“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)改革與實踐

曹秋香 吳志春 劉向銅

摘要：我國的地質(zhì)相關(guān)類高校幾乎都將“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”定位為專業(yè)基礎(chǔ)課程：開設(shè)本課程，不僅可以在普通地質(zhì)學(xué)課程的基礎(chǔ)上，豐富學(xué)生地質(zhì)學(xué)的相關(guān)知識，而且能培養(yǎng)學(xué)生定量分析、解決地質(zhì)學(xué)實際問題的能力及理性思考地球的物質(zhì)組成的時空表達(dá)的素質(zhì)。然而，當(dāng)下這門課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中遇到課時銳減、知識架構(gòu)延續(xù)、教師隊伍培養(yǎng)、學(xué)生信息獲取量等問題，為較好地解決上述問題，教育部高等學(xué)校地質(zhì)學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會成功舉辦了地質(zhì)相關(guān)類高校青年教師“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)研修班，期間國內(nèi)教師共同探討了課程教學(xué)改革的途徑，為今后的課程教學(xué)實踐指明了方向。

關(guān)鍵詞：結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué);課程教學(xué)研修;教學(xué)內(nèi)容設(shè)置;教學(xué)方式

結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)課程是地質(zhì)院校地質(zhì)學(xué)和資源勘查工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程以普通地質(zhì)學(xué)或地球科學(xué)概論課程為基礎(chǔ)， 同時又是晶體光學(xué)、巖石學(xué)和礦床學(xué)等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。其中，結(jié)晶學(xué)方面的知識內(nèi)容多是在歸納、總結(jié)絕大多數(shù)礦物結(jié)構(gòu)特點和幾何特征共性的基礎(chǔ)，提煉而成，因而多表現(xiàn)為抽象的屬性，且要求學(xué)生具有較強的空間架構(gòu)能力和理解能力;礦物學(xué)各論部分在內(nèi)容格式上形似八股，而內(nèi)容實質(zhì)上卻又千差萬別，包羅萬象。伴隨著新一輪教學(xué)計劃的調(diào)整，不少高校對其進行了課時的調(diào)整，加之老一輩結(jié)晶礦物學(xué)類教育家的相繼離退，青年教師對此課程的教育多處于摸索階段。

因此，當(dāng)與此課程教學(xué)相關(guān)的研修班——“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)研修班發(fā)起召集之日便收到不少高校反饋。在研修班舉辦期間，即2019年9月20～23日，中國地質(zhì)大學(xué)、南京大學(xué)、北京大學(xué)、成都理工大學(xué)、東華理工大學(xué)等36所高校的110多位青年教師參加2019年地質(zhì)相關(guān)類高校青年教師“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)研修班。研修班共設(shè)專題報告七個，由教學(xué)經(jīng)驗豐富的專家學(xué)者就此門課程中各知識點的通論和各論、特定知識點的專題研究及其內(nèi)涵和體系進行教學(xué)心得的傳授。同時，參與培訓(xùn)的青年教師就此課程教學(xué)過程中遇到的現(xiàn)象與與會專家、同仁進行了深入探討，為提高“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)效果和質(zhì)量而群策群力。

一、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

教學(xué)內(nèi)容的基本設(shè)置可與教學(xué)大綱、教材要求的知識點相結(jié)合。此外，要積極鼓勵教師科學(xué)加工教學(xué)內(nèi)容的行為。為達(dá)到學(xué)生更好理解、掌握課程核心知識點的目標(biāo)，教師在結(jié)束知識點講解之后，需要設(shè)置相關(guān)的思考與討論話題，在鞏固所學(xué)的同時，達(dá)到啟發(fā)學(xué)生思考的目的。

例如趙珊茸教授在進行“晶體與空間格子”這一章節(jié)，設(shè)置重點講解的重點內(nèi)容分別是：（1）晶體、格子構(gòu)造、空間格子、相當(dāng)點;它們之間的關(guān)系。（2）結(jié)點、行列、面網(wǎng)、平行六面體;結(jié)點間距、面網(wǎng)間距與面網(wǎng)密度的關(guān)系。（3）晶體的基本性質(zhì)：自限性、均一性、異向性、對稱性、最小內(nèi)能、穩(wěn)定性，并解釋為什么。在教學(xué)過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生統(tǒng)一、組合式地理解這些概念及其相互間的延伸關(guān)系，并設(shè)置系列思考題，如：（1）晶體結(jié)構(gòu)中由同種原子、離子組成的一條直線一定是行列嗎？組成的平面一定是面網(wǎng)嗎？（2）均一性與異向性矛盾嗎？為什么？（3）怎么理解“自限性、對稱性都是由異向性產(chǎn)生的”？（4）怎么理解“晶體結(jié)構(gòu)是有序的，所以比非晶體穩(wěn)定”？通過突出重點內(nèi)容講解和啟發(fā)學(xué)生思考結(jié)合的方法，達(dá)到啟發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的目的。

二、靈活運用不同的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

（一）典型案例教學(xué)法

典型案例教學(xué)法對于激發(fā)學(xué)生興趣有極大的作用，比如，蔡元峰教授提及的雪花，就是利于知識來自于生活、認(rèn)識來自于好奇心這一常識，通過一張張美輪美奐的雪花，不僅完美地使學(xué)生理解了對稱、六方等概念，更生動形象地展示了晶體生長理論中枝晶的生長條件：一定條件下快速生長的產(chǎn)物;在激發(fā)學(xué)生對“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”的學(xué)習(xí)動力方面，蔡元峰教授更是以國內(nèi)外礦物學(xué)界的成功案例進行現(xiàn)身說法，以優(yōu)質(zhì)的科研成果激勵學(xué)生樹立前進的目標(biāo)。為使學(xué)生更好地理解晶體結(jié)構(gòu)的測試技術(shù)，谷湘平教授手持XRF儀，在教學(xué)場地，就地取材，用實物教學(xué)的方法拉近聽者與講課者距離的同時，也讓聽者對此環(huán)節(jié)的知識點印象深刻。

而汪靈教授講授“石英礦物學(xué)特征與應(yīng)用”的過程中全程典型案例教學(xué)法，開啟了“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”中“礦物學(xué)各論”內(nèi)容講解的新模式。學(xué)生不僅能掌握石英的基礎(chǔ)礦物學(xué)特征和同質(zhì)多像等基本知識，還能深入了解到石英的應(yīng)用、應(yīng)用過程中遇到的瓶頸及其未來發(fā)展的方向，從而極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

這種教學(xué)方法的運用在課程知識架構(gòu)延續(xù)、教師隊伍培養(yǎng)等方面發(fā)揮重要的作用，由于典型案例教學(xué)法促進教師不斷追蹤、吸收和理解學(xué)科前沿，并將“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”領(lǐng)域前沿的科研成果有機地耦合到教學(xué)內(nèi)容中，從而間接地為學(xué)生指明此課程知識架構(gòu)延續(xù)的方向性。

（二）任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法，啟發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

現(xiàn)今，已有五千六百多種礦物，雖不及我國人名之繁多，卻也讓未涉礦物界的學(xué)生有點不知所措。因而，在“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”的第一課，即可給學(xué)生布置一項特殊的任務(wù)：起名，憑喜好給自己起個礦物的名字。這一任務(wù)，以輕松愉悅的方式開啟了課程的學(xué)習(xí)，一般以兩周左右的時間為周期，第一周學(xué)生著手于多數(shù)礦物主要特性的初步了解，第二周則會著重于某幾種礦物的認(rèn)識進而完成礦物名的選擇。此后在課程教學(xué)過程中，學(xué)生選定的礦物名將代替學(xué)名使用，從而在礦物講授中，學(xué)生對礦物的各種性質(zhì)，如同對自己的認(rèn)知一般深入腦海。由于學(xué)生之間的礦物術(shù)語交流使用頻率加大，原本陌生的礦物名稱和屬性也在輕松愉悅的氛圍中被熟知。

47種單形、聚形學(xué)習(xí)的過程中，對于“斜方四面體”“四方四面體”“四面體”等比較難理解的形態(tài)，一般要求學(xué)生按要求進行各小組的模型自制。從而，加深了這些形態(tài)在學(xué)生腦海中的印象，簡化了理解時的空間架構(gòu)過程。

以任務(wù)驅(qū)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，在線上資源豐富的當(dāng)下，較好地緩和了“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課時銳減的局面，擴大了學(xué)生信息獲取的渠道。

（三）多元化的教學(xué)方法

目前國內(nèi)有許多精品課程和網(wǎng)絡(luò)資源，青年教師和學(xué)生都可以反復(fù)學(xué)習(xí)這些在線課程，在充分利用這些資源的同時，可發(fā)展出自身的教學(xué)方法及教學(xué)手段：比如，基于“雨課堂”平臺的“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”教學(xué)模式;MOOC+課堂式的混合教學(xué)模式;翻轉(zhuǎn)課程的應(yīng)用——教師與學(xué)生角色的互換，即，提前定好相關(guān)主題，給學(xué)生充足的準(zhǔn)備時間，在規(guī)定的課程時間里，空出一些時間，讓學(xué)生將掌握到的“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”方面的知識（包括書本、網(wǎng)絡(luò)上的話題、實驗室、校園、家鄉(xiāng)或旅途上的實物）進行講解。通過學(xué)生主動講解的方式，變原來的被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)模式，從而使學(xué)生由“聽講所知”上升為“教授給他人”而儲備的知識，從而大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

三、小結(jié)

“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)研修班對強化師資力量建設(shè)有較大幫助。青年教師在這門課程的教學(xué)經(jīng)驗及方法上多多少少存在一些欠缺。因而，以課程研修的形式共同探討教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的經(jīng)驗，不僅有助于多元化教學(xué)方法的開展，使青年教師在耳濡目染、親身受教的環(huán)境中，學(xué)方法、明要點、練技能，更好地學(xué)習(xí)資深教師好的教學(xué)方法及經(jīng)驗，而且有利于青年教師進行新的教學(xué)模式和方法的探索，從而更好地激發(fā)學(xué)生興趣、提高教學(xué)質(zhì)量。

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編輯∕丁俊玲