浅谈地质类工科专业矿物学课程教学改革

李 阔 刘钦甫 张 帅

中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院 北京 100083

高等教育承担着培养国家高级专门人才、新时代创新型人才、发展科学技术、传承优良文化、促进社会主义现代化建设的重要任务，因此，高等教育的质量，关乎国家未来。然而，随着互联网技术、5G通信、大数据、计算机科学等热门行业专业的快速崛起，一些传统工科专业面临着生源减少的重大挑战。如何在传统工科专业课的讲授过程中，让学生意识到本专业在国民经济发展中的不可替代地位，了解专业未来发展前景以及本专业与热门行业的联系等，吸引更多优秀学子从事本专业，值得每一位传统工科任课教师进行深入思考。

地质类工科专业包括资源勘查工程、地质工程、勘查技术与工程等专业，该类专业培养的人才过去在国家矿产资源勘探开发、重大基础工程建设、保障国家能源安全等方面做出了突出贡献，为我国经济建设提供了强有力的支撑[1]。矿物学是地质类工科专业一门重要的专业基础课，也是继地质学基础或地球科学概论后的第二门专业课，包含了结晶学和矿物学两部分，其中结晶学复杂抽象、矿物学内容庞杂，是地学专业课程中难度最大的课程之一[2]。因此，学好矿物学这门课对学生后续岩石学、地球化学以及未来从事本专业相关的科研管理工作具有重要引领作用。

一、矿物学教学现状

(一)课程教学内容与方法

矿物学课程内容知识点多，包含了结晶学和矿物学两门相对独立又具有联系的学科体系。主要的教学内容有晶体的概念、晶体内部结构的有序性、晶体的基本性质、晶体的生长规律、晶体对称性和晶体的分类、晶体的形态、晶体定向、双晶、矿物的概念、矿物的形态、矿物的物理性质、矿物的成因、矿物的分类、常见矿物的化学成分和内部构造特点、常见矿物的鉴别方法[3]。结晶学要求学生具有很强的空间思维能力；矿物学则需要学生进行大量内容的记忆。

矿物学课程教学形式分为理论教学和实验教学两个环节。在理论教学环节，教师主要以幻灯片进行主要知识点的讲解，通常还会结合模型演示和板书等方法提高理论教学效果。实验教学环节中给出晶体模型或具体的矿物，教学生理解晶体的对称性、晶体定向以及学会具体矿物的鉴定等。但长期实践表明，这种传统的教学方法效果并不十分理想，如教师在讲台用幻灯片一一讲解各种矿物，学生很容易产生倦怠；实验课的矿物标本如果不够典型，学生难以与理论课上讲的内容联系起来，致使学习效果不佳；部分院校受资金限制，配备的矿物标本并不齐全，教学效果大打折扣。

矿物学的总学时在不同高校、不同专业有所不同。总学时基本都在48～80学时之间，普遍为64学时，其中理论教学为44学时左右，实验教学为20学时左右。然而，矿物学教学内容既有深度又有广度，还是地质类工科专业学生在大二上学期的第二门专业基础课，如何在有限的教学时间内，把庞杂的矿物学理论知识和专业技能传授给学生，并吸引学生继续留在本专业学习，给任课教师带来了极大挑战。

(二)学生学习现状与效果

学生普遍反映在矿物学学习过程中结晶学部分内容抽象，一些知识点较难理解，矿物学各论部分缺乏系统性和规律性、上课枯燥、内容难记、易混淆、注意力稍不集中就走神。课堂上看到了矿物图片，但对实物标本没有概念，记不住众多矿物种类特征。实验课中虽然看到了实物标本，但是往往需要花费时间去复习相应的理论知识，没有足够时间去仔细观察矿物标本，再加上矿物标本不够典型，导致部分学生根据教材填写实验报告，致使重要的实验教学环节没起到应有的教学效果。一些用人单位反映，地质类工科专业本科毕业生进入单位后，理论知识体系掌握的还不错，但欠缺矿物岩石的野外鉴别和实验室镜下鉴定能力，都必须在基层岗位历练一段时间才能真正掌握地质野外工作中矿物岩石的鉴别能力[4]。

二、课程教学方法改革思考

(一)教学内容与方法改革

矿物学属矿物岩石课程体系，该课程体系由结晶学与矿物学、晶体光学、岩浆岩岩石、沉积岩岩石学和变质岩岩石学等课程组成，每所本科院校应根据自己的办学特色在教学内容上有所侧重，凝练教学知识点。地质类工科专业矿物学教学坚决不能照搬研究型大学地质学专业的结晶学与矿物学教学内容，例如，对地质工程和勘查技术与工程专业本科生而言，结晶学部分可以适当压缩。在普通地质学或地质学基础等基础课中已讲授的内容，该部分可不再赘述。教师要对本课程的内容体系有清晰的认识，遵循学生学习和认知规律，处理好矿物学不同章节和不同内容之间的逻辑关系，充分考虑学生的地质学知识背景和能力水平，设计教学要点，把握教学进度。

矿物学课程中包含了大量术语、定义及各种矿物的具体特征等，这些知识点显得琐碎、不够生动形象，进而会影响学生的学习兴趣。教师在授课过程中应该精心设计教学内容，尽量每节课都设计一些案例来吸引学生的眼球，给学生留深刻印象，例如，在讲到长石族矿物的时候可以引入“和氏璧”的故事。教师还应该充分利用多媒体技术，生动形象地剖析知识点中的难点，例如，结晶学中的难点旋转反伸轴，教师可借助CAI多媒体动画能将复杂的旋转反伸操作过程直观、形象地表现出来，便于学生理解。在矿物各论部分，针对每个矿物的特征描述，展示丰富的矿物实物图片或者虚拟现实模型，条件允许的话把模型和标本搬到课堂上来，使学生看得见摸得着，学习起来有兴趣，便于理解和接受。

矿物学教学内容也要紧跟时代发展趋势。现如今矿物学不仅在传统地质领域有了长足发展，而且与之相关的矿物材料科学、环境矿物学、海洋科学、能源科学和宝玉石学等学科蓬勃发展，地学人才的培养也呈现出多元化的趋势，这对矿物学教学内容提出了新的要求。因此，矿物学任课教师必须紧跟时代步伐，把握教学重点，保持与前沿科学接轨。

拓展教学途径。教师可以借助微信群或者其他网络资源组建课程学习交流平台，对学生学习过程中存在的疑问进行及时答疑，同时，也可在课程平台上上传教学课件、分享课程相关的学术资料、新闻报道等供同学们学习讨论。针对学生普遍反映的难点问题，教师可以针对该知识点为大家录制讲解短视频，方便大家反复学习。除课堂教学外，还可提供相关课程网站给学生进行课后自学，例如，对未来想在矿物岩石方面深造的同学，推荐其在慕课上学习中国地质大学(武汉)国家精品课程结晶学及矿物学。

(二)注重学生学习兴趣与热情培养

兴趣是最好的老师，人们往往对自己感兴趣的内容印象深刻[5]，因此，教师在矿物学教学中要注重对学生学习兴趣的培养。教师可以根据不同的教学内容，运用导入式教学法，充分调动学生的学习积极性，使学生产生渴求知识的心理，激发学生学习兴趣。例如，教师可以把前沿的矿物学研究成果引入课堂，带领学生共同思考学科前沿问题和发展动态。教师也可以直接布置实践性作业，让学生考察博物馆矿物展品、校园石材及周边野外地质露头等，培养学生理论联系实际的分析能力。教师还可以分享自己在野外科研或教学中的趣事，使学生产生奔赴大自然的冲动和向往，从而提高学生热爱地质工作的意识。教师还可以从矿物的实用性角度来提高学生的学习兴趣。

矿物学教学中融入美学教育。在几何结晶学部分中晶体的对称是可以用完美的数学公式表达的，这种逻辑缜密、空间思维强的特点体现了结晶学的数学美和高雅性[6]。因此，在结晶学部分教学过程中适当培养学生的数学审美意识，提高学生的学习兴趣。在矿物学各论中，会涉及多种宝石类矿物，如钻石、水晶、翡翠、玛瑙等，这些品相精美的矿物往往具有高雅的色彩、缤纷的光泽、奇特的形状，会给人强烈的视觉冲击与精神慰藉，在教学过程中可以引导学生借助矿物学基础知识去分析宝石类矿物物理性质特征，并适当对宝石矿物的美学含义进行解释。

矿物学知识讲授中融入课程思政。新一代的大学生不仅需要掌握扎实的专业技能，更需要拥有高尚的品德、坚定的信念和勇于奉献的精神。教师可以通过传播在矿物学领域相关的案例故事，探索课程思政与矿物学教学结合模式，深入推进“艰苦朴素，求真务实”的地学人精神传播。例如，在讲到环状硅酸盐矿物绿柱石时，可以结合上世纪我国在新疆可可西里开发伟晶岩脉型绿柱石铍矿床的现实场景，激发同学们爱国热情和弘扬艰苦奋斗的精神，坚定同学们为祖国地质事业做出伟大贡献的信念。

(三)增强学生学习的参与感、主动性和创新性

教师在整个教学过程中要以学生为中心，让学生切实地参与到教与学的过程中来。教师每讲完一个理论体系后，给学生留一定数量导向性的思考题，让学生运用刚掌握的知识去独立思考问题，如有不理解的地方，再与教师进行探讨，这样可以使得学生加深对新知识的理解。教师在课程教学中还可以尝试以学生为主体的探究式——小组讨论教学方式，来激发想象力，培养批判思维和独立思考的能力。除了理论教学之外，在实践教学环节也要以学生为中心，增强学生参与感。例如，在野外实习的时候，让每位同学根据所学到的矿物基本性质和鉴定特征寻找3～5种典型矿物标本作为下一届学生的实验课标本，激发其主动性，塑造责任感。

把大学生创新创业训练与矿物学教学有机结合，提高学生们的学习主动性和创新意识。“授人以鱼不如授人以渔”，现如今是一个终身学习的时代，我们要培养学生们主动去学习、主动去创新、创造的意识。在这方面，我校实施本科大学生创新训练全覆盖，使每一名本科生都有机会参与到指导教师的课题中。学生根据导师安排的主动思考、设计实验、亲自动手做实验、分析数据来解决实际问题。笔者所在的教学团队每年指导本科生进行相关内容的训练，取得了很好的效果，多名同学在本科阶段就已发表高水平期刊论文[7]，一些同学还获得了李四光优秀学生奖，这为他们今后的成长、成才打下了牢固基础。

(四)完善考评机制

由于矿物学属于专业基础课，大部分高校的矿物学考评机制都沿袭了闭卷考试+平时成绩的模式，一般考试成绩占70%，平时成绩占30%，考试内容重理论轻实践，并不能真正考察出一些动手能力很强的学生应有的水平。笔者认为矿物学考试除应注重对学生基本知识、基本技能、基本方法的考察(占50%)外，还应该注重对学生实践能力的考试，因此，笔者建议在矿物学考试的时候给同学们播放典型矿物的手标本照片或显微镜照片，让同学们在答题纸上填写对应矿物的名称和识别方法，直接考察同门识别标本的能力(占30%)，在考试过程中还应增加开放性试题，鼓励同学们利用地质语言对矿物的物理性质、形成条件以及应用前景等内容进行描述和思考，考查学生综合运用矿物学知识的能力(占20%)。平时成绩可以适当注重对学生平时学习态度、学习表现和地质素养的考察。

结语

矿物学是一门理论性强、知识面广的地学专业基础课程，同时又具有很强的实践性，因此，在教学过程中，既要注重学生对理论知识和实践能力的强化与深化，更应注意引导和激发学生的学习积极性和创造性。笔者根据自己本门课程课堂教学经验和在教学过程中遇到的问题，提出了一些教学改革方法，目的是使学生更好地掌握矿物学知识，培养学生分析解决问题的能力，使其成为适应现代社会需要的地质人才。