“結晶學與礦物學”課程教學改革與實踐

曹秋香 吳志春 劉向銅

摘要：我國的地質相關類高校幾乎都將“結晶學與礦物學”定位為專業基礎課程：開設本課程，不僅可以在普通地質學課程的基礎上，豐富學生地質學的相關知識，而且能培養學生定量分析、解決地質學實際問題的能力及理性思考地球的物質組成的時空表達的素質。然而，當下這門課程的教學環節中遇到課時銳減、知識架構延續、教師隊伍培養、學生信息獲取量等問題，為較好地解決上述問題，教育部高等學校地質學類專業教學指導委員會成功舉辦了地質相關類高校青年教師“結晶學與礦物學”課程教學研修班，期間國內教師共同探討了課程教學改革的途徑，為今后的課程教學實踐指明了方向。

關鍵詞：結晶學與礦物學;課程教學研修;教學內容設置;教學方式

結晶學與礦物學課程是地質院校地質學和資源勘查工程專業的專業基礎課。該課程以普通地質學或地球科學概論課程為基礎， 同時又是晶體光學、巖石學和礦床學等后續課程的基礎。其中，結晶學方面的知識內容多是在歸納、總結絕大多數礦物結構特點和幾何特征共性的基礎，提煉而成，因而多表現為抽象的屬性，且要求學生具有較強的空間架構能力和理解能力;礦物學各論部分在內容格式上形似八股，而內容實質上卻又千差萬別，包羅萬象。伴隨著新一輪教學計劃的調整，不少高校對其進行了課時的調整，加之老一輩結晶礦物學類教育家的相繼離退，青年教師對此課程的教育多處于摸索階段。

因此，當與此課程教學相關的研修班——“結晶學與礦物學”課程教學研修班發起召集之日便收到不少高校反饋。在研修班舉辦期間，即2019年9月20～23日，中國地質大學、南京大學、北京大學、成都理工大學、東華理工大學等36所高校的110多位青年教師參加2019年地質相關類高校青年教師“結晶學與礦物學”課程教學研修班。研修班共設專題報告七個，由教學經驗豐富的專家學者就此門課程中各知識點的通論和各論、特定知識點的專題研究及其內涵和體系進行教學心得的傳授。同時，參與培訓的青年教師就此課程教學過程中遇到的現象與與會專家、同仁進行了深入探討，為提高“結晶學與礦物學”課程教學效果和質量而群策群力。

一、教學內容設置

教學內容的基本設置可與教學大綱、教材要求的知識點相結合。此外，要積極鼓勵教師科學加工教學內容的行為。為達到學生更好理解、掌握課程核心知識點的目標，教師在結束知識點講解之后，需要設置相關的思考與討論話題，在鞏固所學的同時，達到啟發學生思考的目的。

例如趙珊茸教授在進行“晶體與空間格子”這一章節，設置重點講解的重點內容分別是：（1）晶體、格子構造、空間格子、相當點;它們之間的關系。（2）結點、行列、面網、平行六面體;結點間距、面網間距與面網密度的關系。（3）晶體的基本性質：自限性、均一性、異向性、對稱性、最小內能、穩定性，并解釋為什么。在教學過程中，注重引導學生統一、組合式地理解這些概念及其相互間的延伸關系，并設置系列思考題，如：（1）晶體結構中由同種原子、離子組成的一條直線一定是行列嗎？組成的平面一定是面網嗎？（2）均一性與異向性矛盾嗎？為什么？（3）怎么理解“自限性、對稱性都是由異向性產生的”？（4）怎么理解“晶體結構是有序的，所以比非晶體穩定”？通過突出重點內容講解和啟發學生思考結合的方法，達到啟發學生主動學習的目的。

二、靈活運用不同的教學方法，提高教學質量

（一）典型案例教學法

典型案例教學法對于激發學生興趣有極大的作用，比如，蔡元峰教授提及的雪花，就是利于知識來自于生活、認識來自于好奇心這一常識，通過一張張美輪美奐的雪花，不僅完美地使學生理解了對稱、六方等概念，更生動形象地展示了晶體生長理論中枝晶的生長條件：一定條件下快速生長的產物;在激發學生對“結晶學與礦物學”的學習動力方面，蔡元峰教授更是以國內外礦物學界的成功案例進行現身說法，以優質的科研成果激勵學生樹立前進的目標。為使學生更好地理解晶體結構的測試技術，谷湘平教授手持XRF儀，在教學場地，就地取材，用實物教學的方法拉近聽者與講課者距離的同時，也讓聽者對此環節的知識點印象深刻。

而汪靈教授講授“石英礦物學特征與應用”的過程中全程典型案例教學法，開啟了“結晶學與礦物學”中“礦物學各論”內容講解的新模式。學生不僅能掌握石英的基礎礦物學特征和同質多像等基本知識，還能深入了解到石英的應用、應用過程中遇到的瓶頸及其未來發展的方向，從而極大地激發學生的學習興趣和熱情。

這種教學方法的運用在課程知識架構延續、教師隊伍培養等方面發揮重要的作用，由于典型案例教學法促進教師不斷追蹤、吸收和理解學科前沿，并將“結晶學與礦物學”領域前沿的科研成果有機地耦合到教學內容中，從而間接地為學生指明此課程知識架構延續的方向性。

（二）任務驅動式教學法，啟發學生的自主學習

現今，已有五千六百多種礦物，雖不及我國人名之繁多，卻也讓未涉礦物界的學生有點不知所措。因而，在“結晶學與礦物學”的第一課，即可給學生布置一項特殊的任務：起名，憑喜好給自己起個礦物的名字。這一任務，以輕松愉悅的方式開啟了課程的學習，一般以兩周左右的時間為周期，第一周學生著手于多數礦物主要特性的初步了解，第二周則會著重于某幾種礦物的認識進而完成礦物名的選擇。此后在課程教學過程中，學生選定的礦物名將代替學名使用，從而在礦物講授中，學生對礦物的各種性質，如同對自己的認知一般深入腦海。由于學生之間的礦物術語交流使用頻率加大，原本陌生的礦物名稱和屬性也在輕松愉悅的氛圍中被熟知。

47種單形、聚形學習的過程中，對于“斜方四面體”“四方四面體”“四面體”等比較難理解的形態，一般要求學生按要求進行各小組的模型自制。從而，加深了這些形態在學生腦海中的印象，簡化了理解時的空間架構過程。

以任務驅動學生的自主學習，在線上資源豐富的當下，較好地緩和了“結晶學與礦物學”課時銳減的局面，擴大了學生信息獲取的渠道。

（三）多元化的教學方法

目前國內有許多精品課程和網絡資源，青年教師和學生都可以反復學習這些在線課程，在充分利用這些資源的同時，可發展出自身的教學方法及教學手段：比如，基于“雨課堂”平臺的“結晶學與礦物學”教學模式;MOOC+課堂式的混合教學模式;翻轉課程的應用——教師與學生角色的互換，即，提前定好相關主題，給學生充足的準備時間，在規定的課程時間里，空出一些時間，讓學生將掌握到的“結晶學與礦物學”方面的知識（包括書本、網絡上的話題、實驗室、校園、家鄉或旅途上的實物）進行講解。通過學生主動講解的方式，變原來的被動學習為主動學習模式，從而使學生由“聽講所知”上升為“教授給他人”而儲備的知識，從而大大提高了學生的學習效果。

三、小結

“結晶學與礦物學”課程教學研修班對強化師資力量建設有較大幫助。青年教師在這門課程的教學經驗及方法上多多少少存在一些欠缺。因而，以課程研修的形式共同探討教學內容設置的經驗，不僅有助于多元化教學方法的開展，使青年教師在耳濡目染、親身受教的環境中，學方法、明要點、練技能，更好地學習資深教師好的教學方法及經驗，而且有利于青年教師進行新的教學模式和方法的探索，從而更好地激發學生興趣、提高教學質量。

參考文獻：

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編輯∕丁俊玲