浅谈《结晶学与矿物学》课程教学中存在的若干问题及对策

摘 要：《结晶学与矿物学》是地质学专业大学生的专业入门课程，理论性与实践性并重，课程对于地质学其他专业课程的学习以及地质兴趣的培养都具有一定影响。通过近年来的课堂教学经验总结，发现该课程目前存在学生学习兴趣不足、课程内容庞杂且抽象以及实验教学手段单一等一系列实际问题，提出了凝练教学内容，突出核心重点、激发学习兴趣、引入翻转课堂教学模式等几个方面的课程教学改革方法及其具体措施。这些教学研究理念及措施能够为其他类似课程的教学改革提供参考和依据。

关键词：结晶学与矿物学；地质学；实践教学；翻转课堂；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）17-0119-03

Abstract： Crystallography and Mineralogy is a professional course for the undergraduate students major in Geology， which is important both in theory and practice. The course is also of great significance for students to study other professional courses of Geology and stimulate the learning interests of students. According to the teaching experience， this paper summarizes a series of problems in the course teaching：students are lack of interest in learning；the teaching content is numerous and hard to understand； experiment teaching methods are humdrum. As a result， the specific countermeasures were proposed： to simplify the teaching content； to highlight the key points； to inspire the learning interest， and to use the teaching mode of flipped classroom to improve the teaching effect so as to provide a reference for the reform of other similar courses.

Keywords： crystallography and mineralogy； geology； practice teaching； flipped classroom； teaching reform

《结晶学与矿物学》是地质学专业以及相关专业重要的一门专业基础课和必修课[1]，也是《晶体光学与光性矿物学》、《岩浆岩与变质岩》、《沉积学》等后续多门专业课的理论基础。此外，矿物的相关知识与宝玉石鉴定、装修建材乃至日常生活等关系十分密切[2]。在中国石油大学（华东）地质学专业的培养方案里，《结晶学与矿物学》与《地球科学概论》是本专业学生入校以来接触最早的专业课程，是地质学专业重要的专业基础课。然而，《结晶学与矿物学》的课程内容体系较大，包括了结晶学与矿物学两大部分，既要求学生掌握矿物晶体的化学组成和内部结构的相关理论知识，又要求学生掌握各类矿物的主要鉴定特征及物理化学性质，学会常见矿物的肉眼鉴定方法及相似矿物的区别。由于“结晶学”部分的内容较为抽象，“矿物学”部分的内容非常庞杂，因此，该课程历来被认为是地学类专业课程中难度较大的课程之一。本文旨在对该课程教学过程中存在的若干实际问题进行总结，并提出解决这些问题的初步设想，期望与同行们交流探讨。

一、课程存在的若干问题

（一）学生对专业课缺乏兴趣

根据我校地质学专业的教学计划安排，《结晶学与矿物学》课程基本安排在大学一年级的上半学期，是地质学专业学生最早学习的专业基础课之一。大一新生处于高中学习模式向大学学习模式转换的阶段[3-4]，对于大学的教学方式需要一定的适应期，加之对所学专业的认识不全面，不能很好地理解课程之间的联系，这将会对其学习兴趣造成较大的负面影响。另外，与这一阶段同步进行的《地球科学概论》课程相比，《结晶学与矿物学》课程包含了大量定义、术语以及各类矿物的具体特征等，这些知识点在教学过程中显得较为繁琐、不够生动形象，这同样会影响学生的学习兴趣。

（二）课程内容庞杂且抽象

《結晶学与矿物学》课程是由结晶学与矿物学两个密切相关的部分组成，结晶学部分要求学生理解并掌握晶体的概念、晶体内部结构的有序性、晶体的基本性质、晶体的生长规律、晶体对称性和晶体的分类、晶体的形态及晶体的定向研究、双晶的概念及其基本特征等；矿物学部分要求学生理解并掌握矿物的概念、矿物的化学成分和内部构造特点、矿物的形态、矿物的物理性质、矿物的成因、矿物的分类、矿物的肉眼鉴定特征和鉴定方法。可见，该课程内容非常庞杂、知识点多。另外，结晶学部分许多内容是用空间几何模型加以展现和解释的，要求学生具有很强的空间思维能力；矿物学部分包括了大量的矿物名称、化学式、具体鉴定特征及成因等，学生在学习过程中会觉得缺乏系统性和规律性，难于找到掌握各类矿物鉴定特征的有效方法。

（三）实验教学手段单一

《结晶学与矿物学》课程包含大量的实验操作，在结晶学部分的实验中，要求学生通过晶体模型的操作和分析，掌握各晶系晶体的对称特点和形态特点，掌握双晶的对称特点和观察方法；在矿物学部分的实验中，要求学生通过矿物手标本的观察与描述，总结不同类型矿物特征的规律性，掌握常见矿物的鉴定特征、成因产状及用途。然而，大部分的实验内容属于验证性实验，实验教学手段单一。在实验过程中，要求学生在实验室严格对照实验指导书上规定的内容进行观察、操作并完成实验报告，学生缺乏自主的思考与理论联系实际的学习过程，不利于有效的记忆以及知识的灵活运用。

二、解决问题的对策

《结晶学与矿物学》作为一门理论性强，涉及知识面广的基础课程，同时又具有实践性强、应用广泛的特点。在教学过程中，既要注重对理论知识的强化与深化，更应注意引导和激发学生的学习积极性和创造性，同时要注重理论与实践相结合，培养学生的实际应用能力。基于上述考虑，结合笔者近十年的课程教学经验，提出了以下初步对策。

（一）凝练教学内容，突出核心重点

围绕我校地质学专业的最新培养计划，对《结晶学与矿物学》授课的核心内容进行归纳与改革，使主线核心内容有突出的体现。首先对教学内容进行了精简与优化，通过增加科研与生活实例来丰富理论教学，提高学生的学习兴趣；强化实践环节，增加学生考察校园石材及周边野外露头等实践环节，培养学生理论联系实际的分析能力。

具体来说，在结晶学部分内容的教学过程中，强化基础理论的教学与知识扩展，帮助学生建立扎实的知识基础，尤其是对于其中晶体的对称、晶体定向等方面的知识，通过反复地模型展示与练习，强化对该部分内容的理解。而对于大学化学中已讲授过的晶体化学键等理论，可以简单复习或者不再重复讲授，以便有效的突出学习重点。在矿物学部分，鉴于同学期开设的《地球科学概论》课程中也有一部分形成矿物的地质作用等相同的知识点，教学过程中将这些重复部分简单复习即可，重点强调各类矿物的晶体化学结构与其外部形态及物理性质间的关系，便于学生抓住矿物学部分学习的主线，由矿物的共性到个性认识，注意相似矿物的区别，从而掌握矿物鉴定的规律性，可以更好地理解和掌握常见矿物的鉴定特征。此外，优化理论课与实践课的设计，比如矿物学教学内容可以直接放在实验室讲解，采用理论-实践一体化的教学方法，学生可以一边观察实际矿物，一边听老师讲解，可以大大提高学习兴趣和效果。

（二）激发学习兴趣，上好每一堂课

俗话说兴趣是最好的老师[5]，对于《结晶学与矿物学》这样一门内容体系庞杂的课程，学生的学习兴趣至关重要。教师上课前应该充分备课，精心设计教学内容，尽量每节课都设计一些吸引学生眼球的小片段，并能给学生留下思考的空间。另外还要注重从认识矿物的实用性方面来提高学生的学习兴趣。

1. 精心设计教学内容，吸引学生注意力

为了提高学生对课程学习的兴趣，教师应该对教学内容进行精心设计。笔者在课程每一节段的教学过程中，首先引入大量矿物图片和实例，让同学们了解矿物岩石就在我们身边，与每个人的生活都息息相关，我们的衣食住行样样都离不开矿物岩石，从而激发学生的学习兴趣和热情；然后再来介绍本节课的学习目的和意义、知识点以及与其它教学节段间的联系，并结合生活实例对课程知识点进行系统讲解，分析每类矿物的特征、应用价值等，既丰富了课堂教学，又能够帮助学生构建清晰的知识框架。

2. 注重实用性，激发学习兴趣

在平时的教学中发现，矿物应用是学生最感兴趣的话题，每次在讲到某一个矿物的特殊用途，例如讲到哪些矿物可以做宝石时，学生表现出极大的兴趣。因此在教学过程中从矿物的应用入手，然后再从晶体结构上分析，为什么它可以有这方面的应用？如何更好地利用？从而激发学生的学习兴趣和求知欲，调动学生的学习积极性，把学生的注意力再次巧妙地引入到基础理论和基本原理的学习上。要做好这一点，就要求教师在日常工作、生活中多收集这方面的资料，同时多与各专业课老师沟通，了解他们在科研活动中的有关矿物学问题。让学生了解自己的衣、食、住、行各方面都与矿物岩石息息相关，每个人的生活都离不开它们，这样就可以化神秘为简洁，就可以把问题做深做透。以大家都熟悉的宝玉石来讲，不接触矿物岩石的人把宝玉石的鉴定看的很神秘，实际上宝玉石鉴定无非就是利用结晶矿物学的一些基础知识，比如成分、硬度、比重、折射率、发光性及生长规律等，而且宝石的加工和人工合成也是建立在对矿物的这些知识的掌握之上。同时，在教学过程中，注意将矿物学研究及矿物应用方面的最新研究成果及时引入课堂，更新和充实本课程的教学内容，让学生了解该学科的前沿问题和发展动向，这些措施都有助于大大提高学生兴趣和教学效果。

（三）改革教学方法，提高教学效果

《结晶学与矿物学》课程理论性强，空间概念多，抽象不易理解。由于大学课程教学主要以教师讲授为主，以学生为主体的教学理念与方法并未得到很好地贯彻[6]。鉴于此，该课程在近年来教学改革过程中，积极改进原有教学方法，采用多种手段提高学生学习兴趣，加大学生在课程中的参与度，使学生更加积极主动地获取知识，有效提高了学生的学习兴趣和积极性以及获取知识后的成就感，从而提高教学效果。另外，充分利用多种教学手段，将抽象的概念转化为形象具体的动画，便于学生理解和记忆。

1. 引入“翻转课堂”授课方式，激发学生积极性和主动性

如何在教学过程中克服学生的畏学、厌学情绪，激发学生的学习兴趣，如何提高课堂教学效果，变被动接受为主动思考，是摆在教师面前的一个亟需解决的问题。课堂教学中，在基础理论教学外增加一些课外相关知识，例如矿物各论环节增加宝玉石的成因、鉴定等知识，能够显著提高课堂气氛。课后要求学生选取某一种宝石矿物，对其结晶学与矿物学特征、鉴定方法等进行调研，进而总结制作汇报材料，每节课前5-10分钟上台发言，和大家一起分享自己关于某种矿物的认识和体会，老师最后总结点评，表扬鼓励优点，指出不合理或者错误之处。这种教学方法明显提高了学习的主动性和参与性。

2. 丰富教学手段，提高教学质量

利用多媒体技术，可以更简洁生动的剖析课程难点，分解知识的复杂度，达到化难为简，化抽象为具体的效果[7]。这一点在《结晶学与矿物学》的教学中表现得尤为突出。例如结晶学中关于晶体的对称部分，对称心、对称面、对称轴、旋转反伸轴等对称要素的理解及对称操作十分复杂，利用CAI课件多媒体动画能将复杂的操作过程直观、生动地表现出来，便于学生理解和记忆。矿物各论部分，针对每个矿物的特征描述，展示丰富的矿物实体和大量的矿物图片，使学生看得见摸得着，学习起来有兴趣、不枯燥，便于理解和接受。矿物学是一个感性认识很强的学科，而由于地质作用的复杂性，导致同种矿物在不同的形成条件下其形态和某些物理性质上具有多变性，而我们在平时的课堂及实验中很难让学生对这点有一个相对全面的了解。为了弥补这一不足，平时应注意积累典型矿物标本的照片。另外，教师应该把平时工作和科研过程中看到的典型矿物图片、宝玉石矿物和一些实物标本加以收集和整理，在课堂上充分展示。通过这种方法让学生了解矿物不只是“石头”，如果条件合适，它还可以成为宝玉石或观赏石，能够激发学生的学习兴趣和对矿物的全面了解。

除课堂教学外，还可提供相关课程网站给学生进行課后自学，例如《矿物岩石学》省级精品课程网站，网站上包含了结晶学与矿物学部分的教学课件、思考题及精品视频公开课，可供学生课后自学，不仅丰富了学习资源，同时扩展了学生的知识面。可以根据学生的学习情况，给学有余力的同学布置一些自主学习任务，满足不同程度学生的学习需求。

三、结束语

与传统的应试教育相比，我国目前更为重视的是大学生素质教育。作为实践性强的应用型课程，更应该注重学生的主观能动性与创新精神的培养。在日常教学活动中，将翻转课堂教学理念与模式引入课堂教学中，同时充分利用CAI课件与网络教学资源，能够真正贯彻以学生为中心的教育思想，能够调动学生的学习兴趣与主观能动性，对学生实践能力和创新能力的培养有着积极的推动作用。通过对该课程中实际存在的问题进行改革与实践，能够为其他类似课程的教学改革提供参考和依据。

参考文献：

[1]秦善，王长秋，鲁安怀.“结晶学与矿物学”教学改革与课程建设[J].中国地质教育，2007（1）：130-132.

[2]韦乐乐.《结晶学与矿物学》教学方式改革研究[J].高教学刊，2017（3）：108-109.

[3]慕岩，赵希文.高校大一学生学习与发展指导工作探索[J].高教学刊，2016（4）：149-150.

[4]王洋，许赞.大学新生适应力提升教育的路径探析[J].高教学刊，2015（23）：43-46.

[5]宋 ，苏妮娜.浅谈如何给非石油专业教好《石油地质勘探概论》[J].科技创新导报，2012（18）：152-153.

[6]苏小红，赵玲玲，叶麟，等.基于MOOC+SPOC的混合式教学的探索与实践[J].中国大学教学，2015（7）：60-65.

[7]郭艳军，陈斌，秦善，等.结晶学与矿物学虚拟仿真实验教学探索[J].实验室研究与探索，2017，36（8）：161-168.