淺談地質類工科專業礦物學課程教學改革

李 闊 劉欽甫 張 帥

中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院 北京 100083

高等教育承擔著培養國家高級專門人才、新時代創新型人才、發展科學技術、傳承優良文化、促進社會主義現代化建設的重要任務，因此，高等教育的質量，關乎國家未來。然而，隨著互聯網技術、5G通信、大數據、計算機科學等熱門行業專業的快速崛起，一些傳統工科專業面臨著生源減少的重大挑戰。如何在傳統工科專業課的講授過程中，讓學生意識到本專業在國民經濟發展中的不可替代地位，了解專業未來發展前景以及本專業與熱門行業的聯系等，吸引更多優秀學子從事本專業，值得每一位傳統工科任課教師進行深入思考。

地質類工科專業包括資源勘查工程、地質工程、勘查技術與工程等專業，該類專業培養的人才過去在國家礦產資源勘探開發、重大基礎工程建設、保障國家能源安全等方面做出了突出貢獻，為我國經濟建設提供了強有力的支撐[1]。礦物學是地質類工科專業一門重要的專業基礎課，也是繼地質學基礎或地球科學概論后的第二門專業課，包含了結晶學和礦物學兩部分，其中結晶學復雜抽象、礦物學內容龐雜，是地學專業課程中難度最大的課程之一[2]。因此，學好礦物學這門課對學生后續巖石學、地球化學以及未來從事本專業相關的科研管理工作具有重要引領作用。

一、礦物學教學現狀

(一)課程教學內容與方法

礦物學課程內容知識點多，包含了結晶學和礦物學兩門相對獨立又具有聯系的學科體系。主要的教學內容有晶體的概念、晶體內部結構的有序性、晶體的基本性質、晶體的生長規律、晶體對稱性和晶體的分類、晶體的形態、晶體定向、雙晶、礦物的概念、礦物的形態、礦物的物理性質、礦物的成因、礦物的分類、常見礦物的化學成分和內部構造特點、常見礦物的鑒別方法[3]。結晶學要求學生具有很強的空間思維能力；礦物學則需要學生進行大量內容的記憶。

礦物學課程教學形式分為理論教學和實驗教學兩個環節。在理論教學環節，教師主要以幻燈片進行主要知識點的講解，通常還會結合模型演示和板書等方法提高理論教學效果。實驗教學環節中給出晶體模型或具體的礦物，教學生理解晶體的對稱性、晶體定向以及學會具體礦物的鑒定等。但長期實踐表明，這種傳統的教學方法效果并不十分理想，如教師在講臺用幻燈片一一講解各種礦物，學生很容易產生倦?。粚嶒炚n的礦物標本如果不夠典型，學生難以與理論課上講的內容聯系起來，致使學習效果不佳；部分院校受資金限制，配備的礦物標本并不齊全，教學效果大打折扣。

礦物學的總學時在不同高校、不同專業有所不同。總學時基本都在48～80學時之間，普遍為64學時，其中理論教學為44學時左右，實驗教學為20學時左右。然而，礦物學教學內容既有深度又有廣度，還是地質類工科專業學生在大二上學期的第二門專業基礎課，如何在有限的教學時間內，把龐雜的礦物學理論知識和專業技能傳授給學生，并吸引學生繼續留在本專業學習，給任課教師帶來了極大挑戰。

(二)學生學習現狀與效果

學生普遍反映在礦物學學習過程中結晶學部分內容抽象，一些知識點較難理解，礦物學各論部分缺乏系統性和規律性、上課枯燥、內容難記、易混淆、注意力稍不集中就走神。課堂上看到了礦物圖片，但對實物標本沒有概念，記不住眾多礦物種類特征。實驗課中雖然看到了實物標本，但是往往需要花費時間去復習相應的理論知識，沒有足夠時間去仔細觀察礦物標本，再加上礦物標本不夠典型，導致部分學生根據教材填寫實驗報告，致使重要的實驗教學環節沒起到應有的教學效果。一些用人單位反映，地質類工科專業本科畢業生進入單位后，理論知識體系掌握的還不錯，但欠缺礦物巖石的野外鑒別和實驗室鏡下鑒定能力，都必須在基層崗位歷練一段時間才能真正掌握地質野外工作中礦物巖石的鑒別能力[4]。

二、課程教學方法改革思考

(一)教學內容與方法改革

礦物學屬礦物巖石課程體系，該課程體系由結晶學與礦物學、晶體光學、巖漿巖巖石、沉積巖巖石學和變質巖巖石學等課程組成，每所本科院校應根據自己的辦學特色在教學內容上有所側重，凝練教學知識點。地質類工科專業礦物學教學堅決不能照搬研究型大學地質學專業的結晶學與礦物學教學內容，例如，對地質工程和勘查技術與工程專業本科生而言，結晶學部分可以適當壓縮。在普通地質學或地質學基礎等基礎課中已講授的內容，該部分可不再贅述。教師要對本課程的內容體系有清晰的認識，遵循學生學習和認知規律，處理好礦物學不同章節和不同內容之間的邏輯關系，充分考慮學生的地質學知識背景和能力水平，設計教學要點，把握教學進度。

礦物學課程中包含了大量術語、定義及各種礦物的具體特征等，這些知識點顯得瑣碎、不夠生動形象，進而會影響學生的學習興趣。教師在授課過程中應該精心設計教學內容，盡量每節課都設計一些案例來吸引學生的眼球，給學生留深刻印象，例如，在講到長石族礦物的時候可以引入“和氏璧”的故事。教師還應該充分利用多媒體技術，生動形象地剖析知識點中的難點，例如，結晶學中的難點旋轉反伸軸，教師可借助CAI多媒體動畫能將復雜的旋轉反伸操作過程直觀、形象地表現出來，便于學生理解。在礦物各論部分，針對每個礦物的特征描述，展示豐富的礦物實物圖片或者虛擬現實模型，條件允許的話把模型和標本搬到課堂上來，使學生看得見摸得著，學習起來有興趣，便于理解和接受。

礦物學教學內容也要緊跟時代發展趨勢?，F如今礦物學不僅在傳統地質領域有了長足發展，而且與之相關的礦物材料科學、環境礦物學、海洋科學、能源科學和寶玉石學等學科蓬勃發展，地學人才的培養也呈現出多元化的趨勢，這對礦物學教學內容提出了新的要求。因此，礦物學任課教師必須緊跟時代步伐，把握教學重點，保持與前沿科學接軌。

拓展教學途徑。教師可以借助微信群或者其他網絡資源組建課程學習交流平臺，對學生學習過程中存在的疑問進行及時答疑，同時，也可在課程平臺上上傳教學課件、分享課程相關的學術資料、新聞報道等供同學們學習討論。針對學生普遍反映的難點問題，教師可以針對該知識點為大家錄制講解短視頻，方便大家反復學習。除課堂教學外，還可提供相關課程網站給學生進行課后自學，例如，對未來想在礦物巖石方面深造的同學，推薦其在慕課上學習中國地質大學(武漢)國家精品課程結晶學及礦物學。

(二)注重學生學習興趣與熱情培養

興趣是最好的老師，人們往往對自己感興趣的內容印象深刻[5]，因此，教師在礦物學教學中要注重對學生學習興趣的培養。教師可以根據不同的教學內容，運用導入式教學法，充分調動學生的學習積極性，使學生產生渴求知識的心理，激發學生學習興趣。例如，教師可以把前沿的礦物學研究成果引入課堂，帶領學生共同思考學科前沿問題和發展動態。教師也可以直接布置實踐性作業，讓學生考察博物館礦物展品、校園石材及周邊野外地質露頭等，培養學生理論聯系實際的分析能力。教師還可以分享自己在野外科研或教學中的趣事，使學生產生奔赴大自然的沖動和向往，從而提高學生熱愛地質工作的意識。教師還可以從礦物的實用性角度來提高學生的學習興趣。

礦物學教學中融入美學教育。在幾何結晶學部分中晶體的對稱是可以用完美的數學公式表達的，這種邏輯縝密、空間思維強的特點體現了結晶學的數學美和高雅性[6]。因此，在結晶學部分教學過程中適當培養學生的數學審美意識，提高學生的學習興趣。在礦物學各論中，會涉及多種寶石類礦物，如鉆石、水晶、翡翠、瑪瑙等，這些品相精美的礦物往往具有高雅的色彩、繽紛的光澤、奇特的形狀，會給人強烈的視覺沖擊與精神慰藉，在教學過程中可以引導學生借助礦物學基礎知識去分析寶石類礦物物理性質特征，并適當對寶石礦物的美學含義進行解釋。

礦物學知識講授中融入課程思政。新一代的大學生不僅需要掌握扎實的專業技能，更需要擁有高尚的品德、堅定的信念和勇于奉獻的精神。教師可以通過傳播在礦物學領域相關的案例故事，探索課程思政與礦物學教學結合模式，深入推進“艱苦樸素，求真務實”的地學人精神傳播。例如，在講到環狀硅酸鹽礦物綠柱石時，可以結合上世紀我國在新疆可可西里開發偉晶巖脈型綠柱石鈹礦床的現實場景，激發同學們愛國熱情和弘揚艱苦奮斗的精神，堅定同學們為祖國地質事業做出偉大貢獻的信念。

(三)增強學生學習的參與感、主動性和創新性

教師在整個教學過程中要以學生為中心，讓學生切實地參與到教與學的過程中來。教師每講完一個理論體系后，給學生留一定數量導向性的思考題，讓學生運用剛掌握的知識去獨立思考問題，如有不理解的地方，再與教師進行探討，這樣可以使得學生加深對新知識的理解。教師在課程教學中還可以嘗試以學生為主體的探究式——小組討論教學方式，來激發想象力，培養批判思維和獨立思考的能力。除了理論教學之外，在實踐教學環節也要以學生為中心，增強學生參與感。例如，在野外實習的時候，讓每位同學根據所學到的礦物基本性質和鑒定特征尋找3～5種典型礦物標本作為下一屆學生的實驗課標本，激發其主動性，塑造責任感。

把大學生創新創業訓練與礦物學教學有機結合，提高學生們的學習主動性和創新意識?！笆谌艘贼~不如授人以漁”，現如今是一個終身學習的時代，我們要培養學生們主動去學習、主動去創新、創造的意識。在這方面，我校實施本科大學生創新訓練全覆蓋，使每一名本科生都有機會參與到指導教師的課題中。學生根據導師安排的主動思考、設計實驗、親自動手做實驗、分析數據來解決實際問題。筆者所在的教學團隊每年指導本科生進行相關內容的訓練，取得了很好的效果，多名同學在本科階段就已發表高水平期刊論文[7]，一些同學還獲得了李四光優秀學生獎，這為他們今后的成長、成才打下了牢固基礎。

(四)完善考評機制

由于礦物學屬于專業基礎課，大部分高校的礦物學考評機制都沿襲了閉卷考試+平時成績的模式，一般考試成績占70%，平時成績占30%，考試內容重理論輕實踐，并不能真正考察出一些動手能力很強的學生應有的水平。筆者認為礦物學考試除應注重對學生基本知識、基本技能、基本方法的考察(占50%)外，還應該注重對學生實踐能力的考試，因此，筆者建議在礦物學考試的時候給同學們播放典型礦物的手標本照片或顯微鏡照片，讓同學們在答題紙上填寫對應礦物的名稱和識別方法，直接考察同門識別標本的能力(占30%)，在考試過程中還應增加開放性試題，鼓勵同學們利用地質語言對礦物的物理性質、形成條件以及應用前景等內容進行描述和思考，考查學生綜合運用礦物學知識的能力(占20%)。平時成績可以適當注重對學生平時學習態度、學習表現和地質素養的考察。

結語

礦物學是一門理論性強、知識面廣的地學專業基礎課程，同時又具有很強的實踐性，因此，在教學過程中，既要注重學生對理論知識和實踐能力的強化與深化，更應注意引導和激發學生的學習積極性和創造性。筆者根據自己本門課程課堂教學經驗和在教學過程中遇到的問題，提出了一些教學改革方法，目的是使學生更好地掌握礦物學知識，培養學生分析解決問題的能力，使其成為適應現代社會需要的地質人才。