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(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

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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)》等課程的基礎(chǔ)?！督Y(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(tuán)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(tuán)隊在教學(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(tuán)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”，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80—100課時。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）巖礦系教研室當(dāng)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(tuán)隊采用理論和實踐教學(xué)相結(jié)合的方法進(jìn)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(jìn)一步通過模型和礦物標(biāo)本的實踐強化所學(xué)的知識點。此外本系教學(xué)團(tuán)隊還制定了嚴(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)重點及教學(xué)目標(biāo)，還對各大知識點的講授時間進(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(xí)的習(xí)慣；如果學(xué)生不主動去學(xué)習(xí)，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(jìn)教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生主動學(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(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，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(lán)寶石，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，同時告知紅寶石和藍(lán)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(lán)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(jìn)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(xí)內(nèi)容、實習(xí)目的及操作方法等，講解結(jié)束之后讓學(xué)生獨立進(jìn)行結(jié)晶學(xué)模型或礦物標(biāo)本的實習(xí)，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(jìn)行輔導(dǎo)。目前，本教學(xué)團(tuán)隊都是采用分組進(jìn)行結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)的實習(xí)，在實習(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教授學(xué)生們?nèi)绾斡挚煊譁?zhǔn)地尋找對稱型。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)。

礦物學(xué)部分的實習(xí)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(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(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(biāo)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(jìn)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(xí)課都會要求學(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(jìn)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(xí)相關(guān)知識。這樣，學(xué)生們在學(xué)習(xí)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(xí)或預(yù)習(xí)實踐標(biāo)本，在現(xiàn)場對學(xué)生們在實踐中碰到的問題進(jìn)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(xì)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(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，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(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，這種教學(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(tuán)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，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(dāng)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(xí)《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)》的積極性。在我們學(xué)校附近有一個比較綜合的實習(xí)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(jìn)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(biāo)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(biāo)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(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)）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(tuán)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(jìn)自身的教學(xué)方法及教學(xué)手段，也可以通過教學(xué)方法討論會就一些知識點的講解方式進(jìn)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(tuán)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)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(tuán)隊各位教師會根據(jù)本班實習(xí)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(xí)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(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(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(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)”的主動學(xué)習(xí)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?？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。

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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 and assessment methods，the "Crystallography and Mineralogy" the teaching mode of this course are discussed and research，improve students' learning enthusiasm and initiative，achieve better teaching effect.

Key words：Crystallography and Mineralogy；teaching mode；teaching effect