淺談地質(zhì)類工科專業(yè)礦物學(xué)課程教學(xué)改革

李 闊 劉欽甫 張 帥

中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院 北京 100083

高等教育承擔(dān)著培養(yǎng)國家高級專門人才、新時代創(chuàng)新型人才、發(fā)展科學(xué)技術(shù)、傳承優(yōu)良文化、促進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要任務(wù)，因此，高等教育的質(zhì)量，關(guān)乎國家未來。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G通信、大數(shù)據(jù)、計算機科學(xué)等熱門行業(yè)專業(yè)的快速崛起，一些傳統(tǒng)工科專業(yè)面臨著生源減少的重大挑戰(zhàn)。如何在傳統(tǒng)工科專業(yè)課的講授過程中，讓學(xué)生意識到本專業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的不可替代地位，了解專業(yè)未來發(fā)展前景以及本專業(yè)與熱門行業(yè)的聯(lián)系等，吸引更多優(yōu)秀學(xué)子從事本專業(yè)，值得每一位傳統(tǒng)工科任課教師進行深入思考。

地質(zhì)類工科專業(yè)包括資源勘查工程、地質(zhì)工程、勘查技術(shù)與工程等專業(yè)，該類專業(yè)培養(yǎng)的人才過去在國家礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)、重大基礎(chǔ)工程建設(shè)、保障國家能源安全等方面做出了突出貢獻(xiàn)，為我國經(jīng)濟建設(shè)提供了強有力的支撐[1]。礦物學(xué)是地質(zhì)類工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是繼地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)或地球科學(xué)概論后的第二門專業(yè)課，包含了結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)兩部分，其中結(jié)晶學(xué)復(fù)雜抽象、礦物學(xué)內(nèi)容龐雜，是地學(xué)專業(yè)課程中難度最大的課程之一[2]。因此，學(xué)好礦物學(xué)這門課對學(xué)生后續(xù)巖石學(xué)、地球化學(xué)以及未來從事本專業(yè)相關(guān)的科研管理工作具有重要引領(lǐng)作用。

一、礦物學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

(一)課程教學(xué)內(nèi)容與方法

礦物學(xué)課程內(nèi)容知識點多，包含了結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)兩門相對獨立又具有聯(lián)系的學(xué)科體系。主要的教學(xué)內(nèi)容有晶體的概念、晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)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)、晶體定向、雙晶、礦物的概念、礦物的形態(tài)、礦物的物理性質(zhì)、礦物的成因、礦物的分類、常見礦物的化學(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造特點、常見礦物的鑒別方法[3]。結(jié)晶學(xué)要求學(xué)生具有很強的空間思維能力；礦物學(xué)則需要學(xué)生進行大量內(nèi)容的記憶。

礦物學(xué)課程教學(xué)形式分為理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個環(huán)節(jié)。在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，教師主要以幻燈片進行主要知識點的講解，通常還會結(jié)合模型演示和板書等方法提高理論教學(xué)效果。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中給出晶體模型或具體的礦物，教學(xué)生理解晶體的對稱性、晶體定向以及學(xué)會具體礦物的鑒定等。但長期實踐表明，這種傳統(tǒng)的教學(xué)方法效果并不十分理想，如教師在講臺用幻燈片一一講解各種礦物，學(xué)生很容易產(chǎn)生倦?。粚嶒炚n的礦物標(biāo)本如果不夠典型，學(xué)生難以與理論課上講的內(nèi)容聯(lián)系起來，致使學(xué)習(xí)效果不佳；部分院校受資金限制，配備的礦物標(biāo)本并不齊全，教學(xué)效果大打折扣。

礦物學(xué)的總學(xué)時在不同高校、不同專業(yè)有所不同?？倢W(xué)時基本都在48～80學(xué)時之間，普遍為64學(xué)時，其中理論教學(xué)為44學(xué)時左右，實驗教學(xué)為20學(xué)時左右。然而，礦物學(xué)教學(xué)內(nèi)容既有深度又有廣度，還是地質(zhì)類工科專業(yè)學(xué)生在大二上學(xué)期的第二門專業(yè)基礎(chǔ)課，如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)，把龐雜的礦物學(xué)理論知識和專業(yè)技能傳授給學(xué)生，并吸引學(xué)生繼續(xù)留在本專業(yè)學(xué)習(xí)，給任課教師帶來了極大挑戰(zhàn)。

(二)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀與效果

學(xué)生普遍反映在礦物學(xué)學(xué)習(xí)過程中結(jié)晶學(xué)部分內(nèi)容抽象，一些知識點較難理解，礦物學(xué)各論部分缺乏系統(tǒng)性和規(guī)律性、上課枯燥、內(nèi)容難記、易混淆、注意力稍不集中就走神。課堂上看到了礦物圖片，但對實物標(biāo)本沒有概念，記不住眾多礦物種類特征。實驗課中雖然看到了實物標(biāo)本，但是往往需要花費時間去復(fù)習(xí)相應(yīng)的理論知識，沒有足夠時間去仔細(xì)觀察礦物標(biāo)本，再加上礦物標(biāo)本不夠典型，導(dǎo)致部分學(xué)生根據(jù)教材填寫實驗報告，致使重要的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)沒起到應(yīng)有的教學(xué)效果。一些用人單位反映，地質(zhì)類工科專業(yè)本科畢業(yè)生進入單位后，理論知識體系掌握的還不錯，但欠缺礦物巖石的野外鑒別和實驗室鏡下鑒定能力，都必須在基層崗位歷練一段時間才能真正掌握地質(zhì)野外工作中礦物巖石的鑒別能力[4]。

二、課程教學(xué)方法改革思考

(一)教學(xué)內(nèi)容與方法改革

礦物學(xué)屬礦物巖石課程體系，該課程體系由結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)、晶體光學(xué)、巖漿巖巖石、沉積巖巖石學(xué)和變質(zhì)巖巖石學(xué)等課程組成，每所本科院校應(yīng)根據(jù)自己的辦學(xué)特色在教學(xué)內(nèi)容上有所側(cè)重，凝練教學(xué)知識點。地質(zhì)類工科專業(yè)礦物學(xué)教學(xué)堅決不能照搬研究型大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)的結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)教學(xué)內(nèi)容，例如，對地質(zhì)工程和勘查技術(shù)與工程專業(yè)本科生而言，結(jié)晶學(xué)部分可以適當(dāng)壓縮。在普通地質(zhì)學(xué)或地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)等基礎(chǔ)課中已講授的內(nèi)容，該部分可不再贅述。教師要對本課程的內(nèi)容體系有清晰的認(rèn)識，遵循學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)知規(guī)律，處理好礦物學(xué)不同章節(jié)和不同內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，充分考慮學(xué)生的地質(zhì)學(xué)知識背景和能力水平，設(shè)計教學(xué)要點，把握教學(xué)進度。

礦物學(xué)課程中包含了大量術(shù)語、定義及各種礦物的具體特征等，這些知識點顯得瑣碎、不夠生動形象，進而會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在授課過程中應(yīng)該精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，盡量每節(jié)課都設(shè)計一些案例來吸引學(xué)生的眼球，給學(xué)生留深刻印象，例如，在講到長石族礦物的時候可以引入“和氏璧”的故事。教師還應(yīng)該充分利用多媒體技術(shù)，生動形象地剖析知識點中的難點，例如，結(jié)晶學(xué)中的難點旋轉(zhuǎn)反伸軸，教師可借助CAI多媒體動畫能將復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)反伸操作過程直觀、形象地表現(xiàn)出來，便于學(xué)生理解。在礦物各論部分，針對每個礦物的特征描述，展示豐富的礦物實物圖片或者虛擬現(xiàn)實模型，條件允許的話把模型和標(biāo)本搬到課堂上來，使學(xué)生看得見摸得著，學(xué)習(xí)起來有興趣，便于理解和接受。

礦物學(xué)教學(xué)內(nèi)容也要緊跟時代發(fā)展趨勢?，F(xiàn)如今礦物學(xué)不僅在傳統(tǒng)地質(zhì)領(lǐng)域有了長足發(fā)展，而且與之相關(guān)的礦物材料科學(xué)、環(huán)境礦物學(xué)、海洋科學(xué)、能源科學(xué)和寶玉石學(xué)等學(xué)科蓬勃發(fā)展，地學(xué)人才的培養(yǎng)也呈現(xiàn)出多元化的趨勢，這對礦物學(xué)教學(xué)內(nèi)容提出了新的要求。因此，礦物學(xué)任課教師必須緊跟時代步伐，把握教學(xué)重點，保持與前沿科學(xué)接軌。

拓展教學(xué)途徑。教師可以借助微信群或者其他網(wǎng)絡(luò)資源組建課程學(xué)習(xí)交流平臺，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的疑問進行及時答疑，同時，也可在課程平臺上上傳教學(xué)課件、分享課程相關(guān)的學(xué)術(shù)資料、新聞報道等供同學(xué)們學(xué)習(xí)討論。針對學(xué)生普遍反映的難點問題，教師可以針對該知識點為大家錄制講解短視頻，方便大家反復(fù)學(xué)習(xí)。除課堂教學(xué)外，還可提供相關(guān)課程網(wǎng)站給學(xué)生進行課后自學(xué)，例如，對未來想在礦物巖石方面深造的同學(xué)，推薦其在慕課上學(xué)習(xí)中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)國家精品課程結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)。

(二)注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與熱情培養(yǎng)

興趣是最好的老師，人們往往對自己感興趣的內(nèi)容印象深刻[5]，因此，教師在礦物學(xué)教學(xué)中要注重對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。教師可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，運用導(dǎo)入式教學(xué)法，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生產(chǎn)生渴求知識的心理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如，教師可以把前沿的礦物學(xué)研究成果引入課堂，帶領(lǐng)學(xué)生共同思考學(xué)科前沿問題和發(fā)展動態(tài)。教師也可以直接布置實踐性作業(yè)，讓學(xué)生考察博物館礦物展品、校園石材及周邊野外地質(zhì)露頭等，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的分析能力。教師還可以分享自己在野外科研或教學(xué)中的趣事，使學(xué)生產(chǎn)生奔赴大自然的沖動和向往，從而提高學(xué)生熱愛地質(zhì)工作的意識。教師還可以從礦物的實用性角度來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

礦物學(xué)教學(xué)中融入美學(xué)教育。在幾何結(jié)晶學(xué)部分中晶體的對稱是可以用完美的數(shù)學(xué)公式表達(dá)的，這種邏輯縝密、空間思維強的特點體現(xiàn)了結(jié)晶學(xué)的數(shù)學(xué)美和高雅性[6]。因此，在結(jié)晶學(xué)部分教學(xué)過程中適當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)審美意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在礦物學(xué)各論中，會涉及多種寶石類礦物，如鉆石、水晶、翡翠、瑪瑙等，這些品相精美的礦物往往具有高雅的色彩、繽紛的光澤、奇特的形狀，會給人強烈的視覺沖擊與精神慰藉，在教學(xué)過程中可以引導(dǎo)學(xué)生借助礦物學(xué)基礎(chǔ)知識去分析寶石類礦物物理性質(zhì)特征，并適當(dāng)對寶石礦物的美學(xué)含義進行解釋。

礦物學(xué)知識講授中融入課程思政。新一代的大學(xué)生不僅需要掌握扎實的專業(yè)技能，更需要擁有高尚的品德、堅定的信念和勇于奉獻(xiàn)的精神。教師可以通過傳播在礦物學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的案例故事，探索課程思政與礦物學(xué)教學(xué)結(jié)合模式，深入推進“艱苦樸素，求真務(wù)實”的地學(xué)人精神傳播。例如，在講到環(huán)狀硅酸鹽礦物綠柱石時，可以結(jié)合上世紀(jì)我國在新疆可可西里開發(fā)偉晶巖脈型綠柱石鈹?shù)V床的現(xiàn)實場景，激發(fā)同學(xué)們愛國熱情和弘揚艱苦奮斗的精神，堅定同學(xué)們?yōu)樽鎳刭|(zhì)事業(yè)做出偉大貢獻(xiàn)的信念。

(三)增強學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感、主動性和創(chuàng)新性

教師在整個教學(xué)過程中要以學(xué)生為中心，讓學(xué)生切實地參與到教與學(xué)的過程中來。教師每講完一個理論體系后，給學(xué)生留一定數(shù)量導(dǎo)向性的思考題，讓學(xué)生運用剛掌握的知識去獨立思考問題，如有不理解的地方，再與教師進行探討，這樣可以使得學(xué)生加深對新知識的理解。教師在課程教學(xué)中還可以嘗試以學(xué)生為主體的探究式——小組討論教學(xué)方式，來激發(fā)想象力，培養(yǎng)批判思維和獨立思考的能力。除了理論教學(xué)之外，在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)也要以學(xué)生為中心，增強學(xué)生參與感。例如，在野外實習(xí)的時候，讓每位同學(xué)根據(jù)所學(xué)到的礦物基本性質(zhì)和鑒定特征尋找3～5種典型礦物標(biāo)本作為下一屆學(xué)生的實驗課標(biāo)本，激發(fā)其主動性，塑造責(zé)任感。

把大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與礦物學(xué)教學(xué)有機結(jié)合，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新意識?！笆谌艘贼~不如授人以漁”，現(xiàn)如今是一個終身學(xué)習(xí)的時代，我們要培養(yǎng)學(xué)生們主動去學(xué)習(xí)、主動去創(chuàng)新、創(chuàng)造的意識。在這方面，我校實施本科大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練全覆蓋，使每一名本科生都有機會參與到指導(dǎo)教師的課題中。學(xué)生根據(jù)導(dǎo)師安排的主動思考、設(shè)計實驗、親自動手做實驗、分析數(shù)據(jù)來解決實際問題。筆者所在的教學(xué)團隊每年指導(dǎo)本科生進行相關(guān)內(nèi)容的訓(xùn)練，取得了很好的效果，多名同學(xué)在本科階段就已發(fā)表高水平期刊論文[7]，一些同學(xué)還獲得了李四光優(yōu)秀學(xué)生獎，這為他們今后的成長、成才打下了牢固基礎(chǔ)。

(四)完善考評機制

由于礦物學(xué)屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，大部分高校的礦物學(xué)考評機制都沿襲了閉卷考試+平時成績的模式，一般考試成績占70%，平時成績占30%，考試內(nèi)容重理論輕實踐，并不能真正考察出一些動手能力很強的學(xué)生應(yīng)有的水平。筆者認(rèn)為礦物學(xué)考試除應(yīng)注重對學(xué)生基本知識、基本技能、基本方法的考察(占50%)外，還應(yīng)該注重對學(xué)生實踐能力的考試，因此，筆者建議在礦物學(xué)考試的時候給同學(xué)們播放典型礦物的手標(biāo)本照片或顯微鏡照片，讓同學(xué)們在答題紙上填寫對應(yīng)礦物的名稱和識別方法，直接考察同門識別標(biāo)本的能力(占30%)，在考試過程中還應(yīng)增加開放性試題，鼓勵同學(xué)們利用地質(zhì)語言對礦物的物理性質(zhì)、形成條件以及應(yīng)用前景等內(nèi)容進行描述和思考，考查學(xué)生綜合運用礦物學(xué)知識的能力(占20%)。平時成績可以適當(dāng)注重對學(xué)生平時學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)表現(xiàn)和地質(zhì)素養(yǎng)的考察。

結(jié)語

礦物學(xué)是一門理論性強、知識面廣的地學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時又具有很強的實踐性，因此，在教學(xué)過程中，既要注重學(xué)生對理論知識和實踐能力的強化與深化，更應(yīng)注意引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性。筆者根據(jù)自己本門課程課堂教學(xué)經(jīng)驗和在教學(xué)過程中遇到的問題，提出了一些教學(xué)改革方法，目的是使學(xué)生更好地掌握礦物學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力，使其成為適應(yīng)現(xiàn)代社會需要的地質(zhì)人才。