关于《结晶学及矿物学》教学模式的探讨
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0158-03
《结晶学及矿物学》是地质学、材料学及宝石学等专业本科及专业生的核心专业基础课程，也是学好《岩石学》、《构造地质学》、《材料学》及《宝石学》等课程的基础。《结晶学及矿物学》分为《结晶学》和《矿物学》等两个部分，《结晶学》以晶体为研究对象，主要研究晶体的对称规律，研究的是晶体的共同规律；《矿物学》以矿物晶体为研究对象，主要研究各具体矿物晶体的成分、形态、物理性质、成因特点等。因此，《结晶学》部分具有抽象性和逻辑性较强的特点，而矿物学具有经验性和具体性的特点。另外，《结晶学及矿物学》这门课程也比较枯燥，并且难度也比较大，导致学生们对这门兴趣并不是特别浓厚。因此，各大高校的教师们在《结晶学及矿物学》的教学方法及改革方面做出了一系列有益的探讨及研究。中国地质大学岩矿系矿物教学团队配备有从事《结晶学及矿物学》教学多年的资深教授及后备年轻教师，笔者借此机会跟广大同行分享下本教学团队在教学过程中的感受和心得。
一、课程设计的合理化
中国地质大学（武汉）岩矿系将《结晶学及矿物学》主要分为3个知识模块：（1）结晶学部分，以晶体对称―晶体定向―单形和聚形为主线系统介绍晶体的宏观对称理论，简要介绍晶体的内部结构对称及晶体化学、晶体生长的基础知识；（2）矿物学通论部分，介绍矿物的化学成分、形态、物理性质、地质形成条件及矿物鉴定的基础知识；（3）矿物学各论部分，以矿物的晶体化学分类为主线，分别介绍各大类/类/亚类/族/种的共同规律及常见矿物的具体鉴定特征。本系矿物学教学团队目前采用的教材是赵珊茸教授主编的《结晶学及矿物学》（2006），这本教材于2002年被教育部评为“普通高等教育‘十五’国家级规划教材”，此后在赵珊茸教授的主持下进行过多次修订和改版。在以赵珊茸教授为首的教学团队的不懈努力下，此门课程在2006被评为“国家级精品课程”。不少高校的《结晶学及矿物学》课时数都在120以上，而目前均在总课时压缩为80―100课时。中国地质大学（武汉）岩矿系教研室当前设置的总课时数为80，分为室内理论讲授（36学时）和室内实践教学（44学时）。本系团队采用理论和实践教学相结合的方法进行此门课程的教授，实践课的课时稍高于理论课，使学生在掌握结晶学和矿物学的基本理论和原理的基础上，进一步通过模型和矿物标本的实践强化所学的知识点。此外本系教学团队还制定了严格、具体的教学方案，不仅详细说明了每章每节的教学重点及教学目标，还对各大知识点的讲授时间进行了严格的?定。
二、教学方法的改进
由于《结晶学及矿物学》这门课程难度比一般专业课大很多，而且内容都比较枯燥，采取传统的“填鸭式”教学可能会导致学生的兴趣度不高，很难培养学生主动学习的习惯；如果学生不主动去学习，单靠老师单向给学生“灌输”知识，教学效果肯定不会太好。因此，必须改进教学方法培养学生主动学习的兴趣。
1.采用“启发式”的教学方法。在教学过程中可以时不时给学生提出一些探索性的问题，让学生先独立思考并展开讨论，进一步引导学生自主获取答案，从而激发学生学习的兴趣。比如说讲到刚玉这种矿物时，可以向学生发问：与刚玉对应的宝石品种有哪些呢？如果学生知道有红宝石和蓝宝石，就可以接着给学生展示精美的红宝石和蓝宝石的图片，同时告知红宝石和蓝宝石颜色形成机制；如果学生回答不上来，可以一步一步引导学生获取正确的答案，再展示精美图片及解释颜色形成机制。如果每次讲到某种矿物，就单刀直入地讲解其性质和鉴定特征，会让学生感到十分乏味。但提到与矿物联系十分紧密的宝石，学生们肯定会表现出浓厚的兴趣。这个时候，可以趁热打铁，讲授一下刚玉的鉴定特征及成因，学生们一定会兴趣满满的。因为以后在野外自己挖到一颗矿物晶体，说不定就是价值连城的红宝石或蓝宝石。这种小小的互动不仅营造了师生和谐的气氛，不知不觉中让学生深刻地记住了教学的知识点。
2.重视实践课的教学。由于《结晶学及矿物学》理论课总体来说还是太抽象，学生们很难深刻地理解一些知识点，所以需要通过实践课来进一步加深理解。在上实践课的时候，尽量把讲课的时间控制在15分钟以内，简要讲述一下实习内容、实习目的及操作方法等，讲解结束之后让学生独立进行结晶学模型或矿物标本的实习，期间随时关注学生们实践课中遇到的问题，及时对其进行辅导。目前，本教学团队都是采用分组进行结晶学及矿物学的实习，在实习课期间组内同学都是可以先互相讨论。如果组内讨论都无法解决问题，可以举手向老师进行求助指导。如在寻找结晶学模型的对称型实践时，刚开始学生们很难发现模型对称型的规律，也无法保证结果的正确性。这个时候可以让学生们自己独立去“纠结”一番，而后可以具体模型为例教授学生们如何又快又准地寻找对称型。下面以四方双锥为例：（1）寻找对称要素的顺序：对称中心→对称轴→对称面或对称中心→对称面→对称轴；（2）具有对称中心模型的特征（对应的面反向平行、同形等大）；（3）对称轴常出现的位置（角顶或面的中心）；（4）对称面常出现的位置（平分晶面或棱）；（5）检查所寻找对称要素的正确性（利用对称要素组合定理去验证）；（6）正确地书写对称型（对称轴→对称面→对称中心）。最后，找出四方双锥的对称型为L44L25PC。晶体的宏观对称是整个结晶学最基本、最核心的内容，学生们只有通过实践课熟练掌握寻找对称型的正确方法，才能为后续晶体的定向、单形聚形分析及晶体的微观对称等章节打下坚实的基础。
矿物学部分的实习更需要经验的积累，在矿物通论部分必须要求学生们熟练掌握矿物的形态（单体及集合体的形态）及各种物理性质（光学性质、力学性质及其他物理性质）的观察及描述方法。这样在矿物学各论部分的未知鉴定中，学生们才能通过对比矿物的各项特征，准确地鉴定出未知矿物及区分相似矿物。首先也得让学生们独立去观察和描述，发现有问题的时候再及时辅导。以硫化物矿物为例，像辰砂、雌黄、雄黄等矿物仅凭借颜色就可以快速识别出来；但像方铅矿、辉钼矿及辉锑矿等相似矿物，只凭借颜色和光泽却很难区分开来。这时我们得教授学生从其他特征进行区分，如形态、条痕及解理等特征，从下表中我们明显可以看出铅矿、辉钼矿及辉锑矿在形态和解理特征上有明显的区别。其中，辉钼矿由于硬度较低，会有污手的现象。因此，在矿物鉴定的过程中，我们需要教授学生通过典型特征识别出特征矿物，通过某些矿物特征的差异性区分相似矿物。 总之，实践课一定要先让学生去独立摸索结晶学模型或矿物标本的规律，形成自己的独有的、正确的解决实践任务的思维和方法，在期间进行科学合理的辅导，而不是简简单单地告知答案。同时，每堂实习课都会要求学生完成一定量的作业，进一步加深学生们对理论课及实践课知识的理解。
3.重视课外辅导及答疑。在每堂课结束后，学生们或多或少会对某些知识点存在疑问。因此，必须对学生进行及时的课外辅导。如可以建立QQ群或微信群，在线及时解决学生们在理论课上的疑难点。同时，也可以通过QQ群或微信群给学生提前告知下次理论课的教学内容、目的及内容，让学生们提前预习相关知识。这样，学生们在学习新的章节时会更加轻松，产生的疑问也会更少。同时，每周可以定期开放实验室，让学生们去复习或预习实践标本，在现场对学生们在实践中碰到的问题进行答疑。如学生们对聚形分析的步骤不大清楚，可以典型模型为例，给学生详细讲解聚形分析的步骤及方法。通过以上途径及时对学生们进行辅导，不仅能让学生们消除各章节的疑问，也能让教师的教学变得更加轻松。但这种课外辅导比较耗时，需要根据学生们掌握知识的情况合理安排时间和频率。
4.改进多媒体教学。传统的教学手段采用黑板板书的方式向学生传授知识，这种教学手段显然不适用于《结晶学及矿物学》这门课程。首先，这种教学手段所传达的信息量远远不能满足现代教学的要求；再者，这门课程教学过程中所涉及的立体模型和矿物标本太多。因此，《结晶学及矿物学》需采用以多媒体为主，并结合传统黑板板书的方式向学生们展示课程内容。多媒体展示过程中不仅需要传统的二维图片，还需要有三维动画的展示，这些动画能使教学内容更加生动，便于学生理解。本教学团队主要在结晶学部分使用三维动画较多，如在晶体测量与投影、晶体宏观对称、晶体定向和结晶学符号、晶体生长简介及晶体化学简介等章节普遍使用了3DS MAX制作的三维动画。这些三维动画的加入使抽象的结晶学变得更加直观，让学生们更容易接受和理解。同时，这些三维动画也加入到了而且这些动画也加入到中国地质大学（武汉）制作的国家精品课程《结晶学及矿物学》的网络教程中，增加了电子教案的可读性和趣味性。因此，《结晶学》电子教案的制作人肖平老师获得中国地质大学（武汉）教务处颁发的优秀电子教案奖。
5.适当开展“第二课堂”教学。因为室内教学不管是理论教学还是实践教学，都是较为枯燥的，如果把学生拉到教室外去真刀实枪地看一些学生感兴趣的东西，也能在很大程度上提高学生们学习《结晶学及矿物学》的积极性。在我们学校附近有一个比较综合的实习场所，那就是中国地质大学逸夫博物馆（国家4A级旅游景区）。这里有地球奥秘、生命起源与进化、矿物岩石、珠宝玉石、矿产资源等五个地学类展厅，不仅可以欣赏“多姿多彩的石头”和精美绝伦的宝玉石，同时还可以了解地球46亿年的沧桑历史。馆内岩石、矿物及宝石标本十分齐全，是开展“第二课堂”实践教学的绝佳场所，在讲授矿物学部分的时候可以抽出2节课的时间带学生去博物馆看看矿物和宝石标本，同时给大家简单介绍下岩浆岩、沉积岩及变质岩等3大岩的分类及成因。博物馆的矿物标本很多都是精美的，在野外也不是特别常见，这般美丽的矿物标本会让学生深刻感受到矿物的魅力和大自然的鬼斧神工。如矿物展厅有美丽的萤石晶簇、水晶晶簇、方解石晶簇等，在学生观赏矿标的过程中，可以给他们讲授这些常见矿物的鉴别特征及晶簇的成因。宝石展厅有不少名贵的宝石品种，如祖母绿、海蓝宝石、红（蓝）宝石、猫眼、钻石等，在此可以给学门讲解祖母绿、海蓝宝石和绿柱石的关系，讲解红（蓝）宝石与刚玉的关系，讲解猫眼与金绿宝石的关系，讲解钻石和金刚石的关系。在学生们欣赏精美矿物标本和名贵宝石的过程中，不仅让学生们了解到矿物原来也可以长得如此美丽，也能让他们了解到宝石也是矿物打磨出来的，更重要的是能在学生们兴趣高涨的时候讲授与之相关的知识，让他们更深刻地掌握相关的矿物学及宝石学知识。我们教学团队在前期开展过几次这样的“第二课堂”教学，学生们表现出了极大的热情，也取得了很理想的教学效果。这样既让学生大饱眼福又能深刻收获知识的“第二课堂”教学，以后也将继续开展下去。
6.定期开展教学方法讨论会。各位教师在从事《结晶学及矿物学》这本课程的教学过程中，都积累了属于自己的教学方法，可以通过开展教学方法讨论会的方式吸取他人的长处，改进自身的教学方法及教学手段，也可以通过教学方法讨论会就一些知识点的讲解方式进行深入讨论。另外，在教学过程中也会碰到学生提出意想不到的问题，可以在讨论会上提出来集体讨论，给学生一个满意的答案。再者，年轻老师由于在此门课程上的教学经验及方法上还存在一定的欠缺，因此，教学团队成员会定期观摩年轻教师的理论课或实践课，并于课堂结束提出有益的意见，以便改善年轻教师的教学技巧。这种“以老导新”的交流方式让年轻教师受益匪浅，让老一辈资深教授的教学方法及经验得到了有效的传承。
三、考核方式的合理化
《结晶学及矿物学》属于专业基础课程，目前笔者采用理论考试占50%，实践考试占30%，实践作业占20%的成绩计算方式（本教学团队各位教师会根据本班实习情况调整相应的权重）。为了提高学生们主动学习的积极性，笔者鼓励学生们走上讲台讲授理论课，讲课者给予额外的加分。如果有时理论考试或实践考试难度较大时，会根据实际情况将理论考试和实践考试的比重适当进行调整。近几年的教学效果显示，这种考查方式不仅保证了学生们对基础理论知识的掌握，也确保了学生们的实践操作能力，同时也可通过实践作业考察学生们的学习态度。
四、讨论及结果
《结晶学及矿物学》是一门理论性及实践性均较强的课程，必须采取理论和实践相结合的教学手段，培养学生们的动手能力及分析问题和解决问题的能力。因此，必须贯彻理论课及实践课都要“两手抓”的思想，不能顾此失彼；在教学过程中，一定要注重激?l学生们主动学习的积极性，把“灌输式”的教学方式转变为“我要学”的主动学习方式。同时，从事教学的各位教师需要彼此多分享教学方法和经验，共同提高个人的教学技巧。总之，《结晶学及矿物学》教学模式的探索是高等教育改革中一项重要的内容，只有建立完备的课程体系、合适的教学方法及合理的考核方式，不断探索出适应新时代的教学模式，才能为现代社会培养出实用的综合性地质类人才。
