“结晶学与矿物学”课程教学改革与实践

曹秋香 吴志春 刘向铜

摘要：我国的地质相关类高校几乎都将“结晶学与矿物学”定位为专业基础课程：开设本课程，不仅可以在普通地质学课程的基础上，丰富学生地质学的相关知识，而且能培养学生定量分析、解决地质学实际问题的能力及理性思考地球的物质组成的时空表达的素质。然而，当下这门课程的教学环节中遇到课时锐减、知识架构延续、教师队伍培养、学生信息获取量等问题，为较好地解决上述问题，教育部高等学校地质学类专业教学指导委员会成功举办了地质相关类高校青年教师“结晶学与矿物学”课程教学研修班，期间国内教师共同探讨了课程教学改革的途径，为今后的课程教学实践指明了方向。

关键词：结晶学与矿物学;課程教学研修;教学内容设置;教学方式

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。该课程以普通地质学或地球科学概论课程为基础， 同时又是晶体光学、岩石学和矿床学等后续课程的基础。其中，结晶学方面的知识内容多是在归纳、总结绝大多数矿物结构特点和几何特征共性的基础，提炼而成，因而多表现为抽象的属性，且要求学生具有较强的空间架构能力和理解能力;矿物学各论部分在内容格式上形似八股，而内容实质上却又千差万别，包罗万象。伴随着新一轮教学计划的调整，不少高校对其进行了课时的调整，加之老一辈结晶矿物学类教育家的相继离退，青年教师对此课程的教育多处于摸索阶段。

因此，当与此课程教学相关的研修班——“结晶学与矿物学”课程教学研修班发起召集之日便收到不少高校反馈。在研修班举办期间，即2019年9月20～23日，中国地质大学、南京大学、北京大学、成都理工大学、东华理工大学等36所高校的110多位青年教师参加2019年地质相关类高校青年教师“结晶学与矿物学”课程教学研修班。研修班共设专题报告七个，由教学经验丰富的专家学者就此门课程中各知识点的通论和各论、特定知识点的专题研究及其内涵和体系进行教学心得的传授。同时，参与培训的青年教师就此课程教学过程中遇到的现象与与会专家、同仁进行了深入探讨，为提高“结晶学与矿物学”课程教学效果和质量而群策群力。

一、教学内容设置

教学内容的基本设置可与教学大纲、教材要求的知识点相结合。此外，要积极鼓励教师科学加工教学内容的行为。为达到学生更好理解、掌握课程核心知识点的目标，教师在结束知识点讲解之后，需要设置相关的思考与讨论话题，在巩固所学的同时，达到启发学生思考的目的。

例如赵珊茸教授在进行“晶体与空间格子”这一章节，设置重点讲解的重点内容分别是：（1）晶体、格子构造、空间格子、相当点;它们之间的关系。（2）结点、行列、面网、平行六面体;结点间距、面网间距与面网密度的关系。（3）晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。在教学过程中，注重引导学生统一、组合式地理解这些概念及其相互间的延伸关系，并设置系列思考题，如：（1）晶体结构中由同种原子、离子组成的一条直线一定是行列吗？组成的平面一定是面网吗？（2）均一性与异向性矛盾吗？为什么？（3）怎么理解“自限性、对称性都是由异向性产生的”？（4）怎么理解“晶体结构是有序的，所以比非晶体稳定”？通过突出重点内容讲解和启发学生思考结合的方法，达到启发学生主动学习的目的。

二、灵活运用不同的教学方法，提高教学质量

（一）典型案例教学法

典型案例教学法对于激发学生兴趣有极大的作用，比如，蔡元峰教授提及的雪花，就是利于知识来自于生活、认识来自于好奇心这一常识，通过一张张美轮美奂的雪花，不仅完美地使学生理解了对称、六方等概念，更生动形象地展示了晶体生长理论中枝晶的生长条件：一定条件下快速生长的产物;在激发学生对“结晶学与矿物学”的学习动力方面，蔡元峰教授更是以国内外矿物学界的成功案例进行现身说法，以优质的科研成果激励学生树立前进的目标。为使学生更好地理解晶体结构的测试技术，谷湘平教授手持XRF仪，在教学场地，就地取材，用实物教学的方法拉近听者与讲课者距离的同时，也让听者对此环节的知识点印象深刻。

而汪灵教授讲授“石英矿物学特征与应用”的过程中全程典型案例教学法，开启了“结晶学与矿物学”中“矿物学各论”内容讲解的新模式。学生不仅能掌握石英的基础矿物学特征和同质多像等基本知识，还能深入了解到石英的应用、应用过程中遇到的瓶颈及其未来发展的方向，从而极大地激发学生的学习兴趣和热情。

这种教学方法的运用在课程知识架构延续、教师队伍培养等方面发挥重要的作用，由于典型案例教学法促进教师不断追踪、吸收和理解学科前沿，并将“结晶学与矿物学”领域前沿的科研成果有机地耦合到教学内容中，从而间接地为学生指明此课程知识架构延续的方向性。

（二）任务驱动式教学法，启发学生的自主学习

现今，已有五千六百多种矿物，虽不及我国人名之繁多，却也让未涉矿物界的学生有点不知所措。因而，在“结晶学与矿物学”的第一课，即可给学生布置一项特殊的任务：起名，凭喜好给自己起个矿物的名字。这一任务，以轻松愉悦的方式开启了课程的学习，一般以两周左右的时间为周期，第一周学生着手于多数矿物主要特性的初步了解，第二周则会着重于某几种矿物的认识进而完成矿物名的选择。此后在课程教学过程中，学生选定的矿物名将代替学名使用，从而在矿物讲授中，学生对矿物的各种性质，如同对自己的认知一般深入脑海。由于学生之间的矿物术语交流使用频率加大，原本陌生的矿物名称和属性也在轻松愉悦的氛围中被熟知。

47种单形、聚形学习的过程中，对于“斜方四面体”“四方四面体”“四面体”等比较难理解的形态，一般要求学生按要求进行各小组的模型自制。从而，加深了这些形态在学生脑海中的印象，简化了理解时的空间架构过程。

以任务驱动学生的自主学习，在线上资源丰富的当下，较好地缓和了“结晶学与矿物学”课时锐减的局面，扩大了学生信息获取的渠道。

（三）多元化的教学方法

目前国内有许多精品课程和网络资源，青年教师和学生都可以反复学习这些在线课程，在充分利用这些资源的同时，可发展出自身的教学方法及教学手段：比如，基于“雨课堂”平台的“结晶学与矿物学”教学模式;MOOC+课堂式的混合教学模式;翻转课程的应用——教师与学生角色的互换，即，提前定好相关主题，给学生充足的准备时间，在规定的课程时间里，空出一些时间，让学生将掌握到的“结晶学与矿物学”方面的知识（包括书本、网络上的话题、实验室、校园、家乡或旅途上的实物）进行讲解。通过学生主动讲解的方式，变原来的被动学习为主动学习模式，从而使学生由“听讲所知”上升为“教授给他人”而储备的知识，从而大大提高了学生的学习效果。

三、小结

“结晶学与矿物学”课程教学研修班对强化师资力量建设有较大帮助。青年教师在这门课程的教学经验及方法上多多少少存在一些欠缺。因而，以课程研修的形式共同探讨教学内容设置的经验，不仅有助于多元化教学方法的开展，使青年教师在耳濡目染、亲身受教的环境中，学方法、明要点、练技能，更好地学习资深教师好的教学方法及经验，而且有利于青年教师进行新的教学模式和方法的探索，从而更好地激发学生兴趣、提高教学质量。

参考文献：

[1]苏妮娜.浅谈《结晶学与矿物学》课程教学中存在的若干问题及对策[J].高教学刊，2018，（17）：119—121.

[2]曹秋香，朱志军，郭福生，张树明，姜勇彪.“专业技能综合实习”之岩矿鉴定的教学模式与教学方法的探索[J].中国地质教育，2018，27（2）：78—80.

[3]郭艳军，陈斌，秦善，崔莹，熊文涛，阎述辰，葛天雨，蒙聪.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—165+168.

[4]刘栋，王青，申俊峰.基于“雨课堂”平台的“结晶学与矿物学”教学模式初探[J].中国地质教育，2019，28（2）：53—57.

[5]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.

编辑∕丁俊玲