《結晶礦物學》實驗教學改革與實踐

摘要：針對《結晶礦物學》實驗教學中存在的問題，從實驗教學內容、方式及實驗考核方式等方面進行了改革與嘗試，從單純的驗證型實驗到綜合性或研究型實驗教學的轉變，進行了綜合性或研究型實驗課程的設計及教學實踐，增加了學生的學習興趣，提高了學生的綜合能力。

關鍵詞：結晶礦物學；實驗教學；綜合性實驗；教學改革

《結晶礦物學》是地質類專業重要的專業基礎課，同時，它還與寶石與材料工藝學、無機非金屬材料、環境科學、生物科學等應用學科和邊緣學科密切相關。該課程分為兩大部分，其中，結晶學部分具有空間性、抽象性、邏輯性、理性和共性的特點；而礦物學部分具有經驗性、具體性、歸納分類性、感性和個性的特點。知識點多，被認為是比較難學的一門課程，尤其是實驗教學，以往的實驗教學以基礎性實驗、驗證性實驗為主，缺乏有效的綜合性、設計性實驗以及研究型實驗，學生被動學習。近年來，考慮到原有的實驗教學體系中基本型實驗（驗證型）類型比重較大，難以調動學生的學習主動性、也不利于學生實踐操作能力和創新能力的培養。《結晶礦物學》教學小組在實驗課程教學中對原實驗課程教學進行了改革與實踐，嘗試從單純的一般實驗課程教學到綜合性或研究型實驗課程教學的轉變，進行了綜合性或研究型實驗課程的設計及教學實踐，取得了一定的成效。

一、綜合性、研究型實驗教學的內容及方式

綜合性、研究型實驗是指實驗內容涉及課程的綜合知識或多個知識點，多項實驗手段的實驗，實驗教師負責實驗項目設計、協調、監督、控制與評估；也可以只給定實驗目的與要求，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。學生自主和協作完成實驗過程，并對結果的合理性、可行性等進行分析探討。結晶學實驗中，我們設計了一個綜合性實驗，將晶體生長、晶體形態、晶體測量、晶體定向、單形和聚形分析等內容綜合在一起，讓學生利用課外時間來完成，教師不參與學生的實驗過程，主要是對學生進行引導和幫助學生分析實驗過程中遇到的疑難問題。由于該實驗內容包括了結晶學的核心內容以及礦物晶體研究的重要測試手段和儀器的使用，整個實驗可貫穿于課程的教學過程中或稍晚于課程教學的進程。學生通過參與實驗，觀察和了解晶體生長的具體過程，熟悉影響晶體形態的外部環境因素、掌握晶體生長的基本方法與原理；對自己培養和生長的晶體進行測量，加深對晶體測量過程的理解、掌握晶體測量的方法及基本原理，同時借助吳氏網對晶體進行投影，根據不同晶體投影圖的特點以及晶體中各晶面的分布特征來確定晶體的對稱型以及各晶面的符號；通過單形的分析和投影，掌握不同對稱型單形的推導方法并進一步熟悉晶體投影的方法；聚形分析不僅可以讓學生理解實際晶體形態與理想晶體形態的異同，而且可加深學生對晶體的對稱型、晶系、晶族以及晶體定向更概念的理解，進一步掌握晶面指數的確定方法。由于實際晶體會不同程度的存在歪晶，分析結果正確與否，我們讓學生通過“X-”射線衍射分析來確定不同晶體的空間群以及晶胞參數特征加以驗證。對每一個環節的實驗，都要求學生提交階段性實驗報告，及時分析總結實驗成功的經驗與不足，加深對相關理論知識或基礎知識的理解和記憶，達到綜合運用各種知識和實驗技能的目的，增強實踐動手能力。同時，對“X-”射線衍射儀及其在礦物晶體研究中的應用有了初步的了解。礦物的形成總是與一定的地質環境密切相關，而且不同地質環境中的礦物組合形式往往是不相同的，因此，在礦物學實驗教學中，我們力求讓學生理解：除了從礦物物理性質來認識礦物外，完全可以通過對不同地質環境下的礦物組合來認識礦物并初步了解礦物的成因類型。第二，學校地質博物館有大量的礦物巖石標本，尤其是近年來教師進行各種科研所采集的新標本，可以安排部分學生開展一些創新性實驗。第三，把部分課堂教學內容帶到學校在桂林郊縣及北海等地的教學基地，通過野外現場的觀察與學習，讓學生將理論與實踐相結合，在實踐中加深對相關知識點的理解和認識。第四，通過參與各種科研項目，提高學生實際應用各種知識和技能的能力，培養學生的主觀能動性和創新思維能力。根據上述的思路和實驗安排，不僅使實驗教學的形式和手段多樣化，而且拓寬了實驗教學空間，關鍵是提高了學生開展實驗的興趣和主動性。

二、實驗教學考核的改革與實踐

傳統的實驗教學考核主要包括平時作業成績和實驗內容的筆試考核。因此，學生對平時實驗根本不重視，出現部分學生平時實驗不認真甚至逃避實驗課的現象，交上來的實驗報告也是抄襲他人的實驗成果。至于實驗內容的考核只需要死記硬背即可，完全與實際標本脫節。因此，學生的實踐動手能力不強。鑒于此，我們從以下兩方面進行了改革。

1.改革平時實驗成績的評定方式。鑒于以往平時實驗成績的評定方式不利于調動學生開展實驗的積極性，我們采用課堂隨機抽取部分實驗報告和學生進行課堂總結相結合的方式，并采用百分制進行成績的評定。同時，提高平時實驗成績在總成績中所占的比例，提高學生參與實驗的主觀能動性，杜絕相互抄襲實驗報告的現象。通過這種方式，教師也能及時發現和掌握學生在實驗過程中出現的問題及原因，促進教師進一步改進教學方法，提高教學質量和教學效果。

2.改進實驗考核方式。相對于傳統的實驗考核方式，我們對實驗考核方式、考核內容以及最終的成績權重作了相應的改進。考核方式上，我們借鑒了國內同類課程及我校碩士研究生復試的成功經驗，以面試為主、結合必要的筆試考核。《結晶礦物學》是一門實踐性非常強的課程，尤其是礦物學部分。根據學校對課程最終成績評定的相關文件精神，結合該課程的實際情況，我們加大了實驗成績在總成績中所占的比例。總之，通過實驗教學考核的改革，加強各個環節的考核力度，增加成績評定的透明度，提高了學生學習的主觀能動性和積極性，提高了學生實際應用各種知識和技能的能力。

在教學過程中，我們仍然是以基礎型、驗證型實驗為主，輔以一定量的綜合性或研究型實驗。因為基礎型、驗證型實驗是對課程中某一理論或原理的檢驗，通過實驗過程，學生可以熟悉實驗的基本方法和操作過程。我們在《結晶礦物學》實驗教學過程中開設的綜合性、研究型實驗往往綜合了多個基礎性實驗，需要分階段進行多個實驗才能完成。通過綜合性、研究型實驗，可以將分散的知識點聯結成一個完整的知識體系，有利于學生對不同知識點的理解并加深記憶。綜合性、研究型實驗項目的開設，一方面使學生能夠充分認識到各個實驗環節的重要性，增加學習的興趣和主觀能動性，有利于培養學生形成良好的學習氛圍。另一方面，促使學生將課堂內的學習和課外的實驗緊密融合在一起，有利于提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。由我院學生組成的校代表隊連續兩次在“全國大學生地質技能大賽”中榮獲團體二等獎、綜合技能大賽一等獎、地質標本鑒定大賽二等獎、地學知識競賽二等獎、野外地質技能大賽三等獎等眾多獎項，就是有力的證明。

參考文獻：

[1]陶專.“結晶學及礦物學”課程教學改革實踐初步探索[J].中國地質教育，2012，（1）：64-67.

[2]沈忠悅，商亮節，潘小青，等.精心設計綜合性實驗培養學生的創新能力——以“結晶學及礦物學”實驗課程為例[J].實驗室研究與探索，2012，31（5）：92-94.

[3]王葆華，繆秉魁，歐陽菲，等.《結晶礦物學》實驗教學改革初探[J].高校實驗室工作研究，2009，（4）：24-25.

[4]牛花朋，謝慶賓，王春英，等.礦物學與巖石學實驗課程調整與優化改革研究[J].中國地質教育，2011，（2）：48-50.

基金項目：基礎地質國家級實驗教學示范中心建設項目（教高函[2007]21號）