多元混合教學在結晶學與礦物學中的應用

阮青鋒 李東升 沙鑫 朱明珺

摘要作為地質學、寶石學等專業重要的基礎課程，結晶學與礦物學對專業其他課程的學習以及專業興趣的培養都具有一定影響。針對該課程教學中存在的問題，嘗試多元混合式課程教學，充分發揮傳統線下課堂教學和線上教學的優勢，突出以學生為中心的教學理念。根據課程教學內容的不同，從優化課程知識體系，提升課程高階性;改進教學方式，強化能力培養;突出全程考核，促進公平競爭等方面進行了教學改革嘗試。這一教學模式的實施有利于人才培養目標的達成。

關鍵詞結晶學與礦物學;多元混合教學;教學改革;專業基礎課

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.34.042

Thinking and Practice of Multi-element Blended Mode of Course Teaching in Crystallography and Mineralogy Teaching

RUAN Qingfeng，LI Dongsheng，SHA Xin，ZHU Mingjun

（College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004）

AbstractAs an important basic course of geology，Gemology and other majors，crystallography and mineralogy have an important impact on the study of other professional courses and the cultivation of professional interests. In view of the problems existing in the course teaching，highlight the concept of student-centered learning，try diversified mixed course teaching，and give full play to the advantages of traditional offline classroom teaching and online teaching. According to the different teaching contents of the course，the teaching reform attempts are mainly carried out from the following three aspects：First，optimize the course knowledge system and improve the high-level of the course;Secondly，improve teaching methods and strengthen ability training;Third，strengthen the assessment of the teaching process and promote fair competition. The implementation of the multi-element blended mode of course teaching is conducive to the achievement of talent training objectives.

Keywordscrystallography and mineralogy;multi-element blended mode of course teaching;teaching reform;professional basic courses

利用最新教育技術和現代信息技術開展教育教學活動是現代化教學的主要手段之一。20世紀90年代以來，集文字、圖形、聲音、動畫等各種信息于一體的多媒體教學逐漸在高校中推行，教學效率有了很大的提高。[1]咱從“互聯網+”的概念提出以來，人們就不斷探索新的“互聯網+教育”的模式，促進我國的教學改革逐步邁向新的領域，提升了教學的成效。2018年4月，《教育信息化2.0行動計劃》的發布使人們更加清晰地認識到：只有將新技術與教學進行深度的融合，變革傳統的教學模式，營造以學生為中心的教學氛圍，才能提高學生自主學習的興趣。近幾年涌現出了一些以“互聯網+教育”技術平臺為支持的、強化教育資源共享的教學模式，如翻轉課堂、MOOC、微課、雨課堂SPOC等，[2]從不同角度對教學進行了大膽的改革，且在一定程度上都涉及混合式教學，但這些教學模式各有優缺點。

課程教學的目的是為了達成人才培養目標。具體的課程不同，學習目標也有差別，但促使學生扎實掌握基礎知識和應用技能，全面提高學生自主學習能力、綜合解決問題的能力創新能力的要求是一致的。只有根據不同課程的特點和學生的實際情況，遵循“以學生學習效果為中心”的原則，靈活應用不同教學模式，采用與具體課程特點相適應的教學方法，才能提升課程的教學效果。

多元混合教學的樣式可以多種多樣，只要是有利于在有限的課程時段內更有效地使學生達成學習目標，這樣的混合式教學就可以去嘗試。如線上自主學習與線下課堂討論的混合、課前預習并完成課前任務與問題導向式的課堂教學以及討論的混合、自主閱讀與啟發式講授+課堂討論的混合、自主項目研究與學生匯報+課堂討論的混合等等。[3]

1結晶學與礦物學教學現狀

作為地質學、寶石學等專業重要的基礎課程，結晶學與礦物學是學好巖石學、礦床學、寶石學等專業課程的基礎。固體物理化學、材料學等相關學科的學習也離不開結晶學與礦物學中有關晶體結構、晶體化學等方面的內容。結晶學與礦物學由結晶學和礦物學兩大部分組成，結晶學以晶體的共性為特征，主要介紹晶體的宏觀對稱及研究方法、晶體內部結構的微觀對稱等，其內容具有較強的空間性和抽象性，要求學生具有較強的空間想象力和邏輯推導能力。礦物學部分包含礦物學通論和礦物學各論兩部分內容，礦物學通論主要介紹礦物的晶體化學基本原理、礦物形態和物理性質、礦物的成因標型、命名和分類。礦物學各論主要通過礦物晶體化學分類這條主線，分別介紹了各大類/類/亞類/族/種礦物的鑒定特征，該部分內容知識點龐雜零散。

對寶石專業而言，結晶學與礦物學肩負著引導學生進入專業課程學習的重要使命，同時，該課程的知識點也是學生學習專業課程和培養專業技能的基礎。結晶學與礦物學的很多知識點是學生理解和掌握寶石學相關內容和珠寶檢測原理的基礎，甚至可以直接指導學生開展珠寶檢測的實際應用。學生在珠寶工藝和首飾設計過程中，首先要充分了解各種珠寶材料的性能，而礦物的性能和鑒定正是礦物學的主體內容。因此，結晶學與礦物學不僅僅是寶石專業的專業基礎課，通過課程的學習和實踐，不僅可以培養學生識別相似礦物的能力和意識，更是培養學生其他綜合能力的重要途徑。

由于該課程知識點龐雜，對空間邏輯思維及實踐動手能力要求較高，對于剛剛接觸專業基礎課的大學生來說，結晶學與礦物學的難度確實較大。另外，傳統的教學方式使這門課顯得比較枯燥乏味，學生們的學習興趣不濃。

近年來，不同高校的教學團隊從教學方法和教學資源等方面對結晶學與礦物學的教學進行了大膽的改革和探索。趙珊茸等在開發MOOC課程的基礎上提出了將MOOC 的線上教學與課堂的線下教學結合起來的教學模式，一定程度上實現了MOOC與傳統課堂教學模式的優勢互補。[2]針對實踐教學的重點和難點，一些高校建立了電子模型標本庫并在教學中進行了有效的應用。北京大學為解決學生建立三維空間思維概念難的問題，借助信息化技術手段構建了三維晶體模型，探索虛擬仿真教學，學生不受時間和空間的限制，可以充分利用課余時間和開放式課程資源共享實驗教學平臺反復進行學習，并將師生間的溝通延續到課堂之外，明顯提高了教學成效。[4]

為了達成人才培養目標，我校結晶學與礦物學教研團隊從不同方面對該課程進行了持續的教學改革研究與實踐。在講義、教材或參考材料的編寫、教具制作等方面都做過大量工作;教學安排上，采用實驗課和理論課混合的方式，充分利用實驗模型展示和PPT視頻等直觀教學資源，從理論和實踐兩方面幫助學生建立空間觀念，加深理解理論內容;利用自制的多媒體課件嘗試翻轉課堂的教學;在課程教學中引入了“明確任務→課前自學→教師輔導→課堂交流→整體講授”的五步教學模式等。[5]這些改革措施都收到了一定的教學成效。

但該課程是由結晶學和礦物學兩個截然不同的模塊組成，課程的知識點繁多，學生難以根據課程內容調整學習方法和思路，抓不住重點;加之實驗資源有限，不能保障學生有充足的課內時間來理解和消化課堂學習的知識，導致學生對抽象的理論難以真正理解，實踐動手能力不強;學生的其他課程較多，難以按照結晶學與礦物學自身的知識架構來合理安排理論和實踐環節的教學內容，甚至會出現理論與實踐教學嚴重脫節的情況。以上種種情況嚴重影響了學生學習的積極性和主動性，給后續課程的學習也帶來了負面影響。

鑒于結晶學與礦物學課程教學中暴露出的新問題，課程團隊依托校內課程，擇優選用國內公開MOOC平臺上的國家級精品課程開展混合式教學改革，并結合當前計算機網絡資源與多媒體展示技術，將抽象的理論具象化，充分利用學生課后的碎片化時間，突破教學時間和空間的限制，增強學生課前、課中、課后的自主學習能力，培養學生的自主創新意識和發散思維能力。

2多元混合教學在結晶學與礦物學教學中的探索

多元混合教學需要根據課程具體的教學內容，充分考慮教學資源、教學方式、教學設計等多方面的混合，提升學生的學習興趣與能力，更好地達到“教、學一體”的目的。近年來，特別是在新冠肺炎疫情的影響下，課程教學團隊在廣西教育廳和學校的支持下，針對課程的特點和教學中的難點開展了一系列的改革探索和嘗試。對原有的教學內容進行梳理和調整、改進教學手段和授課方式：（1）精簡了部分教學內容、澄清了教材中一些模糊的概念、錄制了精簡的教學視頻;（2）根據不同部分的教學內容和特點，分采用了翻轉課堂的教學理念、任務驅動法、理論+實驗的混合教學法、研討法、基于慕課+微信公眾平臺+課堂的混合教學模式等多種教學方式;（3）應用動畫、三維圖像技術以及全景多維度交互式富媒體APP等教學手段，提高教學和學習效率;（4）強化對教學過程的考核、突出對實踐能力的考核，使考試趨于規范化和合理化。通過課程教學的改革與實踐，將理論與實踐緊密結合，有效利用晶體模型、動畫、三維圖像技術以及全景多維度交互式富媒體APP等資源使教學內容直觀化，強化學生的三維空間想象能力，加深理解理論教學內容，取得了良好的效果。

2.1優化課程知識體系，提升課程高階性

教材是教學的基礎和依據，教學團隊優先選用“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，結合我校實際情況，以“金課”建設理念，優化課程知識體系，教學內容以晶體的共性和礦物的特性作為“兩大主線”，將知識點有機地串聯起來，豐富課程內涵，讓學生在整體上對知識把控。

以文字為主的教材缺乏聲音、動畫等直觀信息，學生的學習效果并不理想。教學團隊根據課程內容的不同，充分利用MOOC、自制的教學視頻、全景多維度交互式富媒體APP以及微信公眾平臺推送的各種學習內容，有效實現教學資源的混合。通過引導學生自主探究和主動實踐學習，結合已有的知識和經驗，主動構建完整的理論知識體系，增加學業挑戰度，拓展課程深度，最終培養出具有扎實的專業知識、過硬的綜合能力、較高的素質、能解決復雜問題的優秀學生，實現“金課”高階性、提高創新性能力。

2.2改進教學方式，強化能力培養

改進教學方式，突出個性化教學。教師的重要作用是“導”而不是“教”，課程以“強化專業基礎、增強專業技能、提升學生創新創業能力”為基本指導思想，充分考慮學生在教學過程中的主體作用，分別采用講授法、研討法、任務驅動、問題探究、案例分析等不同的教學方法;利用智慧教室等載體將現代信息技術與課程教學進行深度融合，引導學生充分發揮個人潛能進行探究式學習。

教學過程中兼顧課程特點和學生情況，針對學生抽象思維能力的薄弱，通過多媒體展示的形式使學生直觀、形象地了解晶體的宏觀外形、對稱特點以及晶體內部的特點。同時創設情境，以與生活密切相關的案例來設置問題，調動學生的主觀能動性，激發學生學習熱情，使學生參與課堂中。在講授的同時輔以小組討論、講練結合等多種、多樣的教學方法引導、啟發學生，使整堂課按照學生的思維規律循序漸進，實現以學生為中心的教學。

課程團隊利用微信公眾平臺作為課堂教學和MOOC教學平臺之間的中間平臺，構建MOOC+微信公眾平臺混合教學模式。通過微信公眾平臺推送內容形式的多樣性、時效性和交互性，激發學生的學習興趣和學習熱情，引導學生進行課前預習、課后練習、課程測試等，形成老師有效引導、學生主動學習的良好氛圍，同時又能及時解答學生提出的疑難問題，彌補了MOOC學習中學生主動性不足，師生交流不及時的短板。將課程團隊自制的教學視頻資源嵌入到微信公眾平臺的推送信息里，不僅豐富了微信公眾平臺移動學習資源的建設，而且自制的教學視頻內容與課程內容的貼合度高，且可以明確微信公眾平臺內容推送的時間和頻率，從而實現對課堂教學的補充和鞏固。因此，傳統課堂、MOOC平臺以及微信公眾平臺三者相結合構建混合教學模式，可以起到良性循環學習的作用，有利于學習效率和教學效果的提高。

針對結晶學與礦物學實驗教學現狀，充分利用電子網絡信息化技術，將三維圖像技術應用于實驗教學之中。構建三維晶體模型，采用虛實結合的方法，利用三維圖像模擬技術展示晶體的幾何形態，以動、靜結合的方式將抽象和微觀的晶體點群在虛擬環境下直觀地呈現出來。結合自主性實驗教學方式，快速建立空間觀念、增強學生的學習自主性和學習興趣、實現資源共享、提升學生創新實踐能力。同時，課程團隊自主開發的全景多維度交互式富媒體寶石礦物教育APP，全方位多維度展示了常見礦物和寶石的特征，將這款APP應用于礦物學的教學中，與寶石專業的特點緊密結合，極大增強了學生的學習熱情和積極性。

為了使學生系統掌握相關知識，提高實踐創新能力，課程團隊在教學中采用了任務驅動法。好的任務可以使學生將結晶學與礦物學中缺乏系統性、多而分散的知識點有效地聯系起來，建立自己的知識結構體系，便于掌握不同的知識點并加以充分的利用。比如“晶體生長及形貌特征的研究”任務就要求同學們通力合作，系統掌握晶體生長、晶體對稱、晶體形貌以及礦物晶體的研究方法等內容，通過晶體生長實驗和晶體形貌的測量與研究，理論聯系實際，加深對相關知識點的理解和運用。“礦物組合關系的研究”任務，不僅要求同學們掌握給定標本中不同礦物的形態、物理性質等鑒定特征，還要掌握各種礦物的空間分布關系和成因特點，等等。通過完成任務和成果展示，同學們不僅系統掌握了相關知識，而且學會和增強了相互協作的能力，初步掌握了如何查閱文獻、嘗試了科研論文的寫作、激發了學生展示自我的熱情，提高了學習的主動性和參與性，使學生從“要我學”逐步轉變到“我要學”的境地。

課程團隊在教學過程中充分結合大學生創新創業訓練項目、“互聯網+”等競賽項目，適當增加了研究性、創新性和綜合性的內容，不斷強化能力培養。近年來，借助以晶體礦物為選題方向的大學生創新創業項目穩步提升學生創新能力和研究能力，實踐動手能力顯著提高，個別學生甚至已基本具備發表科研論文的能力。

2.3突出全程考核，促進公平競爭

課程考核評價不僅對教師的教學活動起到引領、指導作用，還能夠促進學生進一步明確學習目標、調整學習策略，充分發揮學生學習的積極性與主動性，更好地達成預期目標。[6]傳統的課程考核的依據主要是期末考試成績，在這種考核模式下，那些善于臨時應付考試的學生往往能取得比較好的成績，而一些平時學習用功、學得比較好的學生在期末考試中沒有發揮出應有的水平，成績反而不是很理想。這在某種程度上傷害了一部分學生的學習熱情。

針對上述弊端，課程采用多元混合教學，打破傳統單一的教師授課方式和偏重期末考試的考核方式，注重對學生學習的過程化考核。課程總成績由平時表現和期末考試兩部分成績構成。平時表現主要是指學生在課前、課中和課后三個階段的學習活動情況，是對學生課前學習成效、課內教學內容掌握情況、課后作業、研討課的表現和成效等的綜合檢測和評價;期末考試包括線上理論考試、線下理論考試和實踐能力考核。通過課程理論知識評價、課程運用能力評價和解決問題能力評價三位一體的課程考核體系，體現了能力考核、全程考查的想法，以知識點運用為關注點，輕理論、重實踐，輕課堂、重課外，將課程考核分布到整個教學環節中，特別是能力訓練的環節。課程考核過程化從不同的角度對學生進行了全面的評價，學生只有自始至終全面參與，在知識、能力與素質等方面全面提高，才能取得好的成績。這種考核方式不僅有利于對學生的綜合考核，由于考核的指標和過程更加公開透明，便于學生查找自己的不足，及時進行調整和改進，有利于提高學生主動學習的能力。

3結語

混合式教學可以充分發揮傳統線下課堂教學和線上教學的優勢，體現“以人為本”、“以學生為主體”的教育理念，更加注重師生在教學過程中的表現。師生共同參與教學過程，老師主要通過引導和監督等方式促使學生自主開展學習。考核更加全面、公開透明，不僅便于學生查找自己的不足，及時進行調整和改進，提高學習的積極性和主動性、提升學生的學習效果;教師也可以利用教學平臺的記錄和評價功能，全面了解教學過程和教學成效，通過對教學反饋的分析及時調整原有的教學計劃、優化教學過程，促進教學效果不斷提升的良性循環。

參考文獻

[1]吳雪蘭，龍紅明，王海川，等.結晶學及礦物學課程教學改革探究[J]. 安徽工業大學學報（社會科學版），2017，34（3）：83-85.

[2]趙珊茸“結晶學及礦物學”MOOC+課堂混合教學模式探討[J].中國地質教育，2018，27（1）：61-65.

[3]吳勝和，岳大力，李慶.“以學生為中心”的多元混合式課程教學模式的探索與實踐[J].中國地質教育，2018，27（4）：77-81.

[4]郭艷軍，陳斌，秦善，等.結晶學與礦物學虛擬仿真實驗教學探索[J].實驗室研究與探索，2017，36（8）：161-168.

[5]阮青鋒，曾偉來，李東升，等.基于五步教學模式的結晶礦物學課程教學改革[J].教育教學論壇，2015（42）：96-98.

[6]張評滸，魏海燕.新時代高校課堂教學評價機制改進策略研究[J].中國教育信息化，2018（11）：45-47.