以非常直觀且動態(tài)的剖析課程中的重點和難點，分解知識的復雜度從而達到化繁為簡，變抽象為具體的效果，從而大大提高了學生對知識的接受程度。例如在講解晶體的對稱時，旋轉反伸軸一直是講解中的難點，其對稱操作比較復雜，單單利用簡單的示意圖很難讓學生明白這個過程，但利用多媒體動畫就能將復雜的操作過程簡單直觀的表現(xiàn)出來，從而大大降低了學生理解的難度。

2）《結晶學與礦物學》課程抽象難懂，如果常規(guī)的按照教材照本宣科，便會使課程變的非常死板，更會使學生產生厭學情緒。因此在授課過程中，適當?shù)呐e例往往能起到事倍功半的效果。對書本上一些難以理解的詞匯，用實際的、形象化的例子來解釋也有助于學生對內容的理解，避免學生對內容死記硬背，生吞活剝。例如在講解共生和伴生這2個現(xiàn)象的時候，根據(jù)這2個現(xiàn)象的特點將共生比喻作 “親兄弟”，而伴生則可以看成 “異姓兄弟”，這樣實際的、形象化的比喻讓學生更加容易理解和記憶。此外在教學過程中還應該采用多種不同的教學手段，比如 “啟發(fā)式”、“提問式”、“小結式”等，在課堂中加強與學生的互動，讓學生真正參與到教學中來，引導學生多思考，多總結，逐步培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。

3）在授課的過程中教師還應該鼓勵學生針對學習內容多提問，并針對問題在課堂上或者課余展開討論，在開展討論和解決問題的整個過程中，學生不僅復習、鞏固了前面所學習過的知識，還大大激發(fā)了學生的求知欲，從而變被動學習為主動學習。在多年的教學過程中筆者發(fā)現(xiàn)，針對同樣的內容，愛提問的學生對知識掌握的程度和牢固度比不愛提問的學生要好很多。

4）在課余，由于現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術的普及，教師還可以引導學生在互聯(lián)網(wǎng)上查找與課程相關的內容，作為對課堂內容的一個完善和補充，將教學由課堂延伸到課堂以外。比如在講礦物學各論時，針對石墨和金剛石這2個典型的同質多像變體礦物，在課余讓學生在網(wǎng)絡上查找相關的資料，不僅復習了課堂上講解的內容，在查找資料的同時，學生還能更加深刻的認識到2個礦物之間的差別和聯(lián)系，進一步的完善和補充了之前所講解的知識，也在一定程度上培養(yǎng)了學生自學的能力。

2.4 改進實驗方式，強化能力培養(yǎng)

《結晶學與礦物學》是一門實踐性很強的課程。合理有效的實驗對提高學生的動手能力、綜合分析能力及分析思維能力，培養(yǎng)學生野外的工作能力至關重要。

1）驗證性實驗仍是 《結晶學與礦物學》的主要實驗方式。傳統(tǒng)的驗證性試驗往往機械古板，學生缺乏自主思考，容易抄襲，實驗效果較差。針對這些問題，可以在實驗的時候采用未定名標本，到野外實地觀察等方法改進實驗方式，將思考的主動權轉交給學生，讓學生在驗證的過程中不是機械性重復，而是在思考和總結中掌握課程知識。

2）教育部在2004年就提出了 “綜合性”實驗和 “設計性”實驗的概念。相比較驗證性實驗，“綜合性”實驗和 “設計性”實驗的要求更高，學生的參與性更強，同時也對學生知識掌握的能力提出了更高的要求。這2種新的實驗教學方式不僅可以充分激發(fā)學生的學習積極性而且開拓了學生科研與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

［1］戴德求 .“結晶學與礦物學”課程教學中的幾點思考 ［J］.科技信息，2008（35）:651.

［2］沈忠悅，商亮節(jié)，潘小青，等 .精心設計綜合性實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力——以 “結晶學與礦物學”實驗課程為例 ［J］.實驗室研究與探索，2012，31 （5）:92－94.

［3］秦善，王長秋，魯安懷 .“結晶學與礦物學”教學改革與課程建設 ［J］.中國地質教育，2007（1）:130－133.

［4］趙虹，黨犇 .“結晶學與礦物學”課程教學改革研究 ［J］.中國地質教育，2012（2）:79－81.

［5］汪立今，木合塔爾·買買提，劉曉疆，等 .“結晶學及礦物學”課程教學改革探索 ［J］.中國地質教育，2008（2）:52－55.

［6］張恩 .關于 “結晶學與礦物學”教學模式的探討 ［J］.中國地質教育，2000（4）:41－43.