《结晶学与矿物学》自主性实验教学方法探索

王佳 刘虹利

摘要：为提高地质学专业《结晶学与矿物学》实验教学质量，提升学生实践技能能力及自主创新能力，本人结合目前该课程实验教学现状及存在的问题，在试行自主性实验教学，克服了实验教学周期长、教师人手不够等困难，通过教学内容更新、教学手段改变后，让学生在实验教学过程中，不仅获得更多学习的乐趣，而且学习质量得到质的提升，同时探索总结出石油地质类课程自主性实验教学关键点。

关键词：自主性实验；实验教学；实验方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0242-02

一、前言

随着国内教育不断改革，各行各业发展形势所需，高校对应用型人才培养变得越来越重要，而自主性实验教学是应用型人才培养的实施关键[1-8]。目前重庆科技学院石油与天然气实验教学国家级实验教学中心为了满足地质行业专业应用型人才需要，重点培育学生实践技能，并着力提升学生创新思维，为生产单位培育基础知识闹靠，动手能力强、能独立解决生产要求的优秀大学生。《结晶学与矿物学》课程主要开设于各矿产地质类专业，属于该类专业课程中的核心课程，是人才培养计划中不可或缺的环节，也是各相关专业课程链的纽带。但目前国内大部分地质院校在本课程实验教学环节中主要以常规实验教学为主，基本上为验证性及综合性实验类型，这样导致学生在学习环节中严重缺乏对矿物的各类性质进行综合性学习及发散思维能力的培养，因此，学生在对矿物知识掌握不够，对后续进行沉积岩石学、矿床学等专业核心课程学习入手较慢，为了有效解决这一问题，较好地开展《结晶学与矿物学》课程自主性实验教学变得尤为重要。

通过自主性实验教学方式，学生按照“实验准备”-“实验方法验证”-“自主实验”-“实验考核”整条实验方式进行实验学习，在实施的3个学年里，学生实验态度更加专注，对矿物的认识更为充分，后续课程授课老师反映学生对矿物的较深认识使其更契合的进入沉积岩石学等专业课程的学习。

二、课程特点

结晶学与矿物学课程主要针对自然界各类矿物进行系统性分学习，分为两部分教学内容，一部分是结晶学内容，学习晶体的对称要素及结晶习性；一部分是学习矿物的各类物理性质，两部分内容相辅相成，结晶学的学习为后期学习矿物的物理性质及结晶习性做必要的铺垫作用。该课程面向的专业类型较多，设计的专业面较广，但主体以地质及石油行业学生专业必修课程。该课程中实验包括验证性实验3项，综合性实验5项，合计16学时，主要包括晶体对称要素的认识、矿物形态观察及物理性质的学习以及各大类矿物主要岩石矿物进行综合性对比学习。

三、存在问题

基于《结晶学与矿物学》课程实际特点[9]，开课专业一般为理学，传统实验教学方法主要以培养学生动手能力外，较少涉及到学生自主创新意识，而为了让学生在有限的16个学时里更充分的认识各类矿物，实行自主性实验教学是最好解决问题方法之一，首先让学生在实验前进行实验准备，在对实验要求及目的了解后，自己设计实验方法来对矿物进行对比性学习。但是这样对于本来2学时的实验内容，但在自主性实验教学过程中，实验准备及实验方法验证及实验时间大幅度拉长，实验教室排课受限等，为实验教学带来了时间与空间上的问题。

如何较好的解决这一问题就是发挥优秀学生能量，让学生之间形成“传帮带”学习习惯，同时加强学生之间的相互协作能力，这样会让学生在实验准备环节节约大量的时间，而自主性教学期间主要注重学生在实验方法的选择上进行审核及帮助，实验结果正确性主要体现在实验方法与实验结果的统一性进行评价，这一特性也可以较好地适用于《结晶学与矿物学》实验，因为在矿物学习中，对统一矿物不同人的认识存在一定范围的差异。

四、实验过程

本课程8个实验具有一定的继承性，实验内容环环相扣，本文以“矿物物理性质的观察与描述”实验为例来讨论其具体的实施情况。

1.实验准备：在进行本实验之前，实验老师准备好无釉瓷板、小刀、放大镜等学生可能涉及到的实验工具，学生必须熟悉课程中有关矿物物理性质所包括的理学性质（硬度、解理、断口、弹性、脆性等）和光学性质（颜色、条痕、透明度、光泽等）各项基本特征，准备环节在实验前完成。

2.实验方法验证：实验方法的选取为自主性实验的核心部分，学生在完成好实验前相关理论知识的预习及准备工作后，针对各项实验目的及要求，开始分小组制定各自的实验方案。在这期间，老师要辅助性学生完成实验方法选择，注重引导学生讲思维转向正确的实验方法选择上来，防止部分学生在选择实验方法时偏离本课程教学内容，可以选择性的针对某些实验工具的用途加以解释和说明。

为了培养学生的创新性思维，学生选择的实验方法只要理论上可行，并且在实验室条件满足及安全的情况下，老师均要予以通过，同时为了节约准备时间，可以让学生之间相互讨论沟通，这样可以让优秀学生帮助部分学生进行选择，教学时间30分钟。

3.实验过程：当各组学生通过实验方法的论证后，将进行实验操作。在此过程中，老师重点关注学生实验过程中是否按照实验室规定的操作进行实验，例如对盐酸等化学试剂的使用，防止对其造成身体伤害。在确保实验室安全的情况下，要时刻关注学生实验操作是否正确，如果有操作不正确的要立即纠正，并做好记录，以便在实验结束时进行实验总结，实验学时为40分钟（课间休息时间正常进行）。

4.实验考核：自主性实验的考核方式与常规实验教学考核差别较大，例如常规实验教学主要体现在实验报告上，忽略了对实验方法的选择及实验结果的综合解释等重点内容。“矿物物理性质的观察与描述”实验过程中，学生针对各项物理性质的观察与描述时，选择的实验方法具有多样性，例如在进行矿物硬度的测定时，学生可以选择指甲、小刀、无釉瓷板、以及运用磨氏硬度矿物等均可对矿物的相对硬度进行测定和分析；而对于实验结果的综合解释分析的考核主要体现在学生对实验结果的归纳分析上，例如对矿物的物理性质测定完毕过后，学生要对不同类矿物的物理性质相似点及同类矿物的差异性进行归纳总结；同时能够对矿物的物理性质之间的联系进行实验验证，例如矿物的光泽与透明度以及颜色的关联分析，一般情况下，浅色矿物的透光性比较好，而且光泽以非金属光泽（金刚光泽、珍珠光泽、油脂光泽等）为主，而暗色矿物的物理性质一般情况下与浅色矿物差异性较大，本环节时间为20分钟。

五、实施效果

实验教学作为课程教学的一部分，其效果对是否能对课程进行深入学习和应用具有较为重要的影响。在地质类专业实验学习过程中，理论与实践相结合的方法是最为直接有效的途径，但老师对实施效果的评价不是一件简单的事情，除了在实验过程中去观察和实验报告的分析外，主要是关注学生对实验的重视性，对实验方法的认识和实验结果的分析能力，是否能独立完成实验方法的选取与验证。

在自主性实验教学实施的3年来，学生对各类矿物的学习质量得到明显提升，后续岩石学课程老师反映在上课时学生对矿物学知识基础较为牢靠，同时在各类专业课程学习中学生对新知识、新方法的独立见解越为丰富，创新意识更为活跃。本人也相信，在教学的道路上“授之以鱼不如授之以渔”的思路应该作为重点，让学生创新能力得到最大程度的发挥。

六、结语

在目前国家教育转型的大体背景下，培养高级应用型人才是大学教学的核心任务。而应用型人才的培养主要是在理论学习的基础上加强学生实践能力的锻炼，但并非是“重实践，轻理论”，实践教学必须立足于理论之上，将实践与理论相结合，将理论知识加上学生自主创新思维，以实践方式去验证和推动理论知识的学习和掌握。重庆科技学院为作为国家教育转型改革的先头军，核心专业课程实验采取独立授课方式，多以自主性实验教学方法为主，在实践教学的道路上不断摸索与创新。

通过在《结晶学与矿物学》自主性实验教学过程中的尝试，对学生的应用及创新实践能力提升有较大的促进作用，基于应用型能力培养的自主性实验教学改革探索，有利于提升实践性环节中的创新能力，提高学生的综合素质和实践能力。在以后的实验教学过程中，还需要不断探索和创新，努力完善实验教学方法，充分发挥自主性实验教学在应用型人才培养过程中的重要作用。

参考文献：

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[9]赵珊茸，边雪娟，凌其聪.结晶学与矿物学[M].高等教育出版社，2004.