《结晶矿物学》实验教学改革与实践

摘要：针对《结晶矿物学》实验教学中存在的问题，从实验教学内容、方式及实验考核方式等方面进行了改革与尝试，从单纯的验证型实验到综合性或研究型实验教学的转变，进行了综合性或研究型实验课程的设计及教学实践，增加了学生的学习兴趣，提高了学生的综合能力。

关键词：结晶矿物学；实验教学；综合性实验；教学改革

《结晶矿物学》是地质类专业重要的专业基础课，同时，它还与宝石与材料工艺学、无机非金属材料、环境科学、生物科学等应用学科和边缘学科密切相关。该课程分为两大部分，其中，结晶学部分具有空间性、抽象性、逻辑性、理性和共性的特点；而矿物学部分具有经验性、具体性、归纳分类性、感性和个性的特点。知识点多，被认为是比较难学的一门课程，尤其是实验教学，以往的实验教学以基础性实验、验证性实验为主，缺乏有效的综合性、设计性实验以及研究型实验，学生被动学习。近年来，考虑到原有的实验教学体系中基本型实验（验证型）类型比重较大，难以调动学生的学习主动性、也不利于学生实践操作能力和创新能力的培养。《结晶矿物学》教学小组在实验课程教学中对原实验课程教学进行了改革与实践，尝试从单纯的一般实验课程教学到综合性或研究型实验课程教学的转变，进行了综合性或研究型实验课程的设计及教学实践，取得了一定的成效。

一、综合性、研究型实验教学的内容及方式

综合性、研究型实验是指实验内容涉及课程的综合知识或多个知识点，多项实验手段的实验，实验教师负责实验项目设计、协调、监督、控制与评估；也可以只给定实验目的与要求，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。学生自主和协作完成实验过程，并对结果的合理性、可行性等进行分析探讨。结晶学实验中，我们设计了一个综合性实验，将晶体生长、晶体形态、晶体测量、晶体定向、单形和聚形分析等内容综合在一起，让学生利用课外时间来完成，教师不参与学生的实验过程，主要是对学生进行引导和帮助学生分析实验过程中遇到的疑难问题。由于该实验内容包括了结晶学的核心内容以及矿物晶体研究的重要测试手段和仪器的使用，整个实验可贯穿于课程的教学过程中或稍晚于课程教学的进程。学生通过参与实验，观察和了解晶体生长的具体过程，熟悉影响晶体形态的外部环境因素、掌握晶体生长的基本方法与原理；对自己培养和生长的晶体进行测量，加深对晶体测量过程的理解、掌握晶体测量的方法及基本原理，同时借助吴氏网对晶体进行投影，根据不同晶体投影图的特点以及晶体中各晶面的分布特征来确定晶体的对称型以及各晶面的符号；通过单形的分析和投影，掌握不同对称型单形的推导方法并进一步熟悉晶体投影的方法；聚形分析不仅可以让学生理解实际晶体形态与理想晶体形态的异同，而且可加深学生对晶体的对称型、晶系、晶族以及晶体定向更概念的理解，进一步掌握晶面指数的确定方法。由于实际晶体会不同程度的存在歪晶，分析结果正确与否，我们让学生通过“X-”射线衍射分析来确定不同晶体的空间群以及晶胞参数特征加以验证。对每一个环节的实验，都要求学生提交阶段性实验报告，及时分析总结实验成功的经验与不足，加深对相关理论知识或基础知识的理解和记忆，达到综合运用各种知识和实验技能的目的，增强实践动手能力。同时，对“X-”射线衍射仪及其在矿物晶体研究中的应用有了初步的了解。矿物的形成总是与一定的地质环境密切相关，而且不同地质环境中的矿物组合形式往往是不相同的，因此，在矿物学实验教学中，我们力求让学生理解：除了从矿物物理性质来认识矿物外，完全可以通过对不同地质环境下的矿物组合来认识矿物并初步了解矿物的成因类型。第二，学校地质博物馆有大量的矿物岩石标本，尤其是近年来教师进行各种科研所采集的新标本，可以安排部分学生开展一些创新性实验。第三，把部分课堂教学内容带到学校在桂林郊县及北海等地的教学基地，通过野外现场的观察与学习，让学生将理论与实践相结合，在实践中加深对相关知识点的理解和认识。第四，通过参与各种科研项目，提高学生实际应用各种知识和技能的能力，培养学生的主观能动性和创新思维能力。根据上述的思路和实验安排，不仅使实验教学的形式和手段多样化，而且拓宽了实验教学空间，关键是提高了学生开展实验的兴趣和主动性。

二、实验教学考核的改革与实践

传统的实验教学考核主要包括平时作业成绩和实验内容的笔试考核。因此，学生对平时实验根本不重视，出现部分学生平时实验不认真甚至逃避实验课的现象，交上来的实验报告也是抄袭他人的实验成果。至于实验内容的考核只需要死记硬背即可，完全与实际标本脱节。因此，学生的实践动手能力不强。鉴于此，我们从以下两方面进行了改革。

1.改革平时实验成绩的评定方式。鉴于以往平时实验成绩的评定方式不利于调动学生开展实验的积极性，我们采用课堂随机抽取部分实验报告和学生进行课堂总结相结合的方式，并采用百分制进行成绩的评定。同时，提高平时实验成绩在总成绩中所占的比例，提高学生参与实验的主观能动性，杜绝相互抄袭实验报告的现象。通过这种方式，教师也能及时发现和掌握学生在实验过程中出现的问题及原因，促进教师进一步改进教学方法，提高教学质量和教学效果。

2.改进实验考核方式。相对于传统的实验考核方式，我们对实验考核方式、考核内容以及最终的成绩权重作了相应的改进。考核方式上，我们借鉴了国内同类课程及我校硕士研究生复试的成功经验，以面试为主、结合必要的笔试考核。《结晶矿物学》是一门实践性非常强的课程，尤其是矿物学部分。根据学校对课程最终成绩评定的相关文件精神，结合该课程的实际情况，我们加大了实验成绩在总成绩中所占的比例。总之，通过实验教学考核的改革，加强各个环节的考核力度，增加成绩评定的透明度，提高了学生学习的主观能动性和积极性，提高了学生实际应用各种知识和技能的能力。

在教学过程中，我们仍然是以基础型、验证型实验为主，辅以一定量的综合性或研究型实验。因为基础型、验证型实验是对课程中某一理论或原理的检验，通过实验过程，学生可以熟悉实验的基本方法和操作过程。我们在《结晶矿物学》实验教学过程中开设的综合性、研究型实验往往综合了多个基础性实验，需要分阶段进行多个实验才能完成。通过综合性、研究型实验，可以将分散的知识点联结成一个完整的知识体系，有利于学生对不同知识点的理解并加深记忆。综合性、研究型实验项目的开设，一方面使学生能够充分认识到各个实验环节的重要性，增加学习的兴趣和主观能动性，有利于培养学生形成良好的学习氛围。另一方面，促使学生将课堂内的学习和课外的实验紧密融合在一起，有利于提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。由我院学生组成的校代表队连续两次在“全国大学生地质技能大赛”中荣获团体二等奖、综合技能大赛一等奖、地质标本鉴定大赛二等奖、地学知识竞赛二等奖、野外地质技能大赛三等奖等众多奖项，就是有力的证明。

参考文献：

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基金项目：基础地质国家级实验教学示范中心建设项目（教高函[2007]21号）