基于五步教学模式的结晶矿物学课程教学改革

阮青锋+曾伟来+李东升+孙媛+缪秉魁+张良钜

摘要：在结晶矿物学课程教学中引入了“明确任务→课前自学→教师辅导→课堂交流→整体讲授”的五步教学模式，实施过程中的表现及成效表明：五步教学法在结晶矿物学课程教学中具有明显的优势，对学生能力和成绩的提高都起到了积极的作用;对教师的教学活动设计和组织能力提出了更高的要求。但该方法并不能通用于结晶矿物学的全部课程教学，而应根据具体的教学内容选择不同的教学方法。

关键词：结晶矿物学;五步教学模式;教学方法;教学改革;教学效果

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）42-0096-03

随着我国高等教育规模的扩大，高校的教学质量也表现出下滑的趋势，因此，我国高校教学质量的提高已迫在眉睫。纵观国内外高等教育的发展历程，教学改革是我国高校教学质量提升的必由之路[1]，而课堂教学无疑是“学生生存与发展的重要方式”[2]，毫不夸张地说，课堂教学作为教育改革的核心和关键，直接关乎人才培养的质量[3]。翻转课堂作为一种新型的教学理念，为高校课程的教学提供了一种新的思路。翻转课堂的理念在很多中小学课程教学中得以实施，并获得了良好的教学效果。但高校的教学强调的是学生对大量开放性教学内容的吸收与理解，更关注对学生发现问题、分析问题、领悟和解决问题的能力的培养，更多的是采用模块化的结构进行教学，要求学生具有较高的自我约束、自我管理和对事物的认知能力，这些特征不同于中小学教学。因此，不能简单地将中小学的翻转课堂复制到高校课堂。翻转课堂要应用于高校教学，需要在坚持其“翻转”本质不变的前提下，针对不同类型的课程在教学模式的呈现形式上进行创新[4]。正是在这样的认识基础上，我们对结晶矿物学的课程教学进行了多种教学方法改革的尝试，获得了良好的效果。

一、传统教学模式存在的弊端

结晶矿物学是地学类重要的专业基础课，该课程在我校已开设了五十多年。前辈们在讲义、教材或参考材料的编写，以及教具制作等方面都做过大量工作;为配合教学，制作了教学挂图，制作和购置了教学模型，近年来还制作了一定数量的幻灯片，在教学过程中都收到较好效果。但教学方法仍以传统的方式为主，多采用板书的形式，教学中以单纯的讲授或讲授配合提问等教学模式，布置一些课后以作业来帮助学生复习、领会和内化课堂学习的知识，最后以考试的方式来督促和评价学生的学习效果。由于结晶矿物学课程内容多、学时少、理论抽象、空间概念多、实践性强，是一门老师难教、学生难学的课程。而传统的教学往往是以教师为主，学生被动跟随的“满堂灌”的方式，教学过程中重理论讲授、轻实践操作能力的培养，导致学生对抽象的理论难以理解，实践动手能力也不强，学生的学习积极性、主动性低，学习效果不太理想，给后续课程的学习带来了不良影响。最近几年，我们也在不断尝试对结晶矿物学课程的教学方法进行改革，针对课程内容的不同，分别采用了以学生为中心的课堂、开展交互式的理论授课方式，理论课与实验课混合上的方式，以及讨论课等多种教学方法[5]，取得了较好的教学效果。但我们发现学生仍然存在严重的被动学习的现象，学习强度欠佳，作业抄袭现象严重等不良学习风气。此外，结晶矿物学课程的结晶学和矿物学部分又各具特色，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[6]。为了更好地引导学生改变不良的学习风气、提高结晶矿物学的教学效果，有必要继续对结晶矿物学课程的教学方法进行新的尝试和探索。

二、结晶矿物学的五步教学模式

在结晶矿物学中，晶体和矿物是课程教学的两个主要对象，而晶体结构是看不到也摸不着的，内容非常抽象难懂，矿物特征及鉴定知识又非常庞杂，容易混淆。学生在课程学习初期往往拥有较高的热情，但随着课程教学的深入，大多数学生就会逐渐丧失这种热情，厌学情趣日渐增强。因此，在教学过程中，无论是老师还是学生，都将该课程视为难啃的硬骨头。为了改善教学效果，我们在多年教学的基础上，逐步总结出“明确任务→课前自学→教师辅导→课堂交流→整体讲授”的五步教学模式。

1.明确任务。教师在上课前根据每一章节的教学内容，将其划分为几个部分，向学生下达任务，让学生明确在课前需要完成的任务。当学完某一知识模块时，应结合不同专业学生毕业后的就业或继续深造的主要方向，及时向学生下达“基础知识+综合知识+前沿或设计类问题”的具有一定宽度和深度的任务。如果学生对任务的内容有疑问，教师可进行简单的讲解。由于在不同的教学环节中，布置给学生的任务既有基础性的，也有综合性的，甚至综合性+前沿性的任务，适应了学生由基础到综合、由浅到深、由窄到宽的学习规律，既保证了学生自学的宽度和深度，又突出了专业特点和知识的前沿性。

2.课前自学。学生应根据老师下达的任务及时安排自学。对于基础性的问题，只要认真阅读教材便可以归纳总结，对于综合性和前沿性的任务，学生必须查阅大量的文献，并借助于工具书和网络等资源才能完成。考虑到结晶矿物学课程中晶体结构的抽象性和矿物知识的庞杂、易混淆性，我们采用翻转课堂的教学理念，根据五步教学法设计、制作了帮助学生自学的多媒体课件。课件由五个不同的模块组成。

第一，通过“微课程群”模块激发学生的学习兴趣，在该模块中，我们以陨石为例，用多种短小精悍的视频介绍与矿物岩石及结晶学的专业知识及科普知识，既引发了学生学习的兴趣，又可以减少课堂中的教学量。

第二，“虚拟现实”模块让学生理解晶体结构的抽象概念，通过虚拟展示、三维旋转、自由交互式分析研讨的方式，展示晶体的内部结构，晶体及其相互关系，直观地解决了学习的难题。

第三，“难点疑点解析”模块是根据以往教学的经历，对学习过程中遇到的知识点、难点、疑点、易混淆问题进行了详细的剖析与分解，解决了学生一贯在这几个点上卡壳的现象。endprint

第四，“图解知识”模块让学生在没进实验室之前就能了解矿物晶体。通过矿物图集，学生可以直观了解和认知矿物，借助互动的三维旋转全景展示矿物，丰富美观的矿物图片，再次激发学生学习的兴趣。

第五，“课堂理论部分”是以往老师上课使用的PPT步进教程的总结与综合。内容全面，并配有学习要点、学习要求、思考题，使学生能更好地理解和掌握教材的内容。

经过对教材和多媒体课件的自学后，学生基本上能理解课程的内容，这就大大减轻了教师在课堂教学的强度，教师可以抽出更多的时间为学生答疑解惑。

3.教师辅导。主要是利用课余时间或在课间进行。学生在自学的基础上将各自制作的课件交给老师审阅和修改。经过老师严格审阅和修改后合格的课件可以到课堂上进行讲解和交流，讲解是脱稿进行，且内容要详尽，这就要求学生对所讲述的内容非常熟练。对于审查不合格的课件，则要求学生进行修改。

4.课堂交流。可采用多种形式，如以问答和讨论相结合的方式就某一问题开展师生之间、生生之间的交流和探讨。多数情况下，我们是让那些经老师审查合格的同学在课堂上以报告的形式宣讲自己的课件内容。当学生讲完后，老师及时总结和点评，肯定该同学在宣讲过程中的优点，关键要指出不足之处，便于学生进一步改进和提高。最后，老师和其他同学都要根据该同学课件的内容与安排、表述是否准确以及宣讲时其他方面的表现进行综合评定，作为期末考评的重要依据之一。对于综合性和前沿性的问题，还需将课堂报告的内容整理成综合报告上交，作为一次大作业，并计入平时考核成绩中。

5.整体讲授。在结束每一次课之前，老师都要根据学生报告的情况，对每一章节的内容进行总结和复习，尤其是对课程中的重点和难点内容、学生没有讲清楚的以及涉及到学科前沿的知识，一定要进行全面而详细的讲解。由于老师是根据学生自学的情况讲解学生需要的，因此，学生就能够对每章节的知识内容形成牢固的基础并有较深入的理解。

三、五步教学模式对结晶矿物学课程教学的影响

通过上述五步，真正促使学生认真对待课程教学的每一个环节：从课前接受任务后的预习和准备，课内的宣讲或听讲、跟随老师的总结和复习，到课后独立完成各自的作业。使同学们较好地掌握了知识，关键是在提高能力方面等到了全方位的锻炼。我们将宝石专业2012级的两个班级进行了实验对比，其中1班作为对比班级，仍然采用以往的教学方法，而2班采用五步教学法进行教学。根据学生的反应、课堂气氛、报告效果和考试情况，五步教学法对学生能力的提高和对学生成绩的提高都起到了积极的作用。

首先是学生的学习兴趣和自主学习的能力有了明显的提高。在2班学生中，绝大多数学生在课前都能明确每一次课的任务和目的，能在课前通过各种途径进行认真的预习和准备。在观看老师提供的多媒体课件时，通过“微课程群”中的科普知识、“图解知识”模块中的动画及精美的矿物图片，激发了学生的学习兴趣。在课件准备的过程中，学生要利用工具书、图书馆、网络资源查阅大量的文献资料，通过收集、阅读、分析和归纳总结文献的过程，培养和锻炼了学生自主学习的能力。

其次，学生的语言表达能力和交流能力有了明显提高。在课堂教学中，2班的学生能积极参与提问和讨论，课堂氛围热烈;而1班只有少数同学能积极参与提问和讨论，大多数同学表现出漠然甚至尽量回避的态度，课堂气氛相对沉闷。此外，2班的同学通过课前的准备，多数同学能用比较精练的语言、简洁的图表甚至直观生动的动画将自己学到的知识展示出来，还有少数同学能“深入浅出”地宣讲自己的课件。这一过程对学生语言表达能力和交流能力的提高有极大的帮助。

再次，鉴定矿物的实践能力有了明显提高。2班学生在预习过程中通过“虚拟现实”模块和“图解知识”模块对抽象的三维晶体结构和矿物鉴定特征有了直观的认识，再结合课堂理论的学习及实验课上对实物和模型标本的认识，增强了学生对矿物标本的识别能力。表1是宝石专业2012级两个班级学生实践考试成绩的汇总表，从表中不难看出，2班学生的时间考试成绩达到优良（80分以上）的学生占到了63.8%，远远大于1班的50.1%，成绩在90分以上的学生所占比例为23.7%，也高于1班的19.5%，但在2班的学生中仍然有2名同学在实践考试中不及格。这也说明五步教学法对大多数学生有着积极的影响，而对极少数自我约束能力较差的同学来说，还需要重点关注、进一步实行“差别教学”。

最后，五步教学法对学生的最终成绩也有明显的影响。五步教学法更关注整个的教学过程，因此，成绩的评定涉及到教学过程的各个环节。与传统的成绩评定模式不同，改革后的成绩评定由不同环节的成绩按一定的比例构成。目前，我们主要分三块来评定最终成绩：平时成绩50%[教师评分（70%）+学生评分（30%）]，实践考试成绩和期末理论考试成绩各占25%。教师评分充分考虑了学生在课堂教学中发挥的积极作用，包括学生课前预习和自学准备的效果，如课件制作的优劣、课堂上对课件的宣讲过程以及上交的作业和报告的质量等。这种老师和学生评定成绩的双重评价体系，使成绩的评定更加合理，也深受同学们的欢迎。正因为改革后的成绩评定模式更关注教学过程，从各个方面对学生的综合素质和能力进行了系统的评定，改变了过去“一考定成绩”的做法，在一定程度上避免了成绩评定过于单一的问题。在这种考核体系下，学生要想取得好的成绩，就得自始至终全面参与，从理论学习和实践能力等方面全面提高。

四、几点认识

基于翻转课堂理念的五步教学法在结晶矿物学课程教学实施过程中的表现及成效，我们获得了一些认识，为今后进一步完善结晶矿物学的教学方法、提高课程教学质量奠定了基础。

第一，基于翻转课堂理念的五步教学法在结晶矿物学课程教学中具有明显的优势，但对于课程中的基本概念、原理类知识的教学效果，有时还不如传统教学。因此，五步教学模式并不能通用于结晶矿物学的全部课程教学，而应根据具体的教学内容选择不同的教学方法。

第二，五步教学模式的教学活动设计具有较大的难度。教师需要根据每一章节的具体内容及特点来设计学生自学视屏和多媒体课件，还要创新设计每一次课堂教学的活动形式，不断激发和维持学生的学习兴趣和热情。这对教师是一个不小的挑战。

第三，五步教学模式的组织难度较大。相对于传统教学，五步教学法的进度容易受到各种因素的干扰，有时难以控制。如有些自主学习能力较差的学生不能按时完成课前的准备工作，个别自控能力较弱的学生在课堂上的注意力容易转移，老师为了处理个别学生的特殊情况而影响到课堂教学进度等，都会影响到整个课程的教学。

第四，学生评定成绩有时表现出“随意性”，导致成绩评定不合理。虽然事先规定了学生打分的原则和标准，打完分后直接交给老师，由老师课后再统计成绩，但是，仍有部分同学会根据相互间的关系给出不同程度的“人情分”。此外，部分同学对课堂报告内容的理解和掌握程度不同，也会导致成绩评定结果的明显偏差。

参考文献：

[1]陆昉.推进课程共享与教学改革全面提升大学教学质量[J].中国大学教学，2014，（1）：8-11.

[2]裴娣娜.论我国课堂教学质量评价观的重要转换[J].教育研究，2008，（1）：17-22.

[3]秦炜炜.翻转学习：课堂教学改革的新范式[J].电化教育研究，2013，（8）：84-90.

[4]潘炳超.翻转课堂模式应用于高校教学的实验研究[J].电化教育研究，2015，（3）：83-88.

[5]阮青锋，缪秉魁，曾伟来，等.多种教学方法提高“结晶矿物学”课程教学效果[J].教育教学论坛，2014，（48）：198-200.

[6]阮青锋，曾伟来，缪秉魁，等.《结晶矿物学》实验教学改革与实践[J].教育教学论坛，2013，（29）：38-39.endprint