結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

畢建聰，張俊才，李長(zhǎng)青，高麗敏

（黑龍江科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150027）

“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”是地質(zhì)、材料、物理、化學(xué)等學(xué)科的重要基礎(chǔ)，應(yīng)用面十分廣泛，該課程是后續(xù)許多專業(yè)課的理論基礎(chǔ)。但在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，許多同學(xué)反映結(jié)晶學(xué)抽象難懂，礦物學(xué)龐雜難記，學(xué)習(xí)起來(lái)難度較大，不同高校及不同專業(yè)對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法也不盡相同。

就教學(xué)方法來(lái)講，概括起來(lái)主要有兩種傾向，有的注重形象直觀；有的注重?cái)?shù)學(xué)邏輯。這兩種教學(xué)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者對(duì)建立晶體對(duì)稱理論中的空間概念是非常有幫助的，且對(duì)于初學(xué)者容易接受，但它缺乏對(duì)空間轉(zhuǎn)換的理性認(rèn)識(shí)；后者可以對(duì)空間操作進(jìn)行運(yùn)算，提高對(duì)空間轉(zhuǎn)換的理性認(rèn)識(shí)，但如果空間概念還沒(méi)有建立起來(lái)，則很難理解運(yùn)算過(guò)程中的真正空間涵義。就教學(xué)內(nèi)容來(lái)講，化學(xué)類專業(yè)偏重于結(jié)晶學(xué)部分，而地質(zhì)類專業(yè)偏重于礦物學(xué)部分，還有一些根據(jù)自身情況做出適當(dāng)取舍。

針對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專業(yè)，該課程的教學(xué)內(nèi)容與方法由于各高校對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，人才應(yīng)具有的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)，教學(xué)內(nèi)容、課程體系的構(gòu)件等都有差異，因此找到一種與本專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方向相適合的教學(xué)模式是十分緊迫和必要的。本文從課程的教學(xué)手段及教學(xué)內(nèi)容等幾個(gè)方面進(jìn)行了改革與實(shí)踐，以期達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

一、凝練教學(xué)內(nèi)容，突出核心重點(diǎn)

由于專業(yè)設(shè)置原因，“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”理論學(xué)時(shí)為34學(xué)時(shí)，全部?jī)?nèi)容包括結(jié)晶學(xué)部分及礦物學(xué)部分。據(jù)現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容而言，學(xué)時(shí)較為緊張。怎樣充分利用好這34學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)，把“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”課程中最重要的核心內(nèi)容講好講透，教學(xué)內(nèi)容的選擇與設(shè)計(jì)極其重要。作者根據(jù)無(wú)機(jī)非金屬專業(yè)特點(diǎn)及培養(yǎng)方案，重新修訂了教學(xué)大綱，對(duì)“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”授課的核心內(nèi)容進(jìn)行了歸納及改革，使主線核心內(nèi)容有突出的體現(xiàn)，即無(wú)論是對(duì)于教還是對(duì)于學(xué)，都對(duì)主體內(nèi)容明確化。具體改革方法是結(jié)晶學(xué)部分注重基本理論及概念，使學(xué)生打好理論基礎(chǔ)。如結(jié)晶學(xué)部分共包括幾何結(jié)晶學(xué)、晶體化學(xué)、晶體物理等的內(nèi)容。考慮到晶體物理及晶體化學(xué)等知識(shí)在其他課程里有所掌握，因此減少了這部分的學(xué)時(shí)，重點(diǎn)講解幾何結(jié)晶學(xué)的內(nèi)容，特別是其中的晶體對(duì)稱部分、晶體定向及結(jié)晶學(xué)符號(hào)等內(nèi)容。礦物學(xué)部分難度較結(jié)晶學(xué)部分難度小，但涉及范圍大，礦物種類繁多，性質(zhì)多樣，學(xué)習(xí)起來(lái)易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥感，因此礦物學(xué)部分的教學(xué)注重選擇典型礦物的講授，做到以點(diǎn)帶面，這樣既突出重點(diǎn)，又避免泛泛講授的枯燥性。改革調(diào)整后的學(xué)時(shí)分配為結(jié)晶學(xué)部分16學(xué)時(shí)，礦物學(xué)通論部分8學(xué)時(shí)，礦物學(xué)各論部分10學(xué)時(shí)。即在保證結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)部分突出重點(diǎn)外，對(duì)礦物學(xué)部分進(jìn)行了適當(dāng)精簡(jiǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生興趣為主，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，避免學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生產(chǎn)生枯燥之感而引發(fā)厭學(xué)情緒。從實(shí)際授課效果看，效果令人滿意。

二、改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，豐富教學(xué)手段

在具體教學(xué)方式上，改變以前板書(shū)為主的授課方式，充分利用各種資源，豐富教學(xué)手段。在多媒體教學(xué)方面，根據(jù)授課內(nèi)容，利用PowerPoint并結(jié)合3DSMAX、3D、Flash、Animator等軟件制作了內(nèi)容完善的多媒體課件，盡力做到了圖文并茂，并插入大量生動(dòng)的動(dòng)畫(huà)和視頻，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有興趣，不枯燥。同時(shí)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，收集了大量的典型礦物標(biāo)本的高質(zhì)量圖片，并將其應(yīng)用在多媒體教學(xué)中，使學(xué)生在欣賞多姿多彩的礦物世界的同時(shí)，既學(xué)到了知識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣。在課堂之外，給同學(xué)們提供了一些自主學(xué)習(xí)網(wǎng)站，供學(xué)生課后自學(xué)。并適當(dāng)布置一些額外作業(yè)，要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)后作答，學(xué)生普遍興趣十足，反響積極，有些學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生不但掌握了課程要求的知識(shí)，而且在要求之外還有擴(kuò)展和提高。在完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，也使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到鍛煉和提高，視野得到開(kāi)闊，知識(shí)面得到擴(kuò)展，綜合素質(zhì)得到了提升。部分章節(jié)的講授中，還采用礦物晶體結(jié)構(gòu)模型與礦物標(biāo)本實(shí)物教學(xué)分析相結(jié)合的方式，晶體結(jié)構(gòu)模型與礦物標(biāo)本生動(dòng)直觀，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講授礦物的物理性質(zhì)部分，將解理、裂理及斷口的礦物標(biāo)本于課堂上展示，使同學(xué)們看得見(jiàn)，摸得著，使原本抽象的概念變得具體，降低了理解記憶的難度，加深并強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。同時(shí)課堂上注重啟發(fā)式講授、引導(dǎo)及提問(wèn)，讓學(xué)生帶著思考聽(tīng)課，又在聽(tīng)課中思考。綜合來(lái)看，豐富多樣的教學(xué)手段很好地促進(jìn)并提高了課堂授課質(zhì)量，取得了良好的教學(xué)效果。

三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，創(chuàng)造第二課堂

“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”課程尤其是礦物學(xué)部分，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)可以使學(xué)生更牢固的理解和掌握理論知識(shí)，因此該課程的實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分就顯得極其重要。本門(mén)課程共有實(shí)驗(yàn)教學(xué)20學(xué)時(shí)。其中結(jié)晶學(xué)部分3次，包括晶體的宏觀對(duì)稱性、晶體的測(cè)量與投影及單形與聚形分析。礦物學(xué)部分7次實(shí)驗(yàn)，包括礦物的光學(xué)性質(zhì)、礦物的物理性質(zhì)及礦物學(xué)各論部分。在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟的講解力求簡(jiǎn)明扼要，指導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)際操作，使每個(gè)學(xué)生都能做到，學(xué)會(huì)。通過(guò)嚴(yán)把實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)，保證了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)課后，教師逐一認(rèn)真細(xì)致批改學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并總結(jié)出共同性問(wèn)題，再給學(xué)生統(tǒng)一講解。并且在期末考核時(shí)將實(shí)驗(yàn)成績(jī)計(jì)入到總成績(jī)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視程度并提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的積極性。

除了利用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)外，還創(chuàng)造和利用各種機(jī)會(huì)，使學(xué)生接受實(shí)踐教學(xué)，開(kāi)辟第二課堂。例如利用課余時(shí)間，組織學(xué)生到地質(zhì)博物館、礦物展覽館、甚至珠寶玉石商店等地方進(jìn)行參觀，此外還充分利用實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)使學(xué)生認(rèn)識(shí)了解實(shí)習(xí)工廠所用的各種礦物原料，使學(xué)生對(duì)礦物的開(kāi)采、提煉、加工直道進(jìn)入工廠供生產(chǎn)使用的整個(gè)過(guò)程有充分的認(rèn)識(shí)，這樣從宏觀到微觀再到宏觀，在實(shí)踐中不斷加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，并進(jìn)一步鞏固提高。

通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)及第二課堂的學(xué)習(xí)，學(xué)生充分做到了理論聯(lián)系實(shí)際，既開(kāi)闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)習(xí)興趣，更促進(jìn)了理論教學(xué)。

四、結(jié)合科研活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)以致用

在授課過(guò)程中，教師將自己在科研中涉及到與課程相關(guān)的內(nèi)容引入課堂，作為教學(xué)實(shí)例，與學(xué)生分享。例如在講解晶體的生長(zhǎng)部分時(shí)，將自己采用提拉法生長(zhǎng)晶體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程為同學(xué)細(xì)致講述，并將自己制備的晶體材料展示給學(xué)生，使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)和實(shí)際科研應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)校每年舉辦的大學(xué)生科研立項(xiàng)活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初步的科學(xué)研究，把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。

五、結(jié)論

綜上所述，在“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”課程教學(xué)中，筆者根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方向要求，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐及結(jié)合科研方面進(jìn)行了一系列的改革及實(shí)踐，使各教學(xué)環(huán)節(jié)得到完善。從實(shí)際效果來(lái)看，這些措施較為有效地提高了該課程的教學(xué)質(zhì)量。

［1］趙虹，黨犇.“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”課程教學(xué)改革研究［J］.中國(guó)地質(zhì)教育，2012，（2）：79-81.

［2］陶專.“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”課程教學(xué)改革實(shí)踐初步探索［J］.中國(guó)地質(zhì)教育，2012，（1）：64-67.

［3］馮娟萍.“結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)”教學(xué)實(shí)踐及探索［J］.陜西教育，2013，（9）：58-59.

［4］汪立今等.“結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)”課程教學(xué)改革探索［J］.中國(guó)地質(zhì)教育，2008，（2）：52-54.