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大学地球科学课程报告论坛论文集（2018） 174 关于提高“结晶学与矿物学”教学效果的若干方法 * 刘栋 赵志丹 王青 申俊峰 （中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083） 摘 要：“结晶学与矿物学”是地质学及其相关专业本科生的入门基础课程。这门专业基础课程最显著 的特征是非常重视理论与实践的结合，对于初学者来说，其理论学习部分不仅晦涩难懂，整个教学内容也显得 过于庞杂。因此，这门课程不仅教学难度大、教学手段相对单一，学生学习兴趣不足和教学效果较差也是比较 普遍的问题。考虑到“结晶学与矿物学”课程在整个专业知识体系中的重要地位，本文根据近年来课堂教学的 工作经验，针对上述问题提出了运用多种手段激发学生学习兴趣、突出教学重点并且深化理论推导、引入“以 学生为中心”的教学模式等措施，力图有效提高这门课程的教学效果。这些教学方法和对策能够为“结晶学与 矿物学”及其他类似课程教学方法的研究提供参考。 关键词：结晶学与矿物学 学习兴趣 教学重点 教学模式 教学效果 引言 “结晶学及矿物学”是以晶体和矿物为研究对象，通过系统学习使学生掌握结晶学与矿物 学的基础理论、基本知识和基本技能的一门课程。它是地质学及其相关专业本科生的核心专业 基础课，为后续学习“晶体光学” “岩石学” “地球化学” “构造地质学”和“宝石学”等专业 课程打下了重要基础。 “结晶学及矿物学”可以分为“结晶学”和“矿物学”两个部分。其中 先讲授的 “结晶学” 部分是以晶体为研究对象， 主要介绍了晶体的性质、 内部和外部对称规律、 晶体化学的基本理论等内容，教学内容抽象并且理论性强。而“矿物学”部分往往放在“结晶 学”部分结束之后再进行学习，课程内容是以自然界中的实际矿物，通过介绍各类矿物的晶体 化学与形态物性来帮助学生熟练掌握数十种矿物的特征和鉴定， 因此该部分内容往往具有经验 性强和内容庞杂的特点。 考虑到这门固体地球科学领域专业基础课的重要性，国内开设“结晶学与矿物学”课程的 相关院系往往将其安排在大学二年级的秋季学期，以便为其他专业课程的学习做引导和铺垫。 然而，近些年的教学实践发现，刚开始接触“结晶学及矿物学”课程的本科生由于自身对于地 *资助项目： 本文受国家自然科学基金青年科学基金项目 （编号： 41802058） 、 燕山地质实践教学后备基地建设 （编号： 2015-ms129） 、 地质学基础课教学团队（编号：519002650454）联合资助。 关于提高“结晶学与矿物学”教学效果的若干方法 175 质学等相关学科的接触较少，以及这门课程本身内容抽象、学习难度较大，对这门专业基础课 程普遍存在学习兴趣不高，学习效果不如人意的现象。因此，笔者根据“结晶学与矿物学”课 程的教学实践经验，尝试通过以下几种教学方法激发学生学习热情、深化学生对课程内容的理 解、促进学生实践能力的提高，从而达到提高教学效果的目的。 一、综合运用多种方法提升学生的学习兴趣 “知之者不如好之者，好之者不如乐之者” ，学生对所学课程保持浓厚的学习兴趣是提高教 学效果的重要前提。然而， “结晶学及矿物学”由于课程本身的特点，导致学生往往在学习过 程中产生畏难情绪，从而导致学习兴趣低下。因此，在实际教学过程中，如何激发学生对课程 的兴趣就成了备课过程中必须思考的问题。笔者认为，在讲授“结晶学及矿物学”的过程中， 可以尝试通过以下几种方法来尝试提升学生的学习兴趣。 1. 通过悬念导入新课内容 例如，在讲授晶体生长模型之前，可以通过展示各种具有规则几何形态的晶体及许多形状 不规则晶体的实物和图片，来引入“为什么有的晶体能具有规则几何形态”这个问题和晶体生 长的相关概念。由于学生往往在每节课刚开始的一段时间里注意力比较集中，如果教师能使学 生在这个时间段里对后续教学内容保持一定好奇心，就能使学生的注意力集中起来。 2. 通过实验和教学模型的制作来激发学生的学习兴趣 例如，在讲授“影响晶体生长的外部因素”这一节时，可以通过显微镜下观察 NaCl 晶体 在不同环境下的结晶过程来加深学生对课程内容的印象。在讲授“晶体外部对称要素”的过程 中，可以让学生在课堂上用纸制作一个立方体模型，再让学生对着自己制作的模型来理解对称 中心、对称面和对称轴的概念。总之，根据学生求新求异的心理特点来设计一些实验或者亲自 动手的课堂教学内容，能够把枯燥的课本知识变得更加形象，从而增强学生的学习兴趣，提高 教学效果。 3. 灵活运用多媒体教学手段，把教学内容生动形象地展示出来 “结晶学与矿物学”的描述性内容过多，因此不能仅通过 PPT 上的大段文字来展示相关教 学内容。由于晶体和矿物的精美图片和影像较多，因此在课堂上可以尝试通过多媒体教学把图 文和声像融为一体，这就比较容易引起学生的兴趣，也便于学生对课程内容进行理解和记忆。 二、突出教学重点、深化理论推导 “结晶学及矿物学”的一大特点是知识体系复杂并且基本概念和定义繁多，这给刚接触固 体地球科学专业课的学生带来了很大挑战。加上课程改革逐步减少课时量，在短短的数十个学 时的课堂理论教学过程中巨细无遗地讲完课本上的全部内容几乎是不可能的。 因此在教学实践 中抓住重点是提高教学效果的关键之一。 突出教学重点是指根据教学目标抓住教学内容之中最 基本、最核心的概念、原理和规律，集中体现学科基本的思维方式和理论模式。简而言之，就 是需要对教材和教学大纲进行深入分析，区分重点和非重点内容，再根据每节课具体的教学内 大学地球科学课程报告论坛论文集（2018） 176 容进行增减，在抓住教学重点的同时引导学生自主学习部分教学内容。笔者认为“结晶学及矿 物学”课程的教学重点可以根据概念和模型在整章课程内容中的地位和作用来确定。以“结晶 学”第二章“晶体的生长模型与面角守恒定律”为例，晶体的层生长和螺旋生长模型、布拉维 法则和周期键链理论、 面角守恒定律这三部分是整章内容的核心， 而影响晶体生长的外部因素、 晶簇与几何淘汰率等内容是可以尝试交给学生自学的内容。对教学内容进行适度的删减，不仅 能够突出知识结构的重点，还能更好地帮助学生理解相关教学内容。 值得注意的是“结晶学及矿物学”的陈述性内容较多，而理论推导部分明显较少。尽管教 学实践中顾忌学生刚开始接触这门专业基础课可能会产生畏难和抵触情绪， 但是笔者认为适度 引入数理推导能够更好地帮助学生理解和掌握相关内容。以“结晶学”第二章中第 2 节为例， 在讲授晶体生长模型之前提到晶体的生长可以分为“成核”和“逐渐长大”两个过程。如果在 此处适度补充关于饱和熔体成核的热力学条件的相关内容， 根据过冷度的定义及晶体成核过程 中体系体积自由能和表面能的变化， 以公式推导的方式给出体系自由能变化与过冷度的数学表 达，能够有说服力地推导出过冷度与晶核形成关系的相关结论。尽管整个推导过程显得有些复 杂，但是学生对于数学和物理公式的理解程度肯定远远大于几句简单的文字描述。不仅如此， 过冷度的概念在后期学习“岩浆岩岩石学”的过程中还会反复提到。因此，在“结晶学”的 学习过程中引入并讲解这一部分的内容能够帮助学生更好地理解和掌握后续专业课程的学习 内容。 三、开展“以学生为中心”的教学实践 “结晶学与矿物学”传统的课堂教学秉持的是“以教师为中心”的基本理念，也就是通过 教师进行书本知识的传递。这种教学形式过于注重书本知识的介绍，容易忽视学生的个体差异 及对专业知识的接受能力， 最终使得 “结晶学与矿物学” 课程教学效果大打折扣。因此， 在 “结 晶学与矿物学”的教学实践中适当引入“以学生为中心”的理念，在教学设计上坚持学生自主 的原则，能够更好地满足学生的学习需要、提升教学效果。 值得注意的是： “矿物学”部分的学习内容具有专题性强和规律性强的特征，并且重视对 自然界矿物的分析及对矿物鉴定特征的理解和记忆， 因此这部分教学内容更容易激发学生的自 主学习热情，也特别适合实践“以学生为中心”的教学理念。具体来说，笔者选择通过传统课 堂教学来讲授“矿物学”绪论部分的教学内容，也就是矿物学的形态、物理性质、化学成分、 命名与分类等。之后的教学内容是按照矿物的分类，也就是自然元素矿物、硫化物及类似化合 物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、含氧盐矿物之硅酸盐矿物、其他含氧盐矿物、以及卤化物矿 物，分别讲授各类矿物的性质和主要鉴别特征。对于这一部分内容，笔者认为教师可以把班级 里的学生分成了六个小组，把学习的主导权还给学生，让他们以小组为单位在课下进行矿物大 类的学习和讨论，并制作 PPT 课件来分析、归纳和展示各类矿物的主要鉴别特征。在课堂面授 的宝贵时间里，教师可以让每个小组推选一个同学对全班进行某一类矿物相关内容的讲解，并 由其他同学进行提问，最后由教师进行总结和点评。在实习课上，教师可以让该小组所有成员 去指导其他同学进行矿物标本的鉴定，在学生的交流互动过程中发现问题、解决问题，从而增 关于提高“结晶学与矿物学”教学效果的若干方法 177 强学生对这部分教学内容的理解和记忆。 在 “矿物学” 部分的教学过程中采取 “以学生为中心” 的教学模式，能够发挥好同辈群体的学习效应，促进学生主动去学习并记忆原本枯燥乏味的知 识， 培养学生合理地评价他人， 促进学生与他人进行沟通， 从而最大限度地提升学生的获得感。 四、结束语 作为地质学和相关专业基础的“结晶学与矿物学”课程，由于教学内容抽象复杂，因此实 际教学难度大。为了提升教学效果，笔者认为可以从激发学生的学习兴趣入手，通过在教学实 践中突出教学重点、加强部分内容的数理推导、开展“以学生为中心”的教学活动，帮助学生 更好地掌握相关知识，有效提高课程的教学效果。 参考文献 1 李胜荣， 赵志丹， 许虹. 矿物与岩石优秀教学团队建设课程教学的探索. 中国地质教育， 2010， 1： 10-13. 2 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. 高教学刊，2018，17：119-121. 3 胡华，高结. 结晶学与矿物学课程教学难点与对策探讨. 长江大学学报：自科版，2014，1