《結晶學與礦物學》自主性實驗教學方法探索

王佳 劉虹利

摘要：為提高地質學專業《結晶學與礦物學》實驗教學質量，提升學生實踐技能能力及自主創新能力，本人結合目前該課程實驗教學現狀及存在的問題，在試行自主性實驗教學，克服了實驗教學周期長、教師人手不夠等困難，通過教學內容更新、教學手段改變后，讓學生在實驗教學過程中，不僅獲得更多學習的樂趣，而且學習質量得到質的提升，同時探索總結出石油地質類課程自主性實驗教學關鍵點。

關鍵詞：自主性實驗；實驗教學；實驗方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）09-0242-02

一、前言

隨著國內教育不斷改革，各行各業發展形勢所需，高校對應用型人才培養變得越來越重要，而自主性實驗教學是應用型人才培養的實施關鍵[1-8]。目前重慶科技學院石油與天然氣實驗教學國家級實驗教學中心為了滿足地質行業專業應用型人才需要，重點培育學生實踐技能，并著力提升學生創新思維，為生產單位培育基礎知識鬧靠，動手能力強、能獨立解決生產要求的優秀大學生。《結晶學與礦物學》課程主要開設于各礦產地質類專業，屬于該類專業課程中的核心課程，是人才培養計劃中不可或缺的環節，也是各相關專業課程鏈的紐帶。但目前國內大部分地質院校在本課程實驗教學環節中主要以常規實驗教學為主，基本上為驗證性及綜合性實驗類型，這樣導致學生在學習環節中嚴重缺乏對礦物的各類性質進行綜合性學習及發散思維能力的培養，因此，學生在對礦物知識掌握不夠，對后續進行沉積巖石學、礦床學等專業核心課程學習入手較慢，為了有效解決這一問題，較好地開展《結晶學與礦物學》課程自主性實驗教學變得尤為重要。

通過自主性實驗教學方式，學生按照“實驗準備”-“實驗方法驗證”-“自主實驗”-“實驗考核”整條實驗方式進行實驗學習，在實施的3個學年里，學生實驗態度更加專注，對礦物的認識更為充分，后續課程授課老師反映學生對礦物的較深認識使其更契合的進入沉積巖石學等專業課程的學習。

二、課程特點

結晶學與礦物學課程主要針對自然界各類礦物進行系統性分學習，分為兩部分教學內容，一部分是結晶學內容，學習晶體的對稱要素及結晶習性；一部分是學習礦物的各類物理性質，兩部分內容相輔相成，結晶學的學習為后期學習礦物的物理性質及結晶習性做必要的鋪墊作用。該課程面向的專業類型較多，設計的專業面較廣，但主體以地質及石油行業學生專業必修課程。該課程中實驗包括驗證性實驗3項，綜合性實驗5項，合計16學時，主要包括晶體對稱要素的認識、礦物形態觀察及物理性質的學習以及各大類礦物主要巖石礦物進行綜合性對比學習。

三、存在問題

基于《結晶學與礦物學》課程實際特點[9]，開課專業一般為理學，傳統實驗教學方法主要以培養學生動手能力外，較少涉及到學生自主創新意識，而為了讓學生在有限的16個學時里更充分的認識各類礦物，實行自主性實驗教學是最好解決問題方法之一，首先讓學生在實驗前進行實驗準備，在對實驗要求及目的了解后，自己設計實驗方法來對礦物進行對比性學習。但是這樣對于本來2學時的實驗內容，但在自主性實驗教學過程中，實驗準備及實驗方法驗證及實驗時間大幅度拉長，實驗教室排課受限等，為實驗教學帶來了時間與空間上的問題。

如何較好的解決這一問題就是發揮優秀學生能量，讓學生之間形成“傳幫帶”學習習慣，同時加強學生之間的相互協作能力，這樣會讓學生在實驗準備環節節約大量的時間，而自主性教學期間主要注重學生在實驗方法的選擇上進行審核及幫助，實驗結果正確性主要體現在實驗方法與實驗結果的統一性進行評價，這一特性也可以較好地適用于《結晶學與礦物學》實驗，因為在礦物學習中，對統一礦物不同人的認識存在一定范圍的差異。

四、實驗過程

本課程8個實驗具有一定的繼承性，實驗內容環環相扣，本文以“礦物物理性質的觀察與描述”實驗為例來討論其具體的實施情況。

1.實驗準備：在進行本實驗之前，實驗老師準備好無釉瓷板、小刀、放大鏡等學生可能涉及到的實驗工具，學生必須熟悉課程中有關礦物物理性質所包括的理學性質（硬度、解理、斷口、彈性、脆性等）和光學性質（顏色、條痕、透明度、光澤等）各項基本特征，準備環節在實驗前完成。

2.實驗方法驗證：實驗方法的選取為自主性實驗的核心部分，學生在完成好實驗前相關理論知識的預習及準備工作后，針對各項實驗目的及要求，開始分小組制定各自的實驗方案。在這期間，老師要輔助性學生完成實驗方法選擇，注重引導學生講思維轉向正確的實驗方法選擇上來，防止部分學生在選擇實驗方法時偏離本課程教學內容，可以選擇性的針對某些實驗工具的用途加以解釋和說明。

為了培養學生的創新性思維，學生選擇的實驗方法只要理論上可行，并且在實驗室條件滿足及安全的情況下，老師均要予以通過，同時為了節約準備時間，可以讓學生之間相互討論溝通，這樣可以讓優秀學生幫助部分學生進行選擇，教學時間30分鐘。

3.實驗過程：當各組學生通過實驗方法的論證后，將進行實驗操作。在此過程中，老師重點關注學生實驗過程中是否按照實驗室規定的操作進行實驗，例如對鹽酸等化學試劑的使用，防止對其造成身體傷害。在確保實驗室安全的情況下，要時刻關注學生實驗操作是否正確，如果有操作不正確的要立即糾正，并做好記錄，以便在實驗結束時進行實驗總結，實驗學時為40分鐘（課間休息時間正常進行）。

4.實驗考核：自主性實驗的考核方式與常規實驗教學考核差別較大，例如常規實驗教學主要體現在實驗報告上，忽略了對實驗方法的選擇及實驗結果的綜合解釋等重點內容?！暗V物物理性質的觀察與描述”實驗過程中，學生針對各項物理性質的觀察與描述時，選擇的實驗方法具有多樣性，例如在進行礦物硬度的測定時，學生可以選擇指甲、小刀、無釉瓷板、以及運用磨氏硬度礦物等均可對礦物的相對硬度進行測定和分析；而對于實驗結果的綜合解釋分析的考核主要體現在學生對實驗結果的歸納分析上，例如對礦物的物理性質測定完畢過后，學生要對不同類礦物的物理性質相似點及同類礦物的差異性進行歸納總結；同時能夠對礦物的物理性質之間的聯系進行實驗驗證，例如礦物的光澤與透明度以及顏色的關聯分析，一般情況下，淺色礦物的透光性比較好，而且光澤以非金屬光澤（金剛光澤、珍珠光澤、油脂光澤等）為主，而暗色礦物的物理性質一般情況下與淺色礦物差異性較大，本環節時間為20分鐘。

五、實施效果

實驗教學作為課程教學的一部分，其效果對是否能對課程進行深入學習和應用具有較為重要的影響。在地質類專業實驗學習過程中，理論與實踐相結合的方法是最為直接有效的途徑，但老師對實施效果的評價不是一件簡單的事情，除了在實驗過程中去觀察和實驗報告的分析外，主要是關注學生對實驗的重視性，對實驗方法的認識和實驗結果的分析能力，是否能獨立完成實驗方法的選取與驗證。

在自主性實驗教學實施的3年來，學生對各類礦物的學習質量得到明顯提升，后續巖石學課程老師反映在上課時學生對礦物學知識基礎較為牢靠，同時在各類專業課程學習中學生對新知識、新方法的獨立見解越為豐富，創新意識更為活躍。本人也相信，在教學的道路上“授之以魚不如授之以漁”的思路應該作為重點，讓學生創新能力得到最大程度的發揮。

六、結語

在目前國家教育轉型的大體背景下，培養高級應用型人才是大學教學的核心任務。而應用型人才的培養主要是在理論學習的基礎上加強學生實踐能力的鍛煉，但并非是“重實踐，輕理論”，實踐教學必須立足于理論之上，將實踐與理論相結合，將理論知識加上學生自主創新思維，以實踐方式去驗證和推動理論知識的學習和掌握。重慶科技學院為作為國家教育轉型改革的先頭軍，核心專業課程實驗采取獨立授課方式，多以自主性實驗教學方法為主，在實踐教學的道路上不斷摸索與創新。

通過在《結晶學與礦物學》自主性實驗教學過程中的嘗試，對學生的應用及創新實踐能力提升有較大的促進作用，基于應用型能力培養的自主性實驗教學改革探索，有利于提升實踐性環節中的創新能力，提高學生的綜合素質和實踐能力。在以后的實驗教學過程中，還需要不斷探索和創新，努力完善實驗教學方法，充分發揮自主性實驗教學在應用型人才培養過程中的重要作用。

參考文獻：

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