郭士金 胥 哲 劉清俊

【摘要】 本文根據(jù)《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)》的課程特點,進(jìn)行教學(xué)方法的探索和改進(jìn),提出了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、抓住教學(xué)主線、強(qiáng)化實驗教學(xué)等三個方面的教學(xué)體會。

【關(guān)鍵詞】 結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué);教學(xué)

《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)》是地質(zhì)學(xué)、寶石學(xué)等專業(yè)的的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,也是《巖石學(xué)》、《礦床學(xué)》、《寶石鑒定》等課程的先導(dǎo)性課程。該課程的結(jié)晶學(xué)部分由于抽象、空間性強(qiáng)等特點而難懂,礦物學(xué)部分則顯得內(nèi)容龐雜而難記,而且許多礦物的結(jié)構(gòu)也比較抽象,學(xué)生們通常感覺該課程難學(xué)。所以教師需要不斷改進(jìn)教學(xué)方法,使學(xué)生更容易理解和接受相關(guān)的知識。下面是我們在經(jīng)過數(shù)年的教學(xué)實踐之后,得出的幾點教學(xué)經(jīng)驗與體會。

1、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

由于該課程的內(nèi)容既抽象又繁雜難記,導(dǎo)致許多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺乏味,從而逐漸喪失學(xué)習(xí)的積極性和主動性。在課堂上,每當(dāng)展示精美的礦物晶體圖片的時候,學(xué)生們總是興趣十足,觀察的比較投入。所以,要多精選一些精美的礦物晶體圖片放在幻燈片上。此外,礦物的特殊用途也是容易引起學(xué)生注意的內(nèi)容,比如在講石棉的時候,介紹相關(guān)古籍中記載有一種“火浣布”,遇火越燒越新,其實這是用石棉制作的一種“布”,由于石棉耐高溫,所以不怕火燒,這樣,便很容易利用學(xué)生們的好奇心,引導(dǎo)到礦物的外部屬性或內(nèi)部特征上來。興趣其實是最好的老師,只有利用各種方法激起學(xué)生的興趣,學(xué)生便能夠從被動接受,變?yōu)橹鲃犹剿?、提問?/p>

2、抓住教學(xué)主線

主線是課程的脈絡(luò),抓住主線就可以實現(xiàn)綱舉目張。該課程分為結(jié)晶學(xué)、礦物學(xué)兩部分。

自然界的礦物一般都是天然晶體,研究礦物將涉及晶體許多固有的特性和結(jié)晶學(xué)法則與定律,所以結(jié)晶學(xué)是礦物學(xué)的基礎(chǔ),這是整個課程的主線。

結(jié)晶學(xué)部分主要包括介紹晶體的概念、基本性質(zhì)、晶體的生長、晶體外形的幾何規(guī)律和晶體化學(xué)基礎(chǔ)理論知識等內(nèi)容。其中的重點是晶體外形的幾何規(guī)律,在這一部分里,其教學(xué)主線就是晶體的對稱分類。對稱要素、對稱型是晶體對稱分類的基礎(chǔ),而后續(xù)章節(jié)的晶體定向、單形和聚形又是以晶體對稱分類為基礎(chǔ)的。抓住了這一核心,就相當(dāng)于抓住了這些前后內(nèi)容的脈絡(luò),使之順利鋪開,而就不至于顯得雜亂、難懂了。例如,在晶體定向中,需要選擇結(jié)晶軸:首先根據(jù)對稱特點(有無高次軸)劃分晶族,并劃分晶系;然后,再根據(jù)各晶族、晶系特點選結(jié)晶軸。實際上,在掌握好晶體的對稱分類(三個晶族、七個晶系)之后,再經(jīng)教師引導(dǎo)稍加總結(jié),便很容易根據(jù)對稱型的特點,找出各晶系選結(jié)晶軸的規(guī)律,而有的學(xué)生注意不到這一點,只會硬記對稱型和結(jié)晶軸的選擇方法。

在礦物學(xué)部分要突出的主線,就是礦物的形態(tài)和物理性質(zhì)等外部屬性是由礦物的化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。在礦物學(xué)各論的教學(xué)中,始終貫徹這一主線,引導(dǎo)學(xué)生分析各大類(類/族)礦物的化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)的主要特征,并進(jìn)而分析該大類(類/族)礦物可能具有的形態(tài)特征和物理性質(zhì)等,然后再具體到各個礦物。比如,氧化物類礦物中,陰離子主要為氧,金屬陽離子主要是惰性氣體型陽離子和過渡型陽離子,另外還有少量的銅型離子。故氧化物中的化學(xué)鍵以離子鍵為主,隨著陽離子從惰性氣體型離子到過渡型離子、銅型離子的過渡,離子鍵性減弱,共價鍵性增強(qiáng),其中一些過渡型離子還具有一定的金屬鍵性。這樣,便使氧化物產(chǎn)生如下的性質(zhì):在惰性氣體型陽離子的氧化物中,具有離子晶格的一般特征,表現(xiàn)為無色和淺色,透明至半透明,玻璃光澤;若陽離子為過渡型或銅型離子,則礦物的顏色加深,半透明至不透明,金剛光澤、半金屬至金屬光澤;由于健力強(qiáng),氧化物的硬度一般硬度>5.5,而且熔點高、溶解度低。由此便可理解,為何同為氧化物,石英(SiO2)具有玻璃光澤,而金紅石(TiO2)具金剛光澤,磁鐵礦(Fe3O4)為半金屬光澤,而它們都為高硬度(>5.5)。

如此,則可以讓學(xué)生抓住前后知識的因果關(guān)系,或者是礦物外部屬性和內(nèi)部特征的關(guān)系,以達(dá)到理解并能舉一反三的學(xué)習(xí)效果,而不是死記硬背知識點。

3、強(qiáng)化實驗教學(xué)

《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)》實踐性強(qiáng),實驗課課時多,占總課時的50%。實驗課的內(nèi)容主要是通過觀察模型,掌握晶體對稱分類、定向、單形認(rèn)識和聚形分析等方法,并通過觀察標(biāo)本,掌握常見礦物的鑒定方法。實驗既用來鍛煉實踐動手能力,又有助于加深理論理解。為了加強(qiáng)實驗課的教學(xué)效果,使學(xué)生掌握好結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)的基本觀察技能,特采取下列措施:

(1)實驗課上,除了在開頭向?qū)W生介紹觀察、鑒定方法外,還在下課前進(jìn)行相應(yīng)的總結(jié)。為了調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性,促進(jìn)互相討論的精神,可由各實驗小組根據(jù)本組的觀察結(jié)果來作總結(jié),然后由教師點評。

(2)由于實驗課上多是定性描述,有的學(xué)生便通過抄書,隨便完成了事。為了讓學(xué)生能夠主動、積極觀察,特在課堂上以小組為單位進(jìn)行隨機(jī)抽查,并將抽查結(jié)果計入平時成績里面。

(3)要充分利用標(biāo)本照片、晶體結(jié)構(gòu)模型等教具。對初學(xué)者來說,往往對如何正確觀察、描述解理的組數(shù)和夾角感到茫然。對此,特拍攝了方鉛礦、方解石、螢石、輝石和角閃石等重點礦物的解理,并在上面作出標(biāo)示和描述,然后讓學(xué)生以此為參考來練習(xí)觀察解理的組數(shù)和夾角,經(jīng)過抽查,發(fā)現(xiàn)效果良好。礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是項重要的內(nèi)容,經(jīng)驗告訴我們,僅在理論課堂上用幻燈片向?qū)W生講解,不如同時在實驗課上讓學(xué)生自己觀察晶體結(jié)構(gòu)模型來的更直觀。除了定制的模型外,筆者還自己動手制作了若干用乒乓球、鋼球、磁棒、硬紙板等簡易材料制作的最緊密堆積模型、各種硅氧骨干模型,由于這些模型都可以由學(xué)生動手拆裝,又便于觀察,很容易引起學(xué)生的興趣。

參考文獻(xiàn)

1 潘兆櫓.結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)(第三版).北京:地質(zhì)出版社,1993.

2 陳丹玲.強(qiáng)化基礎(chǔ) 突出技能 因材施教—“礦物學(xué)”教學(xué)過程的幾點體會.高等理科教育.2008(3).