“結晶學與礦物學”教學實踐及探索

馮娟萍

“結晶學與礦物學”是地質類各專業重要的專業基礎課程之一，是學好晶體光學、巖石學、地球化學、材料學及寶玉石學等課程的前提與基礎。沒有牢固的結晶學與礦物學基礎，這些課程很難學好。同時，礦物學作為研究固體地球物質成分的基礎科學之一，其本身也具有為地質找礦服務的性質。隨著地球科學的發展與用人單位對復合型地質人才的渴求，如何培養專業基礎扎實、知識面廣、創新能力較強的高素質人才成為高校地質教學改革面臨的現實問題。“結晶學與礦物學”課程教學改革無疑是高校素質教育改革的重要組成部分，具有不可替代的重要作用。為此，我們這幾年在“結晶學與礦物學”課程教學改革中作了一些探索和嘗試，取得了良好的效果，對高校地質教學改革具有一定的借鑒作用。

課程特點與教學改革對策

“結晶學與礦物學”是以晶體和礦物為研究對象來揭示固體地球的物質組成，該課程具有以下三個特點，教學改革針對課程特點采取如下措施：①部分內容比較抽象，需要有較強的空間想象力。如晶體的投影、微觀及宏觀對稱、晶體的定向以及晶體和礦物的微觀組成與排列方式比較抽象，看不見，摸不著，學生理解起來有難度，可利用計算機技術制作生動的教學多媒體和晶體模型，以便學生直觀地觀察、理解和融會貫通。②實踐性比較強。該課程不僅要求學生掌握基本的理論知識，而且還要求學生具有對晶體模型進行實際對稱操作和實際鑒定礦物的能力，掌握幾何單形的描述，如晶面的形狀、數目、相互關系、晶面與對稱要素的相對位置以及單形橫切面的形狀等；掌握常見礦物的結晶學、礦物學特征，能用肉眼或者借助簡單手段對礦物進行鑒定。因此，要加重實習課的力度，同時給學生創造室內外多途徑接觸各種礦物的機會，培養學生實際鑒定能力。③內容上具有較強的連貫性。如晶體的對稱要素、對稱操作、對稱型、晶體定向、晶體符號及單形分析等內容邏輯結構嚴密，如果前一部分內容沒有很好地掌握將直接影響到后續內容的理解，因此在教學過程中要注意循序漸進、由淺入深。

教學實踐及探索體系

1.教學理念

以往教學過程中往往以教師為主，不夠重視或完全忽視了學生應該是整個學習活動的主體。本次教學中確立“以學生為主”的教育觀念，將學生由被動地接受知識變為主動獲取知識，即教師引導和促進學生自己去發現問題、提出問題和解決問題，決定學生應是教學過程中主動、自覺地參與者和探索者[1]。同時始終把素質教育融于專業教育之中[2]，促進個性全面、和諧、自由與充分的發展。樹立學生熱愛地質專業以及勤奮學習的思想和決心，使學生具有愛崗敬業、誠實守信、甘于寂寞、團結協作精神和奉獻精神的職業道德。

2.教學內容

“結晶學與礦物學”課程講授對象為晶體與礦物，課程體系包括兩個部分：理論教學與實踐教學。怎樣在有限的課時內，選擇授課內容是講好這門課的關鍵。教學內容選擇上要抓住主線，提綱挈領。結晶學部分的重點和難點主要是晶體的宏觀對稱及其與微觀結構的內在聯系及規律、晶體的定向及晶體符號、單形與聚形分析。在礦物學部分，抓住礦物的物質成分、晶體結構、形態、物理性質及形成條件之間的相互制約這一主線，使學生理解礦物的化學組成、結構與形成條件控制了礦物的物理性質，物理性質是礦物成分、結構和形成條件的外在表現，是鑒定礦物、判斷成因和加工利用的重要依據。實驗課的主要目的是要求學生能夠將理論知識應用于實際以便能夠獨立分析問題和解決問題。

本次改革后“結晶學與礦物學”總學時設為64學時，其中44學時為理論教學，為了培養學生的實踐能力，將實驗教學增加至20學時，具體安排如下：

（1）理論教學。

結晶學部分：共14學時。包括晶體與晶體的基本性質（2學時）、晶體生長模型及晶體投影（2學時）、晶體的外部對稱（2學時）、晶體定向與晶體符號（2學時）、單形與聚形（3學時）、晶體結構與晶體化學（3學時）。

礦物學部分：共30學時。包括緒論（1學時）、礦物的形態（1學時）、礦物的物理性質（4學時）、礦物的化學成分礦物的命名與分類（1學時）、礦物的形成演化與共生組合（2學時）、自然元素大類（1學時）、硫化物及其類似化合物（2學時）、氧化物和氫氧化物（2學時）、硅酸鹽礦物（12學時）、碳酸鹽、硫酸鹽礦物（2學時）、鹵化物及其他礦物（2學時）。

（2）實驗教學。共10次，20學時。結晶學部分3次，包括晶體的投影和對稱（2學時）、晶體定向與晶體符號（2學時）、單形與聚形（2學時）。礦物學部分7次，包括礦物的形態和物理性質（2學時）、硅酸鹽礦物（6學時）、硫化物及其類似化合物（2學時）、氧化物和氫氧化物（2學時）、自然元素、碳酸鹽、硫酸鹽礦物、鹵化物及其他礦物（2學時）。

3.教學方法

(1)采用“啟發式”教學方法。孔子曰：“不憤不啟，不悱不發”，可見在教學中啟發學生的思維、調動學生的學習主動性和促使他們生動活潑的學習是多么重要。在整個教學過程中，教師經常給學生提出一些探索性的問題，留有一定的思維空間，啟發學生積極思考并進行討論，從而激發學生的學習興趣和培養學生的創新意識。例如當講到某一礦物的物理性質時，啟發學生從其成分、結構和形成條件方面思考，引導學生獨立分析此種礦物的物理性質，并將礦物的成分、結構和形成條件三者有機結合起來分析礦物的成因產狀，進一步探討礦物的組合、共生和伴生及形成礦物的地質作用等問題。同時穿插一些能引起學生興趣的內容，不至于使學生感到該課程枯燥乏味。例如在講到某些可以作為寶玉石的礦物時，可以適當穿插一些有關寶石、玉石的常識，并展示一些寶玉石圖片供學生欣賞，一看到這些“精美的石頭”，學生們馬上表現出濃厚的興趣，此時再“趁熱打鐵”，講授該礦物的成分、結構、物理性質、成因產狀及用途，學生都樂意接受。這種師生雙方共同創造的和諧互動氛圍，保證了教學任務的完成和良好的教學效果。

(2)加大實習課力度。在以往教學過程中，學生對晶體的微觀組成、排列方式難以理解，并且對常見礦物的鑒定也比較難。本次教學改革中特別注重學生的實際動手能力，包括分析晶體模型和鑒定礦物標本，增加了實驗課的比重，總計安排了10次。

具體做法是每次實習課之前，教師要求學生先對內容進行預習，課堂前10分鐘，教師先對每次實習課的重點和難點給予提示，然后指導、幫助學生完成具體的認識操作。學生可以分組討論，教師也可以隨時參與進來。在緊張、愉快的氛圍中掌握不同類型晶體結構模型和礦物標本的鑒定程序和方法，掌握將晶體結構和礦物標本有機結合在一起分析問題和解決問題的方法，學會初步分析礦物的成因及其產狀，并在課堂上完成實習報告。通過實習，使學生進一步鞏固課堂上所學的基礎理論知識，運用這些知識去觀察、研究、分析和判斷各種地質現象，解決實際問題。

(3)實行實驗室開放。開放“結晶學與礦物學”實驗室，這不僅能增加學生觀察和實際操作的機會，更重要的是為有特長和個性需要的學生發展個人潛能創造有利條件，提供更好的個性發展平臺和空間。學生可以在規定的時間段或預約使用實驗室，如果學生有需求，教師可隨時參與討論和指導。

4.教學手段

隨著科學技術的發展和新的科學技術成果的不斷發明和應用，一部教科書、一支粉筆、一塊黑板、幾幅掛圖等的傳統教學手段所傳遞的信息量遠遠不能滿足現代教學的要求。因此，除了常規的教學手段以及應用常規的教學儀器與設備外，要及時探索最先進的教學手段，需要采取多種教學手段相結合的方法，此次在“結晶學與礦物學”的教學改革工作中主要做了以下幾項工作。

(1)制作交互式教學多媒體。優選了Authorware軟件制作了“結晶學與礦物學”課程的專業水準的交互式多媒體，將文字、圖形、聲音、動畫和視頻等各種多媒體項目匯集在一起，使得該課件具有較大的互動功能，提供按鍵、按鼠標和限時等多種應答方式，實現教師和學生之間的互動。同時提供了許多系統變量和函數，可以根據學生的響應情況，執行特定的功能。

(2)構建礦物晶體立體結構模型。礦物晶體立體結構對于學生來說比較抽象，學生理解起來比較困難。以往教學主要展示實體教學晶體模型，一來教學晶體模型數量有限，二來展示不生動，導致展示效果一般。本次利用flash軟件構建了各種礦物晶體立體結構模型，一來這樣構建的模型多，并節約了購買教學晶體模型的經費，二來可以在多媒體中多方位、多角度展示晶體的結構，并且還可以展示一個晶體的形成過程。這樣把以往抽象的晶體立體結構非常直觀、生動地展示給學生，使學生能夠充分理解晶體的生長、對稱、定向與結晶學符號的含義。

(3)走出教室，開闊學生的視野。為了開闊學生的視野，該課程堅持“請進來，走出去”的教學方針。請西安地質礦產研究所野外經驗豐富的專家給學生講解礦物的類型、組合特點、物理性質、化學成分以及如何在野外鑒定礦物。利用課外時間，組織學生去西北大學地質博物館和西安地質礦產研究所礦物陳列室參觀，去寶玉石市場實地考察，開闊學生的視野。

考核機制與教學效果

“結晶學與礦物學”屬于專業基礎課程，西安科技大學以往采用理論考試占70%，實驗課成績占30%的成績計算方式。為了培養學生將抽象晶體結構與實際礦物標本有機結合的能力，提高學生鑒定礦物的實際能力，在學生最終的總成績中將理論考試所占比例調整為60%，實驗課成績比例仍然為30%，加入10%的標本測試成績，改變了學生以往“重理論、輕實踐”的弊病，提升了學生對實驗課的積極性和主動性。

近幾年的教學效果證實，該課程的教學實踐及探索在現階段內取得了良好的教學效果，既保證了學生對基礎理論知識的掌握，又提高了學生的實踐操作能力，獲得了學校和學生的一致好評。相信該課程在西安科技大學“教育教學改革與研究項目”資助下會越來越適應地質學的需要，為培養適應現代社會所需求的綜合型地質人才作出應有的貢獻。

[1]周鼎武,賴少聰,張成立等.地質學實踐教學新體系[J].中國地質教育,2006（4）:47-53.

[2]羅靜蘭,張成立,王潤三等.“晶體光學”課程改革的探索與思考[J].高等理科教育,2004（4）:67-69.