郭士金 胥 哲 劉清俊

【摘要】 本文根據(jù)《結晶學及礦物學》的課程特點,進行教學方法的探索和改進,提出了激發(fā)學習興趣、抓住教學主線、強化實驗教學等三個方面的教學體會。

【關鍵詞】 結晶學及礦物學;教學

《結晶學及礦物學》是地質學、寶石學等專業(yè)的的一門專業(yè)基礎課,也是《巖石學》、《礦床學》、《寶石鑒定》等課程的先導性課程。該課程的結晶學部分由于抽象、空間性強等特點而難懂,礦物學部分則顯得內(nèi)容龐雜而難記,而且許多礦物的結構也比較抽象,學生們通常感覺該課程難學。所以教師需要不斷改進教學方法,使學生更容易理解和接受相關的知識。下面是我們在經(jīng)過數(shù)年的教學實踐之后,得出的幾點教學經(jīng)驗與體會。

1、激發(fā)學習興趣

由于該課程的內(nèi)容既抽象又繁雜難記,導致許多學生在學習過程中感覺乏味,從而逐漸喪失學習的積極性和主動性。在課堂上,每當展示精美的礦物晶體圖片的時候,學生們總是興趣十足,觀察的比較投入。所以,要多精選一些精美的礦物晶體圖片放在幻燈片上。此外,礦物的特殊用途也是容易引起學生注意的內(nèi)容,比如在講石棉的時候,介紹相關古籍中記載有一種“火浣布”,遇火越燒越新,其實這是用石棉制作的一種“布”,由于石棉耐高溫,所以不怕火燒,這樣,便很容易利用學生們的好奇心,引導到礦物的外部屬性或內(nèi)部特征上來。興趣其實是最好的老師,只有利用各種方法激起學生的興趣,學生便能夠從被動接受,變?yōu)橹鲃犹剿鳌⑻釂枴?/p>

2、抓住教學主線

主線是課程的脈絡,抓住主線就可以實現(xiàn)綱舉目張。該課程分為結晶學、礦物學兩部分。

自然界的礦物一般都是天然晶體,研究礦物將涉及晶體許多固有的特性和結晶學法則與定律,所以結晶學是礦物學的基礎,這是整個課程的主線。

結晶學部分主要包括介紹晶體的概念、基本性質、晶體的生長、晶體外形的幾何規(guī)律和晶體化學基礎理論知識等內(nèi)容。其中的重點是晶體外形的幾何規(guī)律,在這一部分里,其教學主線就是晶體的對稱分類。對稱要素、對稱型是晶體對稱分類的基礎,而后續(xù)章節(jié)的晶體定向、單形和聚形又是以晶體對稱分類為基礎的。抓住了這一核心,就相當于抓住了這些前后內(nèi)容的脈絡,使之順利鋪開,而就不至于顯得雜亂、難懂了。例如,在晶體定向中,需要選擇結晶軸:首先根據(jù)對稱特點(有無高次軸)劃分晶族,并劃分晶系;然后,再根據(jù)各晶族、晶系特點選結晶軸。實際上,在掌握好晶體的對稱分類(三個晶族、七個晶系)之后,再經(jīng)教師引導稍加總結,便很容易根據(jù)對稱型的特點,找出各晶系選結晶軸的規(guī)律,而有的學生注意不到這一點,只會硬記對稱型和結晶軸的選擇方法。

在礦物學部分要突出的主線,就是礦物的形態(tài)和物理性質等外部屬性是由礦物的化學組成和內(nèi)部結構決定的。在礦物學各論的教學中,始終貫徹這一主線,引導學生分析各大類(類/族)礦物的化學組成、晶體結構的主要特征,并進而分析該大類(類/族)礦物可能具有的形態(tài)特征和物理性質等,然后再具體到各個礦物。比如,氧化物類礦物中,陰離子主要為氧,金屬陽離子主要是惰性氣體型陽離子和過渡型陽離子,另外還有少量的銅型離子。故氧化物中的化學鍵以離子鍵為主,隨著陽離子從惰性氣體型離子到過渡型離子、銅型離子的過渡,離子鍵性減弱,共價鍵性增強,其中一些過渡型離子還具有一定的金屬鍵性。這樣,便使氧化物產(chǎn)生如下的性質:在惰性氣體型陽離子的氧化物中,具有離子晶格的一般特征,表現(xiàn)為無色和淺色,透明至半透明,玻璃光澤;若陽離子為過渡型或銅型離子,則礦物的顏色加深,半透明至不透明,金剛光澤、半金屬至金屬光澤;由于健力強,氧化物的硬度一般硬度>5.5,而且熔點高、溶解度低。由此便可理解,為何同為氧化物,石英(SiO2)具有玻璃光澤,而金紅石(TiO2)具金剛光澤,磁鐵礦(Fe3O4)為半金屬光澤,而它們都為高硬度(>5.5)。

如此,則可以讓學生抓住前后知識的因果關系,或者是礦物外部屬性和內(nèi)部特征的關系,以達到理解并能舉一反三的學習效果,而不是死記硬背知識點。

3、強化實驗教學

《結晶學及礦物學》實踐性強,實驗課課時多,占總課時的50%。實驗課的內(nèi)容主要是通過觀察模型,掌握晶體對稱分類、定向、單形認識和聚形分析等方法,并通過觀察標本,掌握常見礦物的鑒定方法。實驗既用來鍛煉實踐動手能力,又有助于加深理論理解。為了加強實驗課的教學效果,使學生掌握好結晶學和礦物學的基本觀察技能,特采取下列措施:

(1)實驗課上,除了在開頭向學生介紹觀察、鑒定方法外,還在下課前進行相應的總結。為了調(diào)動學習的積極性,促進互相討論的精神,可由各實驗小組根據(jù)本組的觀察結果來作總結,然后由教師點評。

(2)由于實驗課上多是定性描述,有的學生便通過抄書,隨便完成了事。為了讓學生能夠主動、積極觀察,特在課堂上以小組為單位進行隨機抽查,并將抽查結果計入平時成績里面。

(3)要充分利用標本照片、晶體結構模型等教具。對初學者來說,往往對如何正確觀察、描述解理的組數(shù)和夾角感到茫然。對此,特拍攝了方鉛礦、方解石、螢石、輝石和角閃石等重點礦物的解理,并在上面作出標示和描述,然后讓學生以此為參考來練習觀察解理的組數(shù)和夾角,經(jīng)過抽查,發(fā)現(xiàn)效果良好。礦物的內(nèi)部結構是項重要的內(nèi)容,經(jīng)驗告訴我們,僅在理論課堂上用幻燈片向學生講解,不如同時在實驗課上讓學生自己觀察晶體結構模型來的更直觀。除了定制的模型外,筆者還自己動手制作了若干用乒乓球、鋼球、磁棒、硬紙板等簡易材料制作的最緊密堆積模型、各種硅氧骨干模型,由于這些模型都可以由學生動手拆裝,又便于觀察,很容易引起學生的興趣。

參考文獻

1 潘兆櫓.結晶學及礦物學(第三版).北京:地質出版社,1993.

2 陳丹玲.強化基礎 突出技能 因材施教—“礦物學”教學過程的幾點體會.高等理科教育.2008(3).