地方高校宝石及材料工艺学专业实验教学体系构建与实践

夏希悦　杨锋　刘苏桥　刘靖娜

摘  要：宝石及材料工艺学专业是一个集地质、材料、冶金、美学和设计、自然科学与社会科学相互渗透交叉的边缘性科学，也是典型的应用型专业。桂林理工大学宝石及材料工艺学专业拥有30余年办学历史，经过长期建设，形成了以本科教育为主、硕士和职业资质教育为辅的良好局面。伴随专业的发展，实验室建设也取得显著成效。针对宝石及材料工艺学专业实验室现状，通过构建和完善专业实验教学体系，提升了实验室的管理效能，提高了育人效果。

关键词：地方高校；宝石及材料工艺学；实验教学体系；体系构建；实践

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）12-0116-04

Abstract： Gemological and material technology is a typical applied science， which integrates geology， metallurgy， materials， aesthetics and design， natural science and social science. With a history of more than 30 years， the Guilin University of Technology and materials technology program has developed over a long period of time， with undergraduate education as the main program and master's and professional qualification education as the supplementary program. Along with the professional development， the laboratory construction has also achieved remarkable results. According to the current situation of the laboratory of gemstone and material technology specialty， the management efficiency of the laboratory is improved and the effect of education is improved by constructing and perfecting the experimental teaching system.

Keywords： local universities; gem and material technology; experimental teaching system; system building; practice

地方高校作為我国高等教育体系的主体部分，以服务区域经济社会发展为目标，着力为地方培养高素质人才。桂林理工大学宝石及材料工艺学专业于1989年率先在国内招生培养本科生，距今已有30余年历史。专业已经发展成为集硕士研究生、本科、职业教育于一体的珠宝教育研究平台，为国家培养了大量宝玉石鉴定、质量评价、珠宝设计、宝石合成与优化、加工生产及经营管理等方面的高素质人才，为珠宝行业的发展做出了很大贡献并获得了海内外珠宝界的广泛认同和好评。从专业的发展历程可以看出，宝石学以地质学为基础，并与材料学、评估贸易、加工工艺等互相渗透，集宝石鉴定分级、合成改善、加工设计、评估贸易、勘探开采、材料研发等内容为一体的多学科交叉复合的应用型本科专业。

宝石学专业课程实践性强，强调原理方法在实践中的应用，桂林理工大学宝石及材料工艺学专业主要培养系统掌握宝玉石基础理论、加工技术和工艺，能运用各种仪器设备对珠宝玉石进行检测、质量评价、分级定价以及款式设计和珠宝首饰设计加工，能从事宝石合成与优化、珠宝首饰商贸及管理工作的高级应用型人才。实验教学是地方高校应用型人才培养的重要支撑，是本科人才培养工作的重要组成部分。为适应社会需求，专业建设目标在不断修正的同时，专业实验教学体系也取得长足进步。构建一个成效显著的宝石及材料工艺学实验教学体系，对提高人才培养质量具有重要意义。包括掌握加工技术和工艺；能运用各种仪器设备对珠宝玉石进行检测、质量评价、分级定价以及款式设计和珠宝首饰设计加工；能从事宝石合成与优化、珠宝首饰商贸及管理工作。而实验教学作为专业人才培养的重要环节，对系统掌握专业知识具有不可替代作用。为适应社会需求，专业建设目标在不断修正的同时，专业实验教学建设也取得长足进步。而构建一套成熟的宝石及材料工艺学实验教学体系，对提高人才培养质量具有重要意义。

一  专业实验室发展现状

桂林理工大学宝石及材料工艺学专业实验室配有专任管理人员，实验室采取预约开放式管理模式。管理人员除承担基本教学任务外，也为专业教师的教研、科研活动提供服务，为学生鉴定加工技能提供实验场地、设备和专业指导。

目前，本专业开设的主干课程有基础地质学、结晶矿物学、岩石学、晶体光学、宝石学、玉石学、钻石学、宝石合成与优化、珠宝市场营销学、珠宝首饰加工工艺、珠宝检测原理与方法和玉雕造型设计与加工等。同时开设有14门实验课程，总学时为256，总学分为24。其中通识必修课1门，专业基础课3门，专业核心课5门，专业选修课5门。特别是在专业核心课程中，3门课程的实验课学时达到了本门课程总学时的50%。

根据理论和实践教学需要，依托学院基础地质实验教学中心建成珠宝检测中心实验室、矿物学实验室（2个）、矿物宝石研究室、矿物相对密度测定室、宝石加工实验室、首饰加工实验室、玉雕加工实验室8个功能实验室，实验室总面积1 194 m2，均已投入使用。使用的主要仪器设备包括：红外光谱仪、分光光度计、宝石显微镜、折射仪、紫外-可见光光谱仪、钻石比例仪、相衬、微分干涉显微镜等。实验室还配备专用珠宝鉴定工作台，另有宝石标本、模型、挂图、照相机、摄像机等教学实验仪器设备，实验条件满足宝石及材料工艺学专业实验教学需要。

二  专业实验教学体系构建

作为地质学、材料学与美学相融合形成的一门专业——宝石及材料工艺学有其独特的学科特点。在探索实验教学方面，需要量身定做一套适合专业特点的教学体系。学生在进校之前，几乎对宝石没有太深刻的认知，因而决定了专业的特殊性，需要大量的理论和实验来弥补这份空缺。在掌握了相关宝石及材料工艺学理论教学之后，实验中需要夯实宝石学基础理论知识，采用验证性、设计性、综合性实验方法，培训学生实训技能。同时发挥学生能动性，建立起以培养学生创新意识及实践能力为重点的实验课程教学模式。

（一）  面向课程教学，配套实验标本

宝石及材料工艺学专业培养的学生最重要的能力是对珠宝玉石进行检测鉴定。学生要面對的鉴定主体也是天然宝石。由于市场上大多数消费者所接受和喜爱的宝石都是天然形成的，未经人工合成优化的，而天然的材质内部包体及外形特征不可能一致，都具有一定的独特性。如红宝石的典型包体是矿物晶体、色带、气液包裹体、微裂纹等，而如果随机取拿标本，有可能会出现在该标本上并没有本堂实验课所要观察记录的特征，要看色带时，出现的是气液包体，要看紫外荧光灯时，这颗宝石可能因为含铁过量而抑制发光。在实验结束存储宝石时，又会用小盒子单独分装。宝石粒径较小，也相对贵重，每次整理标本在准备课程时，若让老师对每一颗进行挑选并用显微镜在鉴定以前检测其是否符合当节课实验要求就势必会耽误很多时间，这给实验准备上造成了一定的困难。而如果另外购买成套的、固定节次使用的宝石标本，就会因宝石贵重而造成较大的资金浪费。

在实验室管理中，遇到过很多问题，如教师在讲解祖母绿鉴定时，需要给学生描述哥伦比亚祖母绿的典型特征：由气泡、液体和立方体石盐组成的三相包体，而所讲解的标本可能是含有竹节状阳起石包体的祖母绿；想做查尔斯滤色镜实验时，想给同学们观察含铬的宝石在查尔斯滤色镜下变红现象，而实际拿到的标本有可能因切割选材问题，恰巧没有含铬而看不到变红现象；做折射仪实验时，需要对水晶测试双折射率，但切割的台面可能刚好与光轴方向垂直，而看不到双折射现象，从而造成理论与实际不一致情况。为让学生更加透彻地了解宝石的每一种鉴定方法，学会鉴定技能，对实验室、实验指导书和现有标本进行了重新规划和分配。实验室按课程内容及标本特点把标本进行规整。如包裹体实验时，选出的标本都有特定的包裹体特征；仪器操作实验时，选出具有代表性的标本。此外，按照课程内容，将宝石标本分为仪器使用类和宝石个论类。其中包含10倍放大镜、显微镜、分光镜、查尔斯滤色镜、紫外荧光灯、热导仪等，实验室标本规整体系见表1。

面向课程内容，按实验课的教学方案对标本进行精心梳理和配套分配，这既保证实验课程的连贯性，也保障了学生在实验过程中，能更好地领悟老师教学内容和标本特征。同时也对教学内容和教学方法进行了优化设计和构架，从而提升课程的体验感，打造实验教学榜样。

（二）  基于标本实验数据，搭建信息平台

信息技术在高等学校教育领域的应用已成为教育现代化的一大特色和亮点。选择一种方便、 易行的信息化系统方案，对构建实验教学体系并进行实践研究非常有必要。这不仅推进了教育理念的更新，也改变了管理的方式。目前桂林理工大学宝石及材料工艺学实验室已完成对宝石标本信息化管理的测试。具体分为实验数据导入阶段、实验数据共享阶段和实验数据后台维护阶段。

第一阶段先由老师将宝石标本的具体鉴定参数进行实验确认，再按鉴定报告的标准录入到系统，然后把每颗宝石识别贴贴在宝石标本盒上。这个识别贴就像宝石标本的身份证，通过识读这张身份证，就可以看到标本检测中所要用到的这颗宝石的具体信息和测试数据。老师们前期在实验平台上创建的样板，里面包括宝石的形态、颜色、尺寸、内部特征、折射率、偏光镜下特征等其他仪器鉴定的典型特征。

第二阶段是实验课时学生共享数据阶段，只需要下载实验室用小程序，用手机扫码就可以看到该宝石的全部信息及规范的鉴定报告格式。这个鉴定格式就相当于一个宝石的鉴定模板，告诉同学们，在观察宝石样品的时候，应该从哪些方面进行测试观测，在出具实验报告的时候，又该如何去完善一份实验报告，哪些鉴定参数是必不可少的，是要用到的鉴定要点。同时，实验课程也建立了相应的网络平台。平台上提供丰富的课件、动画、仿真实训、在线测试等资源。学生可以在课前、课后自主地、随时地使用，达到自主实验的目的。

第三阶段是后期维护阶段，如某宝石标本在实验过程中发生各种磨损或一些不可抗拒的改变（有可能是实验过程中宝石破损，充填宝石因岁月流逝而造成充填物质地析出，抑或长期使用观察宝石导致的宝石见光照射时间变长而导致一些褪色现象的出现），老师就会把这颗宝石的信息进行更新，包括宝石的照片、重量、形态、内部特征等变化，测定之后再重新整理鉴定报告，以确保学生们读取的数据都是准确无误的。将典型标本的信息录入系统，以实验数据为基础，搭建完善的信息平台不仅能完善实验室的安全管理体系，还能提升实验教学质量，让学生更加清楚自己的实验目的，实验内容，激发对实验的积极性，这在我们日常教学使用中，收到了良好的效果，广受学生的欢迎。

（三）  以学生为主体，建立多维一体的实验教学模式

不同学生对实验的理解程度、接受程度和运用程度不同。而实验课程又分多种开课模式，因而需要一个相对完善的监控机制和一系列有效措施才能保证实验的顺利执行。为此制定了“准备实验、综合实验、反思实验”等多维一体的教学质量标准。准备实验阶段（指在实验前），由教师对学生进行提问，考察学生是否充分了解实验原理，明白实验目的，并针对所收集学生的实验前准备情况进行评分评价。这样避免在实验时学生盲目地跟从教师的授课内容，学生能够明白自己需要做什么，大致了解应该如何去做，能较快地提升实验过程中学生的自主意识，实验课上能立即开始实验，减少实验课中的茫然期。

综合实验阶段是指实验课程中改灌输性教学为陪伴式教学，采用“师生问答、师生共建、师生探讨”的模式完成实验。这个实验过程对老师和学生们来说都非常重要，此阶段学生可根据自己感兴趣的方向进行分小组教学实验。在查阅文献的基础上，由验证性实验转为设计性实验方案，在理顺实验步骤，了解实验需用到的仪器，完成宝玉石鉴定。如小组设计的实验达不到理想效果，那么由老师引导式提出可行性的整改方法，或提出一些类似的实验参数作为参考，让学生重新计划并操作实验，当堂课若完成不了的实验，可顺延到课后进行。这样既可以培养学生的团队意识，增加学生动手操作的机会，也有助于学生掌握宝石的基本知识，熟记宝玉石鉴定中常用到的各项参数。

反思实验阶段（实验完成后），由每小组进行实验汇报，由学生和教师对整个实验设计方案共同进行评定，选出最优实验设计方案。针对优秀实验设计方案，要求学生进行展示实验。如实验不能正常开展，则由教师带领学生自己分析原因，纠正存在的问题后再次进行实验，该过程可以让学生和教师同时思考并探索新的实验方法，特别是针对市场上新出现的一些宝石品种或合成优化处理品种，大胆地提出自己的实验鉴定畅想，除了做一些常规实验以外，也鼓励学生多做实验畅想，提出一些新品种的制作办法或者实验鉴定的新思路，思路设计确实可行的，则由老师对其进行大创项目等申报的指导，让学生更多地接触社会，了解市场，有助于他们更好地完成宝玉石鉴定。

实施多维一体的实验教学模式，可以提高学生分析问题、解决问题的能力，也让老师能正确全面评价学生的实验操作水平，全面考核学生的实验操作技能，提高学生分析问题、解决问题的能力，正确评价学生的实验操作水平。目前，桂林理工大学宝石及材料工艺学专业实验课程已建成相对完善的考核机制，对学生的实验思维、实验态度、实验结果都有极大的提高。

三  结束语

宝石及材料工艺学是一门发展十分迅速的学科，需要在教学过程中遵循教学规律，按照更系统、针对性更强的实验模式组织教学活动；同时需要与时俱进，不断补充和完善宝石及材料工艺学的知识体系。作为具有30余年办学历史的专业，桂林理工大学宝石及材料工艺学专业发展任重道远。在教学改革探索路上不断前进，通过系统的实验，专业的实习，综合的实践等多种渠道来培养学生的鉴定能力和创新能力。而在专业实验教学过程中，通过面向课程内容，搭建信息化平台，建立多维一体的实验教学模式，使得实验内容得以拓展，实验方法得以改进，实验效果得以提升。在保持学科优势的基础上，以地方为特色逐步完善实验教学体系，是培养高素质宝石及材料工艺学专业人才的重要核心环节，也是培养学生鉴定能力、创新能力和挖掘学生潜力的重要环节。宝石及材料工艺学实验教学体系是能够培养适应宝石领域就业需求人才的重要基础，需要高校教师积极探索改革之路，为培养具有良好的职业道德、鉴定素养、专业技能、高度社会责任感的优秀宝石专业毕业生做出一份贡献。

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基金项目：广西高等教育本科教学改革工程项目“新工科背景下资源勘查工程专业核心课程群实验教学改革与实践”（2022JGB202）

第一作者简介：夏希悦（1987-），女，回族，江西赣州人，硕士，讲师。研究方向为宝石及材料工艺学专业实验教学。