淺談《結晶學與礦物學》課程教學中存在的若干問題及對策

摘 要：《結晶學與礦物學》是地質(zhì)學專業(yè)大學生的專業(yè)入門課程，理論性與實踐性并重，課程對于地質(zhì)學其他專業(yè)課程的學習以及地質(zhì)興趣的培養(yǎng)都具有一定影響。通過近年來的課堂教學經(jīng)驗總結，發(fā)現(xiàn)該課程目前存在學生學習興趣不足、課程內(nèi)容龐雜且抽象以及實驗教學手段單一等一系列實際問題，提出了凝練教學內(nèi)容，突出核心重點、激發(fā)學習興趣、引入翻轉課堂教學模式等幾個方面的課程教學改革方法及其具體措施。這些教學研究理念及措施能夠為其他類似課程的教學改革提供參考和依據(jù)。

關鍵詞：結晶學與礦物學；地質(zhì)學；實踐教學；翻轉課堂；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）17-0119-03

Abstract： Crystallography and Mineralogy is a professional course for the undergraduate students major in Geology， which is important both in theory and practice. The course is also of great significance for students to study other professional courses of Geology and stimulate the learning interests of students. According to the teaching experience， this paper summarizes a series of problems in the course teaching：students are lack of interest in learning；the teaching content is numerous and hard to understand； experiment teaching methods are humdrum. As a result， the specific countermeasures were proposed： to simplify the teaching content； to highlight the key points； to inspire the learning interest， and to use the teaching mode of flipped classroom to improve the teaching effect so as to provide a reference for the reform of other similar courses.

Keywords： crystallography and mineralogy； geology； practice teaching； flipped classroom； teaching reform

《結晶學與礦物學》是地質(zhì)學專業(yè)以及相關專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎課和必修課[1]，也是《晶體光學與光性礦物學》、《巖漿巖與變質(zhì)巖》、《沉積學》等后續(xù)多門專業(yè)課的理論基礎。此外，礦物的相關知識與寶玉石鑒定、裝修建材乃至日常生活等關系十分密切[2]。在中國石油大學（華東）地質(zhì)學專業(yè)的培養(yǎng)方案里，《結晶學與礦物學》與《地球科學概論》是本專業(yè)學生入校以來接觸最早的專業(yè)課程，是地質(zhì)學專業(yè)重要的專業(yè)基礎課。然而，《結晶學與礦物學》的課程內(nèi)容體系較大，包括了結晶學與礦物學兩大部分，既要求學生掌握礦物晶體的化學組成和內(nèi)部結構的相關理論知識，又要求學生掌握各類礦物的主要鑒定特征及物理化學性質(zhì)，學會常見礦物的肉眼鑒定方法及相似礦物的區(qū)別。由于“結晶學”部分的內(nèi)容較為抽象，“礦物學”部分的內(nèi)容非常龐雜，因此，該課程歷來被認為是地學類專業(yè)課程中難度較大的課程之一。本文旨在對該課程教學過程中存在的若干實際問題進行總結，并提出解決這些問題的初步設想，期望與同行們交流探討。

一、課程存在的若干問題

（一）學生對專業(yè)課缺乏興趣

根據(jù)我校地質(zhì)學專業(yè)的教學計劃安排，《結晶學與礦物學》課程基本安排在大學一年級的上半學期，是地質(zhì)學專業(yè)學生最早學習的專業(yè)基礎課之一。大一新生處于高中學習模式向大學學習模式轉換的階段[3-4]，對于大學的教學方式需要一定的適應期，加之對所學專業(yè)的認識不全面，不能很好地理解課程之間的聯(lián)系，這將會對其學習興趣造成較大的負面影響。另外，與這一階段同步進行的《地球科學概論》課程相比，《結晶學與礦物學》課程包含了大量定義、術語以及各類礦物的具體特征等，這些知識點在教學過程中顯得較為繁瑣、不夠生動形象，這同樣會影響學生的學習興趣。

（二）課程內(nèi)容龐雜且抽象

《結晶學與礦物學》課程是由結晶學與礦物學兩個密切相關的部分組成，結晶學部分要求學生理解并掌握晶體的概念、晶體內(nèi)部結構的有序性、晶體的基本性質(zhì)、晶體的生長規(guī)律、晶體對稱性和晶體的分類、晶體的形態(tài)及晶體的定向研究、雙晶的概念及其基本特征等；礦物學部分要求學生理解并掌握礦物的概念、礦物的化學成分和內(nèi)部構造特點、礦物的形態(tài)、礦物的物理性質(zhì)、礦物的成因、礦物的分類、礦物的肉眼鑒定特征和鑒定方法?？梢姡撜n程內(nèi)容非常龐雜、知識點多。另外，結晶學部分許多內(nèi)容是用空間幾何模型加以展現(xiàn)和解釋的，要求學生具有很強的空間思維能力；礦物學部分包括了大量的礦物名稱、化學式、具體鑒定特征及成因等，學生在學習過程中會覺得缺乏系統(tǒng)性和規(guī)律性，難于找到掌握各類礦物鑒定特征的有效方法。

（三）實驗教學手段單一

《結晶學與礦物學》課程包含大量的實驗操作，在結晶學部分的實驗中，要求學生通過晶體模型的操作和分析，掌握各晶系晶體的對稱特點和形態(tài)特點，掌握雙晶的對稱特點和觀察方法；在礦物學部分的實驗中，要求學生通過礦物手標本的觀察與描述，總結不同類型礦物特征的規(guī)律性，掌握常見礦物的鑒定特征、成因產(chǎn)狀及用途。然而，大部分的實驗內(nèi)容屬于驗證性實驗，實驗教學手段單一。在實驗過程中，要求學生在實驗室嚴格對照實驗指導書上規(guī)定的內(nèi)容進行觀察、操作并完成實驗報告，學生缺乏自主的思考與理論聯(lián)系實際的學習過程，不利于有效的記憶以及知識的靈活運用。

二、解決問題的對策

《結晶學與礦物學》作為一門理論性強，涉及知識面廣的基礎課程，同時又具有實踐性強、應用廣泛的特點。在教學過程中，既要注重對理論知識的強化與深化，更應注意引導和激發(fā)學生的學習積極性和創(chuàng)造性，同時要注重理論與實踐相結合，培養(yǎng)學生的實際應用能力?；谏鲜隹紤]，結合筆者近十年的課程教學經(jīng)驗，提出了以下初步對策。

（一）凝練教學內(nèi)容，突出核心重點

圍繞我校地質(zhì)學專業(yè)的最新培養(yǎng)計劃，對《結晶學與礦物學》授課的核心內(nèi)容進行歸納與改革，使主線核心內(nèi)容有突出的體現(xiàn)。首先對教學內(nèi)容進行了精簡與優(yōu)化，通過增加科研與生活實例來豐富理論教學，提高學生的學習興趣；強化實踐環(huán)節(jié)，增加學生考察校園石材及周邊野外露頭等實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的分析能力。

具體來說，在結晶學部分內(nèi)容的教學過程中，強化基礎理論的教學與知識擴展，幫助學生建立扎實的知識基礎，尤其是對于其中晶體的對稱、晶體定向等方面的知識，通過反復地模型展示與練習，強化對該部分內(nèi)容的理解。而對于大學化學中已講授過的晶體化學鍵等理論，可以簡單復習或者不再重復講授，以便有效的突出學習重點。在礦物學部分，鑒于同學期開設的《地球科學概論》課程中也有一部分形成礦物的地質(zhì)作用等相同的知識點，教學過程中將這些重復部分簡單復習即可，重點強調(diào)各類礦物的晶體化學結構與其外部形態(tài)及物理性質(zhì)間的關系，便于學生抓住礦物學部分學習的主線，由礦物的共性到個性認識，注意相似礦物的區(qū)別，從而掌握礦物鑒定的規(guī)律性，可以更好地理解和掌握常見礦物的鑒定特征。此外，優(yōu)化理論課與實踐課的設計，比如礦物學教學內(nèi)容可以直接放在實驗室講解，采用理論-實踐一體化的教學方法，學生可以一邊觀察實際礦物，一邊聽老師講解，可以大大提高學習興趣和效果。

（二）激發(fā)學習興趣，上好每一堂課

俗話說興趣是最好的老師[5]，對于《結晶學與礦物學》這樣一門內(nèi)容體系龐雜的課程，學生的學習興趣至關重要。教師上課前應該充分備課，精心設計教學內(nèi)容，盡量每節(jié)課都設計一些吸引學生眼球的小片段，并能給學生留下思考的空間。另外還要注重從認識礦物的實用性方面來提高學生的學習興趣。

1. 精心設計教學內(nèi)容，吸引學生注意力

為了提高學生對課程學習的興趣，教師應該對教學內(nèi)容進行精心設計。筆者在課程每一節(jié)段的教學過程中，首先引入大量礦物圖片和實例，讓同學們了解礦物巖石就在我們身邊，與每個人的生活都息息相關，我們的衣食住行樣樣都離不開礦物巖石，從而激發(fā)學生的學習興趣和熱情；然后再來介紹本節(jié)課的學習目的和意義、知識點以及與其它教學節(jié)段間的聯(lián)系，并結合生活實例對課程知識點進行系統(tǒng)講解，分析每類礦物的特征、應用價值等，既豐富了課堂教學，又能夠幫助學生構建清晰的知識框架。

2. 注重實用性，激發(fā)學習興趣

在平時的教學中發(fā)現(xiàn)，礦物應用是學生最感興趣的話題，每次在講到某一個礦物的特殊用途，例如講到哪些礦物可以做寶石時，學生表現(xiàn)出極大的興趣。因此在教學過程中從礦物的應用入手，然后再從晶體結構上分析，為什么它可以有這方面的應用？如何更好地利用？從而激發(fā)學生的學習興趣和求知欲，調(diào)動學生的學習積極性，把學生的注意力再次巧妙地引入到基礎理論和基本原理的學習上。要做好這一點，就要求教師在日常工作、生活中多收集這方面的資料，同時多與各專業(yè)課老師溝通，了解他們在科研活動中的有關礦物學問題。讓學生了解自己的衣、食、住、行各方面都與礦物巖石息息相關，每個人的生活都離不開它們，這樣就可以化神秘為簡潔，就可以把問題做深做透。以大家都熟悉的寶玉石來講，不接觸礦物巖石的人把寶玉石的鑒定看的很神秘，實際上寶玉石鑒定無非就是利用結晶礦物學的一些基礎知識，比如成分、硬度、比重、折射率、發(fā)光性及生長規(guī)律等，而且寶石的加工和人工合成也是建立在對礦物的這些知識的掌握之上。同時，在教學過程中，注意將礦物學研究及礦物應用方面的最新研究成果及時引入課堂，更新和充實本課程的教學內(nèi)容，讓學生了解該學科的前沿問題和發(fā)展動向，這些措施都有助于大大提高學生興趣和教學效果。

（三）改革教學方法，提高教學效果

《結晶學與礦物學》課程理論性強，空間概念多，抽象不易理解。由于大學課程教學主要以教師講授為主，以學生為主體的教學理念與方法并未得到很好地貫徹[6]。鑒于此，該課程在近年來教學改革過程中，積極改進原有教學方法，采用多種手段提高學生學習興趣，加大學生在課程中的參與度，使學生更加積極主動地獲取知識，有效提高了學生的學習興趣和積極性以及獲取知識后的成就感，從而提高教學效果。另外，充分利用多種教學手段，將抽象的概念轉化為形象具體的動畫，便于學生理解和記憶。

1. 引入“翻轉課堂”授課方式，激發(fā)學生積極性和主動性

如何在教學過程中克服學生的畏學、厭學情緒，激發(fā)學生的學習興趣，如何提高課堂教學效果，變被動接受為主動思考，是擺在教師面前的一個亟需解決的問題。課堂教學中，在基礎理論教學外增加一些課外相關知識，例如礦物各論環(huán)節(jié)增加寶玉石的成因、鑒定等知識，能夠顯著提高課堂氣氛。課后要求學生選取某一種寶石礦物，對其結晶學與礦物學特征、鑒定方法等進行調(diào)研，進而總結制作匯報材料，每節(jié)課前5-10分鐘上臺發(fā)言，和大家一起分享自己關于某種礦物的認識和體會，老師最后總結點評，表揚鼓勵優(yōu)點，指出不合理或者錯誤之處。這種教學方法明顯提高了學習的主動性和參與性。

2. 豐富教學手段，提高教學質(zhì)量

利用多媒體技術，可以更簡潔生動的剖析課程難點，分解知識的復雜度，達到化難為簡，化抽象為具體的效果[7]。這一點在《結晶學與礦物學》的教學中表現(xiàn)得尤為突出。例如結晶學中關于晶體的對稱部分，對稱心、對稱面、對稱軸、旋轉反伸軸等對稱要素的理解及對稱操作十分復雜，利用CAI課件多媒體動畫能將復雜的操作過程直觀、生動地表現(xiàn)出來，便于學生理解和記憶。礦物各論部分，針對每個礦物的特征描述，展示豐富的礦物實體和大量的礦物圖片，使學生看得見摸得著，學習起來有興趣、不枯燥，便于理解和接受。礦物學是一個感性認識很強的學科，而由于地質(zhì)作用的復雜性，導致同種礦物在不同的形成條件下其形態(tài)和某些物理性質(zhì)上具有多變性，而我們在平時的課堂及實驗中很難讓學生對這點有一個相對全面的了解。為了彌補這一不足，平時應注意積累典型礦物標本的照片。另外，教師應該把平時工作和科研過程中看到的典型礦物圖片、寶玉石礦物和一些實物標本加以收集和整理，在課堂上充分展示。通過這種方法讓學生了解礦物不只是“石頭”，如果條件合適，它還可以成為寶玉石或觀賞石，能夠激發(fā)學生的學習興趣和對礦物的全面了解。

除課堂教學外，還可提供相關課程網(wǎng)站給學生進行課后自學，例如《礦物巖石學》省級精品課程網(wǎng)站，網(wǎng)站上包含了結晶學與礦物學部分的教學課件、思考題及精品視頻公開課，可供學生課后自學，不僅豐富了學習資源，同時擴展了學生的知識面?？梢愿鶕?jù)學生的學習情況，給學有余力的同學布置一些自主學習任務，滿足不同程度學生的學習需求。

三、結束語

與傳統(tǒng)的應試教育相比，我國目前更為重視的是大學生素質(zhì)教育。作為實踐性強的應用型課程，更應該注重學生的主觀能動性與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。在日常教學活動中，將翻轉課堂教學理念與模式引入課堂教學中，同時充分利用CAI課件與網(wǎng)絡教學資源，能夠真正貫徹以學生為中心的教育思想，能夠調(diào)動學生的學習興趣與主觀能動性，對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有著積極的推動作用。通過對該課程中實際存在的問題進行改革與實踐，能夠為其他類似課程的教學改革提供參考和依據(jù)。

參考文獻：

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