“结晶学与矿物学”教学实践及探索

冯娟萍

“结晶学与矿物学”是地质类各专业重要的专业基础课程之一，是学好晶体光学、岩石学、地球化学、材料学及宝玉石学等课程的前提与基础。没有牢固的结晶学与矿物学基础，这些课程很难学好。同时，矿物学作为研究固体地球物质成分的基础科学之一，其本身也具有为地质找矿服务的性质。随着地球科学的发展与用人单位对复合型地质人才的渴求，如何培养专业基础扎实、知识面广、创新能力较强的高素质人才成为高校地质教学改革面临的现实问题。“结晶学与矿物学”课程教学改革无疑是高校素质教育改革的重要组成部分，具有不可替代的重要作用。为此，我们这几年在“结晶学与矿物学”课程教学改革中作了一些探索和尝试，取得了良好的效果，对高校地质教学改革具有一定的借鉴作用。

课程特点与教学改革对策

“结晶学与矿物学”是以晶体和矿物为研究对象来揭示固体地球的物质组成，该课程具有以下三个特点，教学改革针对课程特点采取如下措施：①部分内容比较抽象，需要有较强的空间想象力。如晶体的投影、微观及宏观对称、晶体的定向以及晶体和矿物的微观组成与排列方式比较抽象，看不见，摸不着，学生理解起来有难度，可利用计算机技术制作生动的教学多媒体和晶体模型，以便学生直观地观察、理解和融会贯通。②实践性比较强。该课程不仅要求学生掌握基本的理论知识，而且还要求学生具有对晶体模型进行实际对称操作和实际鉴定矿物的能力，掌握几何单形的描述，如晶面的形状、数目、相互关系、晶面与对称要素的相对位置以及单形横切面的形状等；掌握常见矿物的结晶学、矿物学特征，能用肉眼或者借助简单手段对矿物进行鉴定。因此，要加重实习课的力度，同时给学生创造室内外多途径接触各种矿物的机会，培养学生实际鉴定能力。③内容上具有较强的连贯性。如晶体的对称要素、对称操作、对称型、晶体定向、晶体符号及单形分析等内容逻辑结构严密，如果前一部分内容没有很好地掌握将直接影响到后续内容的理解，因此在教学过程中要注意循序渐进、由浅入深。

教学实践及探索体系

1.教学理念

以往教学过程中往往以教师为主，不够重视或完全忽视了学生应该是整个学习活动的主体。本次教学中确立“以学生为主”的教育观念，将学生由被动地接受知识变为主动获取知识，即教师引导和促进学生自己去发现问题、提出问题和解决问题，决定学生应是教学过程中主动、自觉地参与者和探索者[1]。同时始终把素质教育融于专业教育之中[2]，促进个性全面、和谐、自由与充分的发展。树立学生热爱地质专业以及勤奋学习的思想和决心，使学生具有爱岗敬业、诚实守信、甘于寂寞、团结协作精神和奉献精神的职业道德。

2.教学内容

“结晶学与矿物学”课程讲授对象为晶体与矿物，课程体系包括两个部分：理论教学与实践教学。怎样在有限的课时内，选择授课内容是讲好这门课的关键。教学内容选择上要抓住主线，提纲挈领。结晶学部分的重点和难点主要是晶体的宏观对称及其与微观结构的内在联系及规律、晶体的定向及晶体符号、单形与聚形分析。在矿物学部分，抓住矿物的物质成分、晶体结构、形态、物理性质及形成条件之间的相互制约这一主线，使学生理解矿物的化学组成、结构与形成条件控制了矿物的物理性质，物理性质是矿物成分、结构和形成条件的外在表现，是鉴定矿物、判断成因和加工利用的重要依据。实验课的主要目的是要求学生能够将理论知识应用于实际以便能够独立分析问题和解决问题。

本次改革后“结晶学与矿物学”总学时设为64学时，其中44学时为理论教学，为了培养学生的实践能力，将实验教学增加至20学时，具体安排如下：

（1）理论教学。

结晶学部分：共14学时。包括晶体与晶体的基本性质（2学时）、晶体生长模型及晶体投影（2学时）、晶体的外部对称（2学时）、晶体定向与晶体符号（2学时）、单形与聚形（3学时）、晶体结构与晶体化学（3学时）。

矿物学部分：共30学时。包括绪论（1学时）、矿物的形态（1学时）、矿物的物理性质（4学时）、矿物的化学成分矿物的命名与分类（1学时）、矿物的形成演化与共生组合（2学时）、自然元素大类（1学时）、硫化物及其类似化合物（2学时）、氧化物和氢氧化物（2学时）、硅酸盐矿物（12学时）、碳酸盐、硫酸盐矿物（2学时）、卤化物及其他矿物（2学时）。

（2）实验教学。共10次，20学时。结晶学部分3次，包括晶体的投影和对称（2学时）、晶体定向与晶体符号（2学时）、单形与聚形（2学时）。矿物学部分7次，包括矿物的形态和物理性质（2学时）、硅酸盐矿物（6学时）、硫化物及其类似化合物（2学时）、氧化物和氢氧化物（2学时）、自然元素、碳酸盐、硫酸盐矿物、卤化物及其他矿物（2学时）。

3.教学方法

(1)采用“启发式”教学方法。孔子曰：“不愤不启，不悱不发”，可见在教学中启发学生的思维、调动学生的学习主动性和促使他们生动活泼的学习是多么重要。在整个教学过程中，教师经常给学生提出一些探索性的问题，留有一定的思维空间，启发学生积极思考并进行讨论，从而激发学生的学习兴趣和培养学生的创新意识。例如当讲到某一矿物的物理性质时，启发学生从其成分、结构和形成条件方面思考，引导学生独立分析此种矿物的物理性质，并将矿物的成分、结构和形成条件三者有机结合起来分析矿物的成因产状，进一步探讨矿物的组合、共生和伴生及形成矿物的地质作用等问题。同时穿插一些能引起学生兴趣的内容，不至于使学生感到该课程枯燥乏味。例如在讲到某些可以作为宝玉石的矿物时，可以适当穿插一些有关宝石、玉石的常识，并展示一些宝玉石图片供学生欣赏，一看到这些“精美的石头”，学生们马上表现出浓厚的兴趣，此时再“趁热打铁”，讲授该矿物的成分、结构、物理性质、成因产状及用途，学生都乐意接受。这种师生双方共同创造的和谐互动氛围，保证了教学任务的完成和良好的教学效果。

(2)加大实习课力度。在以往教学过程中，学生对晶体的微观组成、排列方式难以理解，并且对常见矿物的鉴定也比较难。本次教学改革中特别注重学生的实际动手能力，包括分析晶体模型和鉴定矿物标本，增加了实验课的比重，总计安排了10次。

具体做法是每次实习课之前，教师要求学生先对内容进行预习，课堂前10分钟，教师先对每次实习课的重点和难点给予提示，然后指导、帮助学生完成具体的认识操作。学生可以分组讨论，教师也可以随时参与进来。在紧张、愉快的氛围中掌握不同类型晶体结构模型和矿物标本的鉴定程序和方法，掌握将晶体结构和矿物标本有机结合在一起分析问题和解决问题的方法，学会初步分析矿物的成因及其产状，并在课堂上完成实习报告。通过实习，使学生进一步巩固课堂上所学的基础理论知识，运用这些知识去观察、研究、分析和判断各种地质现象，解决实际问题。

(3)实行实验室开放。开放“结晶学与矿物学”实验室，这不仅能增加学生观察和实际操作的机会，更重要的是为有特长和个性需要的学生发展个人潜能创造有利条件，提供更好的个性发展平台和空间。学生可以在规定的时间段或预约使用实验室，如果学生有需求，教师可随时参与讨论和指导。

4.教学手段

随着科学技术的发展和新的科学技术成果的不断发明和应用，一部教科书、一支粉笔、一块黑板、几幅挂图等的传统教学手段所传递的信息量远远不能满足现代教学的要求。因此，除了常规的教学手段以及应用常规的教学仪器与设备外，要及时探索最先进的教学手段，需要采取多种教学手段相结合的方法，此次在“结晶学与矿物学”的教学改革工作中主要做了以下几项工作。

(1)制作交互式教学多媒体。优选了Authorware软件制作了“结晶学与矿物学”课程的专业水准的交互式多媒体，将文字、图形、声音、动画和视频等各种多媒体项目汇集在一起，使得该课件具有较大的互动功能，提供按键、按鼠标和限时等多种应答方式，实现教师和学生之间的互动。同时提供了许多系统变量和函数，可以根据学生的响应情况，执行特定的功能。

(2)构建矿物晶体立体结构模型。矿物晶体立体结构对于学生来说比较抽象，学生理解起来比较困难。以往教学主要展示实体教学晶体模型，一来教学晶体模型数量有限，二来展示不生动，导致展示效果一般。本次利用flash软件构建了各种矿物晶体立体结构模型，一来这样构建的模型多，并节约了购买教学晶体模型的经费，二来可以在多媒体中多方位、多角度展示晶体的结构，并且还可以展示一个晶体的形成过程。这样把以往抽象的晶体立体结构非常直观、生动地展示给学生，使学生能够充分理解晶体的生长、对称、定向与结晶学符号的含义。

(3)走出教室，开阔学生的视野。为了开阔学生的视野，该课程坚持“请进来，走出去”的教学方针。请西安地质矿产研究所野外经验丰富的专家给学生讲解矿物的类型、组合特点、物理性质、化学成分以及如何在野外鉴定矿物。利用课外时间，组织学生去西北大学地质博物馆和西安地质矿产研究所矿物陈列室参观，去宝玉石市场实地考察，开阔学生的视野。

考核机制与教学效果

“结晶学与矿物学”属于专业基础课程，西安科技大学以往采用理论考试占70%，实验课成绩占30%的成绩计算方式。为了培养学生将抽象晶体结构与实际矿物标本有机结合的能力，提高学生鉴定矿物的实际能力，在学生最终的总成绩中将理论考试所占比例调整为60%，实验课成绩比例仍然为30%，加入10%的标本测试成绩，改变了学生以往“重理论、轻实践”的弊病，提升了学生对实验课的积极性和主动性。

近几年的教学效果证实，该课程的教学实践及探索在现阶段内取得了良好的教学效果，既保证了学生对基础理论知识的掌握，又提高了学生的实践操作能力，获得了学校和学生的一致好评。相信该课程在西安科技大学“教育教学改革与研究项目”资助下会越来越适应地质学的需要，为培养适应现代社会所需求的综合型地质人才作出应有的贡献。

[1]周鼎武,赖少聪,张成立等.地质学实践教学新体系[J].中国地质教育,2006（4）:47-53.

[2]罗静兰,张成立,王润三等.“晶体光学”课程改革的探索与思考[J].高等理科教育,2004（4）:67-69.