翻转课堂教学在“造岩矿物学”课程教学中的应用及效果

孙 晶，牛花朋，谢庆宾

中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249

翻转课堂教学在“造岩矿物学”课程教学中的应用及效果

孙 晶，牛花朋，谢庆宾

中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249

“造岩矿物学”是地质类理工科学生的必修课程，也是地质学课程体系中入门的专业基础课之一，其教学效果对后续专业课程的学习有至关重要的影响。笔者在“造岩矿物学”课程教学过程中，尝试应用翻转课堂教学，并通过对课程问题引入、讨论、释疑、归纳总结等环节的课程训练，增强了学生学习地质学课程的兴趣和主动性。教学实践表明，在课前对课程知识点相关问题的引入，在“以学生为中心”的课堂内引导学生对课程问题的讨论，在课后开放实验室鼓励学生通过模型和实物标本的观测，对课程知识点相关问题进行归纳总结，都属于翻转教学的重要环节，对提高教学质量有明显的效果。

翻转教学模式；造岩矿物学；归纳总结；教学改革

翻转课堂教学法（flipped classroom model）首先是美国学者和教师在中小学的通识课程教学实践总结出的一种教学方法[1-2]。这一教学模式与传统的课堂教学模式不同，其特点是学生在教师的引导下通过课前、课后自主学习获取课程知识，课堂变成了教师与学生之间、学生与学生之间互动的场所，通过对课程相关问题讨论、辩论和答疑解惑来完成课程教学。由于教学过程中，教师和学生在课堂中的角色发生了“翻转”，学生成为课堂的中心，由此提高了学生的自主学习欲望和独立思考能力，增强了创新意识，从而提高了教学效果。随着信息时代的到来，知识资讯通过网络迅速传播，国内外大专院校在各种理工科专业课程的教学改革与实践中也在探索翻转课堂教学法，以期提高教学效果[3-5]。“造岩矿物学”课程是地质类理工科本科生的专业入门基础课程之一，内容通常包括介绍自然界造岩矿物的类型、成分、结构以及这些矿物的识别标志、鉴定方法，阐述造岩矿物的成因产状、在岩石中的组合规律和变化条件等方面的知识。“造岩矿物学”课程的教学效果对后续的地质学课程（如岩浆岩、变质岩与沉积岩等）的教学有重要影响，因此国内地质类院校在这一课程的教学上都花费大量精力来探索提高教学效果的途径[6-8]。中国石油大学（北京）将“造岩矿物学”课程纳入教学改革的重点课程之一，在教学实践中探索提高教学效果的教学方法[9-10]。近两年来，我们针对“造岩矿物学”课程引进翻转课堂教学法进行教学实践，使这一课程的教学效果得到显著提高。

一、“造岩矿物学”课程特点及教学难度

“造岩矿物学”是一门理论性和实践性都很强的地质专业课程，也是地质类专业本科生所学的第一门专业课程，教学难度相对较大。“造岩矿物学”课程特点包括3方面：其一是抽象概念多、概念之间的联系少，难以记忆。例如，矿物晶体的光率体、晶轴等光学概念和矿物颜色、解理、硬度等物理学概念。其二是晶体几何形态复杂多样，有些矿物之间的形态差异较小，难以区分。例如，每种造岩矿物的晶体形态都有一个理想的形态模型和描述晶体形态的各种参数，但是与学生在实验室见到实物标本也常有或多或少的差异。其三，矿物成因与共生的地质环境的非唯一性，难以理解。例如，在很多岩石中都可以见到石英、长石、角闪石、黑云母等造岩矿物，但是它们各自的形成条件、组合方式等有所不同。

虽然“造岩矿物学”中各种名词概念非常抽象，但是它们是描述、鉴别造岩矿物和分析矿物形成环境、矿物组合的基础。都是教师在课堂上填鸭式的讲解、学生被动的学习。刚刚经历高考迈入大学的大一新生，还不太适应对地质学概念的理解和运用概念进行逻辑分析的思维方式，在“造岩矿物学”课程之初，大量的抽象概念的讲述就可能使他们失去了学习的兴趣。因此，如何调动学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性，是“造岩矿物学”课程教学改革必须直面的难题。总结过往的教学经验，我们认为，该课程教学存在以下一些问题，并针对这些问题采取了相应对策。

第一，理论课讲解与实验室观测脱节，课程学习不连贯，学生虽然理解了课堂的内容，但知识点记忆仍然不够牢固，基本功不够扎实，学习效果不够好。针对这一问题，我们将课堂讲解与实验室观测平行进行，课程安排上将总学时为64学时的“造岩矿物学”课程按每周2学时课堂理论讲解课和2学时的实验室实习课排课，使每一单元的理论课学习和实验室观测连贯进行，知行合一，即学即用。

第二，从课堂和实验课上学生的反映来看，初接触“造岩矿物学”课程会觉得课程知识点很散，抓不住主要内容，学生对知识点的记忆不够牢固，也没有一个很好的记忆方法。针对造岩矿物学内容多、杂的问题，我们尝试了用数字代码的方式归纳课程知识点，对每节课进行总结。例如，结晶学篇的晶体的概念、对称和分类中介绍的晶体的概念、晶体的对称性、对称要素和对称操作、对称型以及晶体的分类等课程知识点归纳为“2”、“3”、“4”和“32”4个数字，即2种物质（矿物和晶体）、3个对称操作（旋转、反伸、反映）、4个对称要素（对称中心、对称面、对称轴和旋转反伸轴）、32种对称型（晶类）。

第三，造岩矿物 理想模型与实验室实物标本存在差异，结晶学知识与晶体光学知识之间联系不紧密。针对这一问题，我们以实验课为切入点，加强各种造岩矿物的结晶学特征与晶体光学特征的呼应关系的讲解。在实验室采用小班上课，加强实验课教师与学生之间的互动。在结晶学篇，每4位同学共用一套模型；在晶体光学篇，每位学生一台显微镜。尤其是我们引进的数码显微镜，安装了数码互动教室，利用这一现代化的系统，学生在镜下发现的现象可以立刻传到教师的屏幕上，与全班同学共享，并得到教师的及时讲解和分析，增强了学生和教师之间的互动性，调动了学生的积极性,也增强了学生对理论知识的掌握。

二、“造岩矿物学”课程的翻转教学法实践方案

任何一门学科都少不了名词概念和应用这些概念进行逻辑分析，地质学更是如此。在信息时代，各种学科知识通过多途径迅速传播。在学校里，特别是在教室里，“传道、授业、解惑”的传统教学模式受到极大的挑战。在地质学教学中应用计算机辅助教学、电子公开课、项目教学法、游戏教学法等各种教学方式和方法，对提高教学质量都有显著的成效[11-14]。针对“造岩矿物学”课程特点及教学中存在的问题，我们采取大班上理论课与小班上实验课结合、教师主导的课堂教学（理论课）与翻转课堂教学（实验课）相结合的教学实践，也取得了较好的教学效果。所谓翻转课堂教学法，不仅仅是将“课堂”交给学生，更重要的应该是强调“以学生为中心”获得相关课程知识的途径。因此，我们在教学中，将在“课堂翻转”前进行课程知识点相关问题的引入、在实验课中引导学生对课程“问题”的讨论和答疑解惑，在课后开放实验室，鼓励学生通过模型和矿物标本的观测，对课程知识点的归纳总结等，视为前后呼应的必要教学环节，有效地将预习—课堂学习—实验室观测—课后复习贯穿于教学始终，达到提高学生对“造岩矿物学”课程的学习兴趣和学习主动性的目的。

1.问题引入

翻转课堂教学模式在形式上是将课堂变成了教师与学生之间、学生与学生之间互动的场所，而核心则是突破课堂的时空界限，调动学生学习的主动性，使其在课前课后能自主完成学习任务。任何一门课程的基本内容（包括涉及的名词概念、定义、理论、方法等所有知识点）都可以分解为一个个的课程问题。因此，以适当的方式将课程问题引入是翻转课堂教学必不可少的教学环节。

没有问题，就谈不上思考，课程问题引入对学生课程学习兴趣的培养有着重要的作用[15-16]。对于大一新生来说，他们还难以理解地质学里各种名词概念，更不能运用各种地质学概念进行逻辑思维。因此，课程知识点的相关问题的引入和讲解不能太生硬，否则学生会从一开始就因为觉得枯燥、太难理解而失去兴趣。笔者及同事经过多次设计，总结出贴近生活和实际的课程问题引入，更容易被学生所接受。例如，我们在“造岩矿物学”课程的开始，会为学生准备一些玉石珠宝等，以实物或精美的矿物图片展示给学生，或者鼓励学生随意找一些随处可见岩石（石头）肉眼观察和描述所见矿物颗粒的特征。当你告诉学生各种类型的岩石（石头）中都是由常见的造岩矿物组成时，学生很快能贴近了“造岩矿物学”课程，也对课程学习产生了浓厚的兴趣。又如，我们在讲解不同类型的造岩矿物时，将这些造岩矿物特征描述、鉴别标志以及从日常用品中寻找跟这些矿物有关的物品等作为课程问题引入，让学生思考不同造岩矿物物理学、化学上的差异和联系。一些学生不能准确地描述常见造岩矿物的特征，甚至不能说出的矿物名称。但是，问题的引入会让他们带着一颗解决问题的心去阅读课本、查阅资料或在课堂提问、讨论。这样的问题引入，既可以活跃课堂气氛，提高了学生学习兴趣，也为“课堂翻转”教学提供课程知识切入点。

2.问题讨论与答疑解惑

翻转课堂教学的目的是，培养学生的独立思考和实践能力，增强创新意识，从而提高教学效果。怎样引导学生针对问题进行相互讨论并在讨论中答疑解惑，是课堂教学成功的关键。

鼓励学生积极参与课程问题讨论是翻转教学的前提。多数学生或是害羞，或是不自信，不会在课堂上主动向老师提问，甚至也不善于在学习小组参与问题讨论。在翻转课堂中，一些学生有可能开始借查资料玩手机、看电脑，不真正参与问题讨论，只等教师的总结和答疑解惑。课堂倒是翻转了，教学效果则适得其反。针对这一问题，我们总结出将问题讨论与答疑解惑分学生分组讨论—小组代表发言—教师答疑解惑三步。例如，对一轴晶与二轴晶光率体的异同这一问题进行讨论，学生先分组进行自由讨论（3分钟），每个小组派代表发言说出异同（2分钟），最后教师针对问题进行答疑解惑。问题讨论中，要容许学生犯错误，老师的答疑解惑不仅要纠正学生对问题解释所犯的错误，更重要的是要肯定学生的独立思考精神。另外，我们还会对表现突出的小组、个人给予一定的奖励，让他们有优先解释下一个问题或向其他小组、个人和教师解释提出问题的权利。在翻转课堂中对课程问题讨论与答疑解惑，既可以让学生充分理解知识点，又培养了学生思考问题的方法和解决问题的能力。

3.开放实验室与相关问题的求解

实验室教学是地质学相关课程教学的重要环节。实验课的时间往往是不够的，因此，我们在课后开放实验室，并鼓励学生通过观测造岩矿物的模型、标本对课程问题求解，以及对课程知识点进行归纳总结。好的归纳总结方式，不仅仅是寻找课程问题的答案，更重要的是将课程知识点联系起来，有助于课程知识的记忆、理解和运用相关知识解决实际问题。

“造岩矿物学”课程中知识点繁杂，彼此独立、前后逻辑上联系性不强。针对这一问题，我们尝试了用数字代码的方式对每节课进行总结，用关键词表达每个知识点的内涵，通过对比寻找不同知识点的差异建立联系。无论是理论讲授课还是实验课，每一单元课程结束前都会以翻转课堂教学形式对课程知识点进行总结，这不仅增强了学生对课程知识点的掌握，减少了课程结束复习考试的盲目性，也提高了学生的学习能力。

三、 教学效果

中国石油大学（北京）资源勘查工程专业每年有5个自然班上“造岩矿物学”课程。在教学改革中，我们安排部分班应用翻转教学模式讲授“造岩矿物学”课程，另一些班则采用常规教学方法讲授“造岩矿物学”，而期末则采用统一的闭卷考试方式进行课程考试。实践表明，采用翻转教学法讲授“造岩矿物学”的班级学生的课程考试成绩明显优于常规教学方法讲授该课程的班级。

我们还注意到，在翻转教室教学模式下，学生的课堂出勤率和课堂纪律得到了良好的改善。通过参与翻转教学的学生的随访调查，也表明学生对翻转教学模式十分认可，认为这种教学模式不仅增强了学习兴趣，通过课堂的互动性及学生积极参与课程问题讨论，也密切了学生之间、师生之间的关系，提高了学习能力。一些在课堂上原本表现为“低头族”的学生，在翻转课堂中表现活跃，学习的自觉性和自信心都有明显的提高。总之，围绕知识点的关键词等展开复习，就可以很好地掌握课程所学的重点，减少了学生复习的盲目性，教学法在“造岩矿物学”课程教学中的应用取得了较好的教学效果，也值得在类似课程的教学改革和实践中应用与推广。

四、 结束语

随着大学生从“80后”过渡到“90后”乃至“00后”，地质学专业的基础课程、专业课程的教学方法要不断地推陈出新[8-9，15-17]。无论何种教学方法，培养学生对相关课程知识的学习兴趣、调动学生学习的主动性，永远是提高教学效果的基础。翻转课堂教学重点不在于课堂的翻转，针对课程特点设计必要的教学环节，应用有效的教学方法、方式，实现从“以教师为中心”到“以学生为中心”、“以学生主动学习为目的”的转变才是提高教学效果的关键。教学改革的任务，就是促进学生学习兴趣、学习能力、创新能力的发展，培养高素质的科技人才，我们的教学改革还继续在路上。

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Title: Application and Efficiency of Flipped Classroom in the Teaching of Rock-Forming-Mineralogy

Author(s): SUN Jing, NIU Hua-peng, XIE Qing-bin

flipped classroom model; rock-forming-mineralogy; generalization and summarization; education reform

G642< class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A

1006-9372（2017）03-0037-04

2016-12-10。

孙晶，女，讲师，主要从事矿物岩石学的教学和研究工作。

投稿网址：www.chinageoeducation.net.cn联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

孙晶，牛花朋，谢庆宾．翻转课堂教学在“造岩矿物学”课程教学中的应用及效果[J]．中国地质教育，2017，26（3）：37-40．