李 耿

(中国地质大学(北京) 珠宝学院, 北京 100083)

德国大学宝石矿物学专业实验课程的特色

李 耿

(中国地质大学(北京) 珠宝学院, 北京 100083)

分析了德国美因茨大学在实验课程上的特色:注重地质基础和现代光谱学的教学,强调实验细节和能力培养以及严格而灵活高效的实验安全管理。探讨了这种实验课程的特色对宝石矿物学人才培养的启示。

德国大学； 宝石矿物学； 实践课程

宝石学是一门实践性强的学科,和地质学一样,实验课在宝石学的课程设置中占有很大的比例。在宝石学专业课程的比例中,实验课时与理论课时比会达到1∶1，甚至更高。实验教学的质量直接影响整个专业的教学质量和人才培养[1-2]。

德国美茵茨大学(Johannes Gutenberg-Universität Mainz)是欧洲少数几个可以授予宝石矿物学硕士的大学之一,其宝石矿物学的教育和研究在德国乃至欧洲都有很高的声誉。作者通过分别为3个月和1年的2次在美因茨大学的留学和访问,对其宝石矿物学专业的实验课程进行了观摩和体验,分析了其特色。

1 重视地质基础与现代光谱测试

与国内宝石学专业教学注重宝石常规仪器偏光镜、折射仪、显微镜等实验室常规仪器的使用不同,德国美因茨大学强调地质基础和现代测试技术的培养,并将经费大量投入到这2个方面。

1.1 地质基础的培养

德国美因茨大学矿物学实验课的标本都具有明确的产地标志,一般具有围岩、晶形完整、尺寸大、易于肉眼观察的特点。在宝石矿物学中,“解理”等概念学生一直很难理解。例如,“解理”的定义为矿物受力后裂成光滑平面的性质[3],如果矿物受力,则破损裂开。只通过观察,学生较难有直观印象,难以理解。为了让学生直观理解,德国美因茨大学矿物学教授每年购入大块的云母、石膏和方解石等具有完全解理的矿物,将这些标本作为易耗品,让学生敲击、撕剥等,学生理解就极为深刻。另外学生需要到希腊等国进行野外地层、构造和岩石学等地质实习,并通过独立地质填图,锻炼野外独立工作能力。

1.2 现代技术的学习

德国美因茨大学现代光谱的学习,主要侧重于宝石矿物学的无损或微损光谱学测试技术的学习,如拉曼光谱、红外光谱、紫外可见分光光度计、阴极发光等无损实验[4-5]。实验室购置齐这些光谱仪器,并定期更新。通过现场讲解、演示并实际操作实习,使学生理解仪器原理、掌握仪器操作以及实验结果分析。

2 注重实验细节

实验细节决定实验质量的高低甚至成败。与国内宝石加工或矿物加工等实践课不同,德国美因茨大学宝石矿物加工课程主要训练学生抛磨样品的质量,要求在40倍显微镜下不可见抛光痕迹。这样磨制出的样品可直接进行电子探针等实验。

德国美因茨大学的开放实验室实施预约制度,提前2个月将日程表登出,学生可以按需登记,并自己操作实验。制样部分的实验室完全开放,本系的所有学生均可进入,自行制样。制样的程序和流程贴于墙上,以备学生查找。经过训练的学生均可自行操作。对于未参加过该课程的访问学者、留学生等,则必须由本系的教师或学生进行过一次以上的演示或指导后,方可使用。

3 强调实践能力

德国大学历来重视学生实践能力培养的教学思想及培养方法,即实践环节在教学活动中占据主体地位[6]。在宝石矿物学的实验课方面,则体现在讨论作业和开放实验室制度。

讨论作业一般为学生本人在野外具有明确产出背景条件下采集到的矿物标本,或为教师布置的具有明确产地来源的标本。学生通过查阅资料,自己独立完成所需实验,并将实验数据进行对比,最终在讨论会上宣讲,师生共同讨论。

4 严格而灵活高效的安全管理

安全管理是大学实验课的重要内容[7]。美因茨大学的拉曼光谱、红外光谱、紫外可见光谱、扫描电镜等由1名教师统一管理、维修、培训使用以及原理讲解等,该教师还要进行日常教学。对于X射线荧光光谱、电子探针这2个微量元素测试仪器,则由2名教师分别负责,但相互之间熟悉业务,并可以互相替补。具有放射性的X射线粉末和单晶衍射则为1人专职负责。由于在课程中设置了一定数量讨论式作业和开放实验课程,实验室如何经济有效地进行安全管理就是一个重要课题。

4.1 院长负责

每个实验室都有相应的安全提示、逃生路线等。当遇到火警等提示时,要求人员必须立即有序撤离。人员的安全最重要。地学院的院长每到周末或节假日之前,会逐个实验室检查,并尽量要求学生不在周末和晚上做实验,以备突发事件不能得到及时处理。

4.2 具有潜在风险的试验品

显微红外光谱、扫描电镜以及部分显微拉曼光谱测试等实验需要使用液氮。对于液氮这样具有潜在风险的试验品,实施严谨而灵活的管理措施。液氮房的钥匙由负责显微红外光谱等实验室的教师或其指定的学生管理,放置于公共区域。钥匙由需要进行实验测试的学生去公共区域领取,避免了实验教师因上课或在其他实验室等情况而耽误时间。但在领钥匙时,领取的学生必须自己主动申报是否为第一次或需要协助打取液氮。如为第一次,则不能自行去,必须由钥匙管理者陪同讲解、演示和指导如何打取液氮的流程。取完液氮后,如实签领取液氮人的姓名和领取的数量。在将液氮灌入仪器时,第1次操作同样需要指导,不得单独进行。第2次以后,则可由实验申请人自行进行这些操作。

4.3 具有放射性的仪器

对于X射线衍射、X射线荧光光谱等仪器,则由专人负责实验和管理,学生只能在样品制作完成后,将样品交于实验室教师,共同完成。学生没有该实验室的钥匙权限。实验中一般不允许直接操作这些仪器。实验完成后,可与实验教师共同探讨。当某一学生因论文等原因需要使用到这些具有放射性的仪器时,必须经过20 h以上的理论与实践操作培训。培训由培训者在专用本上记录时间,当达到时间后,被培训的学生方可申请领取该实验室的钥匙,自行进行实验。

5 结束语

德国宝石矿物学的实验课程强调野外地质学基础和现代测试手段,这与现代宝石学中“从矿区到实验室”的理念吻合,即通过野外的产出产状、实验室的光谱学分析,推断其形成条件,进而对该区域的地质背景等进行分析[8-9]。在实验课中,不但注重个人能力的培养,更注重微小细节,在有限的人员条件下,尽可能为学生创造独立实验的机会和时间。学生通过学习和培养,一般都具备了良好的独立科研能力。但是德国美因茨大学宝石矿物学毕业学生也存在离宝石市场较远、不了解宝石市场,对于宝石的价值评定、估价等基本处于空白等问题。学生如果进入宝石实验室等检测机构,在经过宝石常规仪器的加强锻炼后,可以很快胜任,但进入宝石评价等机构,则需要进行市场与评估等方面的培训。

References)

[1] 李耿,徐雯星,张新元,等.中德大学地学人才培养模式的对比初探[J].中国地质教育,2011(2):111-114.

[2] 董春梅,徐方建.“矿物岩石学”实验课延伸教学新模式改革与实践[J].中国地质教育,2013 (2):138-140.

[3] 黄国君.矿物解理属性在宝石鉴定中的应用[J].地质找矿论丛,2003,18(4):253-256.

[4] Christopher M Breeding,Andy H Shen,Sally Eaton-Magana,et al.Development in Gemstone Analysis Techniques and Instrumentation During the 2000s[J].Gems & Gemmology,2010,46(3):241-257.

[5] Shane F McClure,Robert E Kane ,Nicholas Stuman.Gemstone Enahncement and Its Detection in the 2000s[J].Gems & Gemmology,2010,46(3):218-240.

[6] 张德强.对德国高校实践教学的印象和思考[J].辽宁工学院学报,2007,9(3):111-112.

[7] 毛磊,童仕唐,龚佩,等.高校实验室安全教育培训体系研究[J].实验技术与管理,2014,31(10):223-225.

[8] Russell Shor,Robert Welden.An Era Sweeping Change in Diamond and Colored Stone Production and Markets[J].Gems & Gemmology,2010,46(3):166-187.

[9] James E Shigley,Brendan M Laurs,Janse A J A (Bram),et al.Gem Localities of 2000s [J].Gems & Gemmology,2010,46(3):188-216.

On features of Gemology experimental courses in German universities

Li Geng

(School of Gems,China University of Geosciences,Beijing 100083,China)

This paper analyzes the practice of University of Mainz in Germany on the course characteristics,which include paying more attention to the geological basis and modern spectroscopy teaching,emphasizing experimental details and the cultivation of ability, and the strict and flexible experimental safety management.

German university; gemology; practical course

2013- 03- 13

李耿(1976—),男,北京,博士,讲师,研究方向为宝石矿物学.

E-mail：ligeng@cugb.edu.cn

G649

B

1002-4956(2015)7- 0220- 02