結晶學與礦物學課程教學的改革與實踐

畢建聰，張俊才，李長青，高麗敏

（黑龍江科技大學材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150027）

“結晶學與礦物學”是地質、材料、物理、化學等學科的重要基礎，應用面十分廣泛，該課程是后續許多專業課的理論基礎。但在學習的過程中，許多同學反映結晶學抽象難懂，礦物學龐雜難記，學習起來難度較大，不同高校及不同專業對該課程的教學內容和教學方法也不盡相同。

就教學方法來講，概括起來主要有兩種傾向，有的注重形象直觀；有的注重數學邏輯。這兩種教學方法各有優缺點，前者對建立晶體對稱理論中的空間概念是非常有幫助的，且對于初學者容易接受，但它缺乏對空間轉換的理性認識；后者可以對空間操作進行運算，提高對空間轉換的理性認識，但如果空間概念還沒有建立起來，則很難理解運算過程中的真正空間涵義。就教學內容來講，化學類專業偏重于結晶學部分，而地質類專業偏重于礦物學部分，還有一些根據自身情況做出適當取舍。

針對無機非金屬材料工程專業，該課程的教學內容與方法由于各高校對人才培養目標的定位，人才應具有的知識、能力、素質結構，教學內容、課程體系的構件等都有差異，因此找到一種與本專業學生培養方向相適合的教學模式是十分緊迫和必要的。本文從課程的教學手段及教學內容等幾個方面進行了改革與實踐，以期達到提高教學質量的目的。

一、凝練教學內容，突出核心重點

由于專業設置原因，“結晶學及礦物學”理論學時為34學時，全部內容包括結晶學部分及礦物學部分。據現行教學內容而言，學時較為緊張。怎樣充分利用好這34學時的課堂教學，把“結晶學及礦物學”課程中最重要的核心內容講好講透，教學內容的選擇與設計極其重要。作者根據無機非金屬專業特點及培養方案，重新修訂了教學大綱，對“結晶學及礦物學”授課的核心內容進行了歸納及改革，使主線核心內容有突出的體現，即無論是對于教還是對于學，都對主體內容明確化。具體改革方法是結晶學部分注重基本理論及概念，使學生打好理論基礎。如結晶學部分共包括幾何結晶學、晶體化學、晶體物理等的內容。考慮到晶體物理及晶體化學等知識在其他課程里有所掌握，因此減少了這部分的學時，重點講解幾何結晶學的內容，特別是其中的晶體對稱部分、晶體定向及結晶學符號等內容。礦物學部分難度較結晶學部分難度小，但涉及范圍大，礦物種類繁多，性質多樣，學習起來易使學生產生枯燥感，因此礦物學部分的教學注重選擇典型礦物的講授，做到以點帶面，這樣既突出重點，又避免泛泛講授的枯燥性。改革調整后的學時分配為結晶學部分16學時，礦物學通論部分8學時，礦物學各論部分10學時。即在保證結晶學基礎部分突出重點外，對礦物學部分進行了適當精簡，以培養學生興趣為主，使學生變被動學習為主動學習，避免學習過程中學生產生枯燥之感而引發厭學情緒。從實際授課效果看，效果令人滿意。

二、改革傳統教學模式，豐富教學手段

在具體教學方式上，改變以前板書為主的授課方式，充分利用各種資源，豐富教學手段。在多媒體教學方面，根據授課內容，利用PowerPoint并結合3DSMAX、3D、Flash、Animator等軟件制作了內容完善的多媒體課件，盡力做到了圖文并茂，并插入大量生動的動畫和視頻，使學生學習起來有興趣，不枯燥。同時充分利用網絡資源，收集了大量的典型礦物標本的高質量圖片，并將其應用在多媒體教學中，使學生在欣賞多姿多彩的礦物世界的同時，既學到了知識，又培養了學習興趣。在課堂之外，給同學們提供了一些自主學習網站，供學生課后自學。并適當布置一些額外作業，要求學生自主學習后作答，學生普遍興趣十足，反響積極，有些學習能力較強的學生不但掌握了課程要求的知識，而且在要求之外還有擴展和提高。在完成教學任務的同時，也使學生的學習能力得到鍛煉和提高，視野得到開闊，知識面得到擴展，綜合素質得到了提升。部分章節的講授中，還采用礦物晶體結構模型與礦物標本實物教學分析相結合的方式，晶體結構模型與礦物標本生動直觀，極大地提高了學生的學習興趣。例如，在講授礦物的物理性質部分，將解理、裂理及斷口的礦物標本于課堂上展示，使同學們看得見，摸得著，使原本抽象的概念變得具體，降低了理解記憶的難度，加深并強化了學生對理論知識的理解和掌握。同時課堂上注重啟發式講授、引導及提問，讓學生帶著思考聽課，又在聽課中思考。綜合來看，豐富多樣的教學手段很好地促進并提高了課堂授課質量，取得了良好的教學效果。

三、加強實驗及實踐教學環節，創造第二課堂

“結晶學及礦物學”課程尤其是礦物學部分，具有很強的實踐性，通過實驗實踐教學可以使學生更牢固的理解和掌握理論知識，因此該課程的實踐及實驗教學部分就顯得極其重要。本門課程共有實驗教學20學時。其中結晶學部分3次，包括晶體的宏觀對稱性、晶體的測量與投影及單形與聚形分析。礦物學部分7次實驗，包括礦物的光學性質、礦物的物理性質及礦物學各論部分。在上實驗課時，教師對實驗方法及實驗步驟的講解力求簡明扼要，指導學生分組進行實際操作，使每個學生都能做到，學會。通過嚴把實驗教學關，保證了實驗課教學的質量。實驗課后，教師逐一認真細致批改學生的實驗報告，并總結出共同性問題，再給學生統一講解。并且在期末考核時將實驗成績計入到總成績，以促進學生對實驗課的重視程度并提高學生實驗操作的積極性。

除了利用好實驗教學外，還創造和利用各種機會，使學生接受實踐教學，開辟第二課堂。例如利用課余時間，組織學生到地質博物館、礦物展覽館、甚至珠寶玉石商店等地方進行參觀，此外還充分利用實習的機會使學生認識了解實習工廠所用的各種礦物原料，使學生對礦物的開采、提煉、加工直道進入工廠供生產使用的整個過程有充分的認識，這樣從宏觀到微觀再到宏觀，在實踐中不斷加深對所學理論知識的理解和認識，并進一步鞏固提高。

通過加強實驗實踐環節及第二課堂的學習，學生充分做到了理論聯系實際，既開闊了學生的視野，提高了學習興趣，更促進了理論教學。

四、結合科研活動，鼓勵學以致用

在授課過程中，教師將自己在科研中涉及到與課程相關的內容引入課堂，作為教學實例，與學生分享。例如在講解晶體的生長部分時，將自己采用提拉法生長晶體的實驗過程為同學細致講述，并將自己制備的晶體材料展示給學生，使學生將所學知識和實際科研應用聯系起來，加深了學生對知識的理解，又培養了學生的科研興趣。同時鼓勵學生積極參與學校每年舉辦的大學生科研立項活動，指導學生進行初步的科學研究，把學到的知識應用到實踐中去。

五、結論

綜上所述，在“結晶學及礦物學”課程教學中，筆者根據專業培養方向要求，從教學內容、教學手段、實驗實踐及結合科研方面進行了一系列的改革及實踐，使各教學環節得到完善。從實際效果來看，這些措施較為有效地提高了該課程的教學質量。

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［3］馮娟萍.“結晶學與礦物學”教學實踐及探索［J］.陜西教育，2013，（9）：58-59.

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