多元混合教学在结晶学与矿物学中的应用

阮青锋 李东升 沙鑫 朱明珺

摘要作为地质学、宝石学等专业重要的基础课程，结晶学与矿物学对专业其他课程的学习以及专业兴趣的培养都具有一定影响。针对该课程教学中存在的问题，尝试多元混合式课程教学，充分发挥传统线下课堂教学和线上教学的优势，突出以学生为中心的教学理念。根据课程教学内容的不同，从优化课程知识体系，提升课程高阶性;改进教学方式，强化能力培养;突出全程考核，促进公平竞争等方面进行了教学改革尝试。这一教学模式的实施有利于人才培养目标的达成。

关键词结晶学与矿物学;多元混合教学;教学改革;专业基础课

中图分类号：G424文献标识码：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

利用最新教育技术和现代信息技术开展教育教学活动是现代化教学的主要手段之一。20世纪90年代以来，集文字、图形、声音、动画等各种信息于一体的多媒体教学逐渐在高校中推行，教学效率有了很大的提高。[1]咱从“互联网+”的概念提出以来，人们就不断探索新的“互联网+教育”的模式，促进我国的教学改革逐步迈向新的领域，提升了教学的成效。2018年4月，《教育信息化2.0行动计划》的发布使人们更加清晰地认识到：只有将新技术与教学进行深度的融合，变革传统的教学模式，营造以学生为中心的教学氛围，才能提高学生自主学习的兴趣。近几年涌现出了一些以“互联网+教育”技术平台为支持的、强化教育资源共享的教学模式，如翻转课堂、MOOC、微课、雨课堂SPOC等，[2]从不同角度对教学进行了大胆的改革，且在一定程度上都涉及混合式教学，但这些教学模式各有优缺点。

课程教学的目的是为了达成人才培养目标。具体的课程不同，学习目标也有差别，但促使学生扎实掌握基础知识和应用技能，全面提高学生自主学习能力、综合解决问题的能力创新能力的要求是一致的。只有根据不同课程的特点和学生的实际情况，遵循“以学生学习效果为中心”的原则，灵活应用不同教学模式，采用与具体课程特点相适应的教学方法，才能提升课程的教学效果。

多元混合教学的样式可以多种多样，只要是有利于在有限的课程时段内更有效地使学生达成学习目标，这样的混合式教学就可以去尝试。如线上自主学习与线下课堂讨论的混合、课前预习并完成课前任务与问题导向式的课堂教学以及讨论的混合、自主阅读与启发式讲授+课堂讨论的混合、自主项目研究与学生汇报+课堂讨论的混合等等。[3]

1结晶学与矿物学教学现状

作为地质学、宝石学等专业重要的基础课程，结晶学与矿物学是学好岩石学、矿床学、宝石学等专业课程的基礎。固体物理化学、材料学等相关学科的学习也离不开结晶学与矿物学中有关晶体结构、晶体化学等方面的内容。结晶学与矿物学由结晶学和矿物学两大部分组成，结晶学以晶体的共性为特征，主要介绍晶体的宏观对称及研究方法、晶体内部结构的微观对称等，其内容具有较强的空间性和抽象性，要求学生具有较强的空间想象力和逻辑推导能力。矿物学部分包含矿物学通论和矿物学各论两部分内容，矿物学通论主要介绍矿物的晶体化学基本原理、矿物形态和物理性质、矿物的成因标型、命名和分类。矿物学各论主要通过矿物晶体化学分类这条主线，分别介绍了各大类/类/亚类/族/种矿物的鉴定特征，该部分内容知识点庞杂零散。

对宝石专业而言，结晶学与矿物学肩负着引导学生进入专业课程学习的重要使命，同时，该课程的知识点也是学生学习专业课程和培养专业技能的基础。结晶学与矿物学的很多知识点是学生理解和掌握宝石学相关内容和珠宝检测原理的基础，甚至可以直接指导学生开展珠宝检测的实际应用。学生在珠宝工艺和首饰设计过程中，首先要充分了解各种珠宝材料的性能，而矿物的性能和鉴定正是矿物学的主体内容。因此，结晶学与矿物学不仅仅是宝石专业的专业基础课，通过课程的学习和实践，不仅可以培养学生识别相似矿物的能力和意识，更是培养学生其他综合能力的重要途径。

由于该课程知识点庞杂，对空间逻辑思维及实践动手能力要求较高，对于刚刚接触专业基础课的大学生来说，结晶学与矿物学的难度确实较大。另外，传统的教学方式使这门课显得比较枯燥乏味，学生们的学习兴趣不浓。

近年来，不同高校的教学团队从教学方法和教学资源等方面对结晶学与矿物学的教学进行了大胆的改革和探索。赵珊茸等在开发MOOC课程的基础上提出了将MOOC 的线上教学与课堂的线下教学结合起来的教学模式，一定程度上实现了MOOC与传统课堂教学模式的优势互补。[2]针对实践教学的重点和难点，一些高校建立了电子模型标本库并在教学中进行了有效的应用。北京大学为解决学生建立三维空间思维概念难的问题，借助信息化技术手段构建了三维晶体模型，探索虚拟仿真教学，学生不受时间和空间的限制，可以充分利用课余时间和开放式课程资源共享实验教学平台反复进行学习，并将师生间的沟通延续到课堂之外，明显提高了教学成效。[4]

为了达成人才培养目标，我校结晶学与矿物学教研团队从不同方面对该课程进行了持续的教学改革研究与实践。在讲义、教材或参考材料的编写、教具制作等方面都做过大量工作;教学安排上，采用实验课和理论课混合的方式，充分利用实验模型展示和PPT视频等直观教学资源，从理论和实践两方面帮助学生建立空间观念，加深理解理论内容;利用自制的多媒体课件尝试翻转课堂的教学;在课程教学中引入了“明确任务→课前自学→教师辅导→课堂交流→整体讲授”的五步教学模式等。[5]这些改革措施都收到了一定的教学成效。

但该课程是由结晶学和矿物学两个截然不同的模块组成，课程的知识点繁多，学生难以根据课程内容调整学习方法和思路，抓不住重点;加之实验资源有限，不能保障学生有充足的课内时间来理解和消化课堂学习的知识，导致学生对抽象的理论难以真正理解，实践动手能力不强;学生的其他课程较多，难以按照结晶学与矿物学自身的知识架构来合理安排理论和实践环节的教学内容，甚至会出现理论与实践教学严重脱节的情况。以上种种情况严重影响了学生学习的积极性和主动性，给后续课程的学习也带来了负面影响。

鉴于结晶学与矿物学课程教学中暴露出的新问题，课程团队依托校内课程，择优选用国内公开MOOC平台上的国家级精品课程开展混合式教学改革，并结合当前计算机网络资源与多媒体展示技术，将抽象的理论具象化，充分利用学生课后的碎片化时间，突破教学时间和空间的限制，增强学生课前、课中、课后的自主学习能力，培养学生的自主创新意识和发散思维能力。

2多元混合教学在结晶学与矿物学教学中的探索

多元混合教学需要根据课程具体的教学内容，充分考虑教学资源、教学方式、教学设计等多方面的混合，提升学生的学习兴趣与能力，更好地达到“教、学一体”的目的。近年来，特别是在新冠肺炎疫情的影响下，课程教学团队在广西教育厅和学校的支持下，针对课程的特点和教学中的难点开展了一系列的改革探索和尝试。对原有的教学内容进行梳理和调整、改进教学手段和授课方式：（1）精简了部分教学内容、澄清了教材中一些模糊的概念、录制了精简的教学视频;（2）根据不同部分的教学内容和特点，分采用了翻转课堂的教学理念、任务驱动法、理论+实验的混合教学法、研讨法、基于慕课+微信公众平台+课堂的混合教学模式等多种教学方式;（3）应用动画、三维图像技术以及全景多维度交互式富媒体APP等教学手段，提高教学和学习效率;（4）强化对教学过程的考核、突出对实践能力的考核，使考试趋于规范化和合理化。通过课程教学的改革与实践，将理论与实践紧密结合，有效利用晶体模型、动画、三维图像技术以及全景多维度交互式富媒体APP等资源使教学内容直观化，强化学生的三维空间想象能力，加深理解理论教学内容，取得了良好的效果。

2.1优化课程知识体系，提升课程高阶性

教材是教学的基础和依据，教学团队优先选用“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，结合我校实际情况，以“金课”建设理念，优化课程知识体系，教学内容以晶体的共性和矿物的特性作为“两大主线”，将知识点有机地串联起来，丰富课程内涵，让学生在整体上对知识把控。

以文字为主的教材缺乏声音、动画等直观信息，学生的学习效果并不理想。教学团队根据课程内容的不同，充分利用MOOC、自制的教学视频、全景多维度交互式富媒体APP以及微信公众平台推送的各种学习内容，有效实现教学资源的混合。通过引导学生自主探究和主动实践学习，结合已有的知识和经验，主动构建完整的理论知识体系，增加学业挑战度，拓展课程深度，最终培养出具有扎实的专业知识、过硬的综合能力、较高的素质、能解决复杂问题的优秀学生，实现“金课”高阶性、提高创新性能力。

2.2改进教学方式，强化能力培养

改进教学方式，突出个性化教学。教师的重要作用是“导”而不是“教”，课程以“强化专业基础、增强专业技能、提升学生创新创业能力”为基本指导思想，充分考虑学生在教学过程中的主体作用，分别采用讲授法、研讨法、任务驅动、问题探究、案例分析等不同的教学方法;利用智慧教室等载体将现代信息技术与课程教学进行深度融合，引导学生充分发挥个人潜能进行探究式学习。

教学过程中兼顾课程特点和学生情况，针对学生抽象思维能力的薄弱，通过多媒体展示的形式使学生直观、形象地了解晶体的宏观外形、对称特点以及晶体内部的特点。同时创设情境，以与生活密切相关的案例来设置问题，调动学生的主观能动性，激发学生学习热情，使学生参与课堂中。在讲授的同时辅以小组讨论、讲练结合等多种、多样的教学方法引导、启发学生，使整堂课按照学生的思维规律循序渐进，实现以学生为中心的教学。

课程团队利用微信公众平台作为课堂教学和MOOC教学平台之间的中间平台，构建MOOC+微信公众平台混合教学模式。通过微信公众平台推送内容形式的多样性、时效性和交互性，激发学生的学习兴趣和学习热情，引导学生进行课前预习、课后练习、课程测试等，形成老师有效引导、学生主动学习的良好氛围，同时又能及时解答学生提出的疑難问题，弥补了MOOC学习中学生主动性不足，师生交流不及时的短板。将课程团队自制的教学视频资源嵌入到微信公众平台的推送信息里，不仅丰富了微信公众平台移动学习资源的建设，而且自制的教学视频内容与课程内容的贴合度高，且可以明确微信公众平台内容推送的时间和频率，从而实现对课堂教学的补充和巩固。因此，传统课堂、MOOC平台以及微信公众平台三者相结合构建混合教学模式，可以起到良性循环学习的作用，有利于学习效率和教学效果的提高。

针对结晶学与矿物学实验教学现状，充分利用电子网络信息化技术，将三维图像技术应用于实验教学之中。构建三维晶体模型，采用虚实结合的方法，利用三维图像模拟技术展示晶体的几何形态，以动、静结合的方式将抽象和微观的晶体点群在虚拟环境下直观地呈现出来。结合自主性实验教学方式，快速建立空间观念、增强学生的学习自主性和学习兴趣、实现资源共享、提升学生创新实践能力。同时，课程团队自主开发的全景多维度交互式富媒体宝石矿物教育APP，全方位多维度展示了常见矿物和宝石的特征，将这款APP应用于矿物学的教学中，与宝石专业的特点紧密结合，极大增强了学生的学习热情和积极性。

为了使学生系统掌握相关知识，提高实践创新能力，课程团队在教学中采用了任务驱动法。好的任务可以使学生将结晶学与矿物学中缺乏系统性、多而分散的知识点有效地联系起来，建立自己的知识结构体系，便于掌握不同的知识点并加以充分的利用。比如“晶体生长及形貌特征的研究”任务就要求同学们通力合作，系统掌握晶体生长、晶体对称、晶体形貌以及矿物晶体的研究方法等内容，通过晶体生长实验和晶体形貌的测量与研究，理论联系实际，加深对相关知识点的理解和运用。“矿物组合关系的研究”任务，不仅要求同学们掌握给定标本中不同矿物的形态、物理性质等鉴定特征，还要掌握各种矿物的空间分布关系和成因特点，等等。通过完成任务和成果展示，同学们不仅系统掌握了相关知识，而且学会和增强了相互协作的能力，初步掌握了如何查阅文献、尝试了科研论文的写作、激发了学生展示自我的热情，提高了学习的主动性和参与性，使学生从“要我学”逐步转变到“我要学”的境地。

课程团队在教学过程中充分结合大学生创新创业训练项目、“互联网+”等竞赛项目，适当增加了研究性、创新性和综合性的内容，不断强化能力培养。近年来，借助以晶体矿物为选题方向的大学生创新创业项目稳步提升学生创新能力和研究能力，实践动手能力显著提高，个别学生甚至已基本具备发表科研论文的能力。

2.3突出全程考核，促进公平竞争

课程考核评价不仅对教师的教学活动起到引领、指导作用，还能够促进学生进一步明确学习目标、调整学习策略，充分发挥学生学习的积极性与主动性，更好地达成预期目标。[6]传统的课程考核的依据主要是期末考试成绩，在这种考核模式下，那些善于临时应付考试的学生往往能取得比较好的成绩，而一些平时学习用功、学得比较好的学生在期末考试中没有发挥出应有的水平，成绩反而不是很理想。这在某种程度上伤害了一部分学生的学习热情。

针对上述弊端，课程采用多元混合教学，打破传统单一的教师授课方式和偏重期末考试的考核方式，注重对学生学习的过程化考核。课程总成绩由平时表现和期末考试两部分成绩构成。平时表现主要是指学生在课前、课中和课后三个阶段的学习活动情况，是对学生课前学习成效、课内教学内容掌握情况、课后作业、研讨课的表现和成效等的综合检测和评价;期末考试包括线上理论考试、线下理论考试和实践能力考核。通过课程理论知识评价、课程运用能力评价和解决问题能力评价三位一体的课程考核体系，体现了能力考核、全程考查的想法，以知识点运用为关注点，轻理论、重实践，轻课堂、重课外，将课程考核分布到整个教学环节中，特别是能力训练的环节。课程考核过程化从不同的角度对学生进行了全面的评价，学生只有自始至终全面参与，在知识、能力与素质等方面全面提高，才能取得好的成绩。这种考核方式不仅有利于对学生的综合考核，由于考核的指标和过程更加公开透明，便于学生查找自己的不足，及时进行调整和改进，有利于提高学生主动学习的能力。

3结语

混合式教学可以充分发挥传统线下课堂教学和线上教学的优势，体现“以人为本”、“以学生为主体”的教育理念，更加注重师生在教学过程中的表现。师生共同参与教学过程，老师主要通过引导和监督等方式促使学生自主开展学习。考核更加全面、公开透明，不仅便于学生查找自己的不足，及时进行调整和改进，提高学习的积极性和主动性、提升学生的学习效果;教师也可以利用教学平台的记录和评价功能，全面了解教学过程和教学成效，通过对教学反馈的分析及时调整原有的教学计划、优化教学过程，促进教学效果不断提升的良性循环。

参考文献

[1]吴雪兰，龙红明，王海川，等.结晶学及矿物学课程教学改革探究[J]. 安徽工业大学学报（社会科学版），2017，34（3）：83-85.

[2]赵珊茸“结晶学及矿物学”MOOC+课堂混合教学模式探讨[J].中国地质教育，2018，27（1）：61-65.

[3]吴胜和，岳大力，李庆.“以学生为中心”的多元混合式课程教学模式的探索与实践[J].中国地质教育，2018，27（4）：77-81.

[4]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.

[5]阮青锋，曾伟来，李东升，等.基于五步教学模式的结晶矿物学课程教学改革[J].教育教学论坛，2015（42）：96-98.

[6]张评浒，魏海燕.新时代高校课堂教学评价机制改进策略研究[J].中国教育信息化，2018（11）：45-47.