结晶学与矿物学课程教学的研究

2019-01-30苟军

中国现代教育装备 2019年11期

苟军

吉林大学地球科学学院吉林长春 130061

结晶学与矿物学课程是地质院校地质学和资源勘查工程专业的专业基础课。该课程以地球科学概论课程为基础，同时又是晶体光学与光性矿物学、岩石学和矿床学等后续课程的基础。结晶学复杂抽象、矿物学内容庞杂，是地学专业课程中难度最大的课程之一[1]。学生普遍反映该门课程难学、枯燥乏味，学习积极性不高，成绩不理想等。随着新一轮教学计划的调整，课时由以前的80～120学时压缩到目前的60学时，进一步加重了教学难度。由于该课程直接影响到后续专业课的学习，如何激发学生的学习兴趣，提高学习积极性，如何利用有限的时间达到最大最好的教学效果，需要在教学实践中不断实践与探索。

1 课程教学现状

1.1 理论教学与实践教学脱节学生学习积极性不高

结晶学与矿物学课程分为结晶学、矿物学2部分，矿物学又分为通论和各论[2,3]。结晶学部分内容抽象，矿物学部分内容枯燥繁杂，学时又少，教与学都面临不少困难。结晶学与矿物学课程的教学通常是先理论知识讲解，后实践观察操作。这种教学模式存在着理论与实践脱节现象，不利于实现教学效果的最优化。如矿物学各论部分，每一类矿物首先是教师在讲台上一一讲解，学生只能看到矿物图片，对实物标本没有概念，矿物种类特征多记不住；而实验课中虽看到了实物标本，但理论课和实践课相隔时间较长，在实践课中往往耽误较多的时间去复习相应的理论知识，从而没有足够的时间去仔细观察矿物标本，结果导致部分学生只观察教师要求的、需要写实验报告的矿物标本。整体上讲就是实验课匆忙开展，草草结束，理论课又空洞无味。长此以往，学生会逐渐失去对结晶学与矿物学课程的学习兴趣，难以实现预期的教学效果。

1.2 矿物标本不能与结晶模型相印证结晶学与矿物学联系不紧密

结晶学中晶体的对称操作、对称型、晶体定向、晶体符号及聚形分析等内容逻辑结构严密、由浅入深、层层递进[4]；矿物学在矿物的晶体化学分类体系的基础上，对各大类、族、种等不同分类级别的矿物进行了系统归纳、对比、分析。虽然结晶学和矿物学在各自的内容上具有较强的连贯性和系统性，但结晶学与矿物学两者却没能很好地结合在一起。

结晶学中对晶体形态几何规律的讨论都是以理想晶体为对象的，但实际矿物晶体在生长过程中受外界条件的影响，会不同程度地偏离其理想形态。标本市场上难以找到价格不高而特征显著、形态完好的矿物标本，学校受资金限制配备的矿物标本很多都是形态不规则的，部分矿物颗粒少还较小，学生作为初学者，这样的标本观察起来是有一定困难的。在这些形态不规则的矿物标本上，结晶学中的内容不能直接体现出来，矿物单体形态究竟是何种单形或聚形，学生难以判断，晶族、晶系无法确定，晶体定向更难操作。如单斜晶系的白云母其解理平行{001}极完全，但学生拿到手的是裂成片状的云母片，没有完整的矿物，晶体定向无法进行，解理平行{001}根本无从谈起。给学生的感受是结晶学中学习的对称操作、对称型、晶体定向、晶体符号等知识在实践中几乎没用，几何结晶学的所学到的知识不能很好地融入矿物学中，导致学生把结晶学和矿物学作为两部分不相关的内容学习，学生为了考试而学，学完就忘，逐渐失去学习兴趣，学习效果不佳。

1.3 师资力量欠佳

目前很多高校的考评体制中都突出科研的比重，在这样的考评体制下，一些经验丰富、科研能力较强的教师往往身兼数职，科研任务多，没有或很少时间和精力讲授课程，导致授课教师人数远远不够，只能合班大班上课。同时，由于该门课程综合性较强，年轻教师专业知识的积累和储备量还不够充足，缺乏跨学科的专业视野与综合驾驭多学科知识的能力，教学效果不理想。

2 提升结晶学与矿物学课程教学效果的措施探索

2.1 多样化授课调动学习积极性

结晶学与矿物学课程难度比一般专业课大很多，内容抽象难懂[5]，而且比较枯燥，如果常规的按照教材照本宣科，可能会导致学生的兴趣度不高，教学效果肯定会打折扣。因此在授课过程中，要进一步凝练教学内容，改进教学方法和教学手段。

在教学过程中恰当地举例有助于活跃课堂气氛，帮助学生更好地理解所学内容。例如，在讲解矿物颜色和形态时，它们是鉴定矿物的重要依据，此时可以先放几张水果图片，如香蕉、芒果、苹果。然后配3个不同颜色、不同形态的矿物图片，如绿色柱状绿柱石、黑色片状黑云母和红褐色粒状石榴石。强调会像看到这些水果一样，根据颜色和形态就能轻易叫出这些矿物的名字。在讲解矿物形态受环境的物理化学条件影响时，可以拿谚语“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”为例，然后再拿某一个矿物举例。这样生动、形象的比喻可以将复杂抽象的知识简单化，更容易被学生理解和接受。

在教学过程中还应采用多样化的教学手段，例如“提问式”“启发式”等。矿物学各论授课过程中，具体到某种矿物，如果直接讲解性质和特征，往往使学生感到枯燥乏味，尤其是一节课讲很多种矿物的时候。当介绍矿物的宝石品种时，学生又来了兴趣。所以，我们在课堂教学中可以提一些探索性问题，让学生边思考、边讨论，引导学生自主获取知识。如讲刚玉这种矿物时，先给学生展示刚玉的宝石图片，然后问：红宝石和蓝宝石都是刚玉，为什么颜色不一样？如果学生知道是类质同象，让他们继续思考哪些元素替代可以造成这种现象，人工合成红宝石和蓝宝石利用的是什么原理；如果学生回答不上来，可以反问是结构不一样？成分不一样？一步一步引导学生思考并获取正确答案。等学生的兴趣调动起来，再讲授刚玉这种矿物。通过这样的启发诱导提问，既能营造轻松活跃的课堂氛围，还能让学生不知不觉中深刻地理解相关知识。

此外，还可以开展课外实践教学，很多高校都做了多次尝试，并取得了较好的效果[6]。对于我校来说，吉林大学地质宫博物馆就是最佳的课外实践教学场所。这里有很多实验室不能看到的宝石矿物，还有各大珠宝商在此陈列的宝石。这样的经历既能开阔学生的视野，还能提高学生学习结晶学与矿物学课程的积极性。

2.2 改进实验方式理论实践一体化

结晶学与矿物学课程是一门实践性要求很强的课程[7-8]，传统的实验教学方法通常都是学生先看教师演示操作，然后再单独安排实验时间自己动手观察操作。教师觉得学生课堂听会了就会操作了，但实践教学时，往往一动手操作就会出现很多问题。对学生而言，听教师讲和看教师做多遍，不如自己做一遍。所以在结晶学与矿物学课程教学中，需打破理论知识与实践操作相分离的局面，努力推行理论实践一体化，理论教学与实践教学深度融合，让学生在学习过程中边听、边学、边做。如在讲解某一种矿物特征的时候，让学生拿着标本和教师讲的内容对比，学生在观察实物的基础上，矿物的特征更容易理解和记忆。这种教学模式理论知识和实践操作交替进行，在理论知识中有实践操作，在实践操作中有理论知识，理论与实践相互融合、相互促进，既能增强课堂教学效果，还能激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。

2.3 完善实验条件改善教学环境

由于经费投入的局限，实验课所用的晶体模型、标本更新不足，尤其是很多矿物别本标本不典型，导致结晶学中学到的很多知识在实际矿物上无法观察，人为地割裂了结晶学和矿物学两者间的联系。如果上课时每个小组或每人能拿到一个晶体模型和矿物标本，跟着教师的引导一起操作能起到更好的效果，这也是理论实践一体化教学的前提。因此，在实际教学中，学校需加大对实验设备设施的投入，选购多套模型标本进行教学，尤其是矿物标本应优先选择形态规则的。如果条件不足，也可以小班课堂授课，鼓励实验室对学生开放，为学生创造自学条件。

2.4 强化师资力量

青年教师在结晶学与矿物学课程上的教学经验及方法上还存在一定的欠缺，参与过的矿物学研究也不多，在自身科研实践缺乏的情况下，难以及时将学科前沿知识和最新科研成果融入教学实践中。因此，可以邀请院内有经验的老教师一起开展教学方法讨论会，使青年教师在老教师的传帮带下，学方法、练技能，让资深教师的教学方法及经验得到有效的传承。此外，对于结晶学与矿物学课程而言，目前国内有许多精品课程和网络资源[9]，青年教师可以反复学习这些在线课程，汲取他人的长处，改进自身的教学方法及教学手段。另一方面，还要加大结晶学与矿物学课程专业人士的引进力度，将更专业的研究人员吸收到教师团队中，同时学校要激励青年教师提升科研水平，用科研成果反哺教学。