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1.
Total reflection with critical angles
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ZHANG Juan, QIN Dongmei, BAO Deqing, HUANG Xin. Practical Exploration and Teaching Reform of the Course "Fundamentals of Gemmology" for Non-Identification Jewelry Related Majors——Taking Wuhan University of Engineering Science as An Example[J]. Journal of Gems & Gemmology, 2023, 25(1): 114-119. DOI: 10.15964/j.cnki.027jgg.2023.01.015
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宝石学教育最早起源于西方国家，其中比较有代表性的是英国宝石协会(简称Gem-A)和美国宝石学院(简称GIA)，他们一般根据宝石学所涉及的内容划分出几个相对独立的证书，采取短期培训的方式开展宝石学教育[1]。在我国，宝石学教育开始于上世纪80年代中期[2]。直到1998年，宝石及材料工艺学才开始以目录外专业(专业代码为080208W)纳入本科教育[3]。2012年，宝石及材料工艺学以特设专业(专业代码为080410T)出现在普通高等学校本科专业目录中[4-5]。为了适应行业发展的需要，经过20多年的探索，各高校在宝石及材料工艺学专业的基础上，开设了产品设计(珠宝首饰设计)、珠宝首饰营销、珠宝首饰工艺、文物鉴定与修复等多个专业方向[6]。
宝石及材料工艺学简称宝石学，是以矿物学、岩石学和矿床学为基础，与工艺美学、经济学、材料学等学科互相渗透发展起来的一个新型学科[7-8]。在课程设置上，宝石学(鉴定类专业)已经建立了相对一致的课程体系，而其它专业(非鉴定类专业)各高校的课程设置差异较大。如中国地质大学(北京)产品设计(首饰设计)专业开设有“首饰设计专业理论与技法”课程[4]；华南理工大学广州学院珠宝首饰设计专业，除了首饰设计常规课程外，开设有“玉石雕刻”“编织工艺”“时尚文化”等专业核心课程[9]；高职院校中，广东轻工职业技术学院首饰设计专业则开设有“配饰设计”“首饰材料工艺”等课程[10]。
“宝石学基础”课程一般是开设珠宝类课程高校的必修基础课[4-5]。由于这些专业生源相对复杂，知识背景差异较大，如何提升“宝石学基础”课程的教学质量，起到更好的教学效果，各个高校一直在探索之中。本文中笔者通过对武汉工程科技学院2个本科专业(珠宝首饰设计与珠宝首饰营销)及1个专科专业(首饰工艺及鉴定)的“宝石学基础”课程的教学实践及课程改革，以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习主动性，夯实学生的宝石学知识，以期对该课程教学有所裨益。
“宝石学基础”主要讲授宝石的定义与分类，基本性质、内含物特征、宝石的加工工艺、优化处理方法等，是在珠宝行业从事相关工作必备的知识，也是宝石学(鉴定类专业)、珠宝首饰设计、珠宝首饰营销等(非鉴定类专业)必修的专业基础课之一。对于鉴定类专业的学生来说，本课程是学习宝石学专业课(例如宝石鉴定仪器、宝石鉴定、玉石鉴定、钻石分级等)的基础；对于非鉴定类专业的学生来说，也是日后从事专业技能实操的应具备的基本能力，如从事首饰设计的学生应该了解宝石的美学特征、物理性质，从事文物修复的学生应该解宝石的物理性质等。
“宝石学基础”课程是珠宝类专业的学生的入门级课程。从知识范围上来讲，它几乎涵盖了宝石及材料工艺学专业所有课程的基础知识。为了适应未来工作的需要，很多非鉴定类专业的学生会主动选修鉴定类课程或参加宝石鉴定师相关的资格考试，这门课程也可以为他们后续的学习奠定一个良好的基础。
“宝石学基础”是一门涉及学科门类较广的专业课程，如物理学、材料学、普通地质学、岩石矿物学、美学等。例如，了解宝石的形成，需要普通地质学的基础知识；认识宝石的结晶学性质又需要结晶学的基础知识，学习宝石的光学性质和力学性质需要物理学和晶体光学的知识。
对于现行的教育体系，很多文科生与艺术生对物理、化学知识的学习止步于初高中。非鉴定类珠宝相关专业以招收文科生与艺术生为主，物理、化学方面的知识非常薄弱，而“宝石学基础”课程中所涉及的重点内容，例如结晶学基础知识、宝石的物理性质中的光学性质都需要较为扎实的高中物理知识。这些关键性的知识点，学生学习起来感觉很难，很枯躁，加之“宝石学基础”课程是学生接触宝石基本性质的第一门专业基础课，学习难度非常大，很难激发学生的学习兴趣，进而导致课堂教学质量低下，教学效果得不到保障。
“宝石学基础”课程理论性较强，包含大量定义、术语，且比较抽象。非鉴定类珠宝专业的学生对未来的工作性质不甚了解，对“宝石学基础”课程的认识存在误区，认识不到宝石鉴定类课程在整个专业体系和未来工作中的重要性和必要性，导致学生对本课程的重视程度不够，学习效率低下。
按照现行的培养方案和教学大纲，考虑到整个课程知识体系的完整性，武汉工程科技学院非鉴定类珠宝专业“宝石学基础”总课时为48学时，其中理论课40学时，实践课8学时，考核方式为闭卷笔试。在理论教学中穿插两次相关内容的实践课程，一次为使用晶体模型认识常见单形，另一次为通过肉眼观察典型物理性质，认识常见宝石品种。理论教学主要以讲授为主，配套实践不足，导致学生无法将理论与实践相结合，不能很好的理解这些基础知识对后续专业课程学习的重要作用。学生对知识点的掌握程度一般，很容易遗忘，起不到应有的学习效果。
为了提高非鉴定类珠宝相关专业“宝石学基础”课程的教学质量，使学生能够全面概括地了解宝玉石的基础知识，以及常见宝玉石的基本性质，具备宝玉石鉴定、鉴赏的初步知识与技能, 我们在不断地总结和探索。
首先是对教学内容的调整。宝石的所呈现出来的一系列“美”都与“光”有关，同时宝石的无损鉴别也与“光”有关。因此“宝石学基础”课程重点应讲解结晶学基础、晶体光学与宝石的光学性质，保证整体知识结构的完整性，适当压缩地质学基础、宝石的化学性质、宝石琢型设计、宝石内含物这几章的理论授课内容。保证原有48个学时不变的情况下，自2021年起，对课程内容作出了调整。相应的增加了晶体原石与宝石内含物的实践课程，并配置具有典型内含物的宝石标本，每个宝石标本配套有内含物卡片供学生自学。
同时，借鉴GIC宝石学初级课程的教学经验，笔者发现，原有教学内容中融入部分常规宝石鉴定仪器原理，可以大大增加学生对抽象知识点的理解与掌握。同时辅以具体宝石的鉴别案例讲解，不仅能激发学生的强烈的好奇感，更能加深学生对抽象知识的理解与记忆。例如，讲解折射率、全内反射(图 1)时有必要引入折射仪的原理，因为折射仪的工作原理(图 2)正是建立在全内反射的基础上，设计的折射仪棱镜永远是光密介质，而宝石永远是光疏介质，通过测出宝石的临界角直接转换为折射率值, 使学生能对抽象知识有一个感性认识。
最后对考核方式进行改革。以往“宝石学基础”课程以理论教学为主，采取“平时成绩(30%)+闭卷笔试(70%)”的考核方法，试卷反映出来的教学效果是非常不理想的。随着现代教学方法引入和教学内容的调整，该课程不仅注重学生知识的传授，更加注重学生素质的提升与能力的培养。考核应采用“平时成绩+理论考核+实践考核”综合的考察方式，并且增加平时成绩在总评成绩中所占的比例，弱化理论考核比例。课堂上参与互动的情况、课堂以及课外实践学习情况、课程报告完成情况等均应计入平时成绩，占总评成绩30%。理论考核着重考核考察学生对基本知识点的掌握，应用知识能力的综合水平，占总评成绩40%。
由于在前期的物理性质与内含物实践环节大胆的引导学生，归纳总结肉眼鉴定特征，鉴别最具有典型特征的常见宝石品种, 自2021年开始，首次在“宝石学基础”课程中引入实践考核，考核采取开卷形式。内容设定为在限定的时间内，考核学生仅借助10倍宝石放大镜，观察10粒具有典型特征的珠宝玉石(珍珠、绿松石、虎睛石、玛瑙、紫水晶、橄榄石、欧泊、日光石合成立方氧化锆、星光红宝石)，详细描述其肉眼鉴定特征, 包括颜色、光泽、透明度、琢型及特殊光效，并准确定名。考察学生对宝石物理性质的综合掌握能力，测试占总评成绩30%。
随着移动互联网时代的到来, 学习方式也呈现出多样化、简单化、碎片化、可视化、趣味化等特点[11]。“翻转课堂”也成为了近年来流行的教学模式，广泛的应用于各类宝石课程的教学改革中[12-13]。
宝石学理论知识教学枯燥，学生的学习积极性不高。对于基础薄弱的学生来说，更容易感到无聊。有效利用丰富的网上资源，运用于教学中，使课堂更加生动有趣。笔者团队通过收集涉及生活中常见的物理现象的小知识、小案例，结合课程内容制作成8-10分钟的微课。每个视频观看完后设置相关的测试题。测试题具有一定探究性，注重引导学生思考。在课前通过“雨课堂”布置学生自己先学习，提出疑惑和问题，教师在课堂上负责答疑解惑，帮助学生完成知识消化。
以宝石学基础课程中最常见的几个难点知识为例，讲述微课内容的教学设计。例如，讲到晶体，可以结合食盐、味精、冰糖晶体，讲解晶体的特征，使学生意识到晶体并不是什么神秘的物体，它存在于我们的周围，与我们日常生活息息相关。以此来引入晶体与非晶体的概念。讲到光学性质，绕不开折射现象与折射率，折射率是宝石固有的性质，可以作为区别宝石品种的重要依据。可以结合海市蜃楼的本质、彩虹现象的形成，讲解折射现象产生的原理，使学生认识到折射现象无处不在。这种课程设计不仅能激发学生的学习兴趣，使学生快速融入课堂，更能缓解学生的畏难情绪，消除文科生或艺术生对学习物理知识的抵触与焦虑。
以问题为导向的教学方法英文全称为Problem Based Learning, 即PBL。它是以学生为中心的教育方式，把学习过程置于复杂的、有意义的案例情境之中，让学生自主合作来解决问题，自我导向式学习[14]。翻转课堂和PBL就共性而言，两者都突出学生为主的地位，强调学生是主动者，不是传统教学中的被动接受者，但两者差异性恰好能够实现两者的互补[15]。例如，讲到晶体的对称性，通过大量宝石原石晶体图片的欣赏，组织学生分组讨论，启发学生归纳与总结这些宝石原石的共同点，引导学生探索与发现：这些宝石都是具有规则几何外形的固体。进一步的启发学生学习隐含于问题背后的科学知识——格子构造与面网间距, 培养学生形成解决问题的技能与自主学习的能力。结晶学基础和晶体光学基础作为宝石学基础课程中的重点内容，也是难点内容，往往是学生认为最抽象的内容。学生对这部分知识的掌握程度直接影响到后期对宝石鉴定仪器原理的理解，以及宝石鉴定现象的解释。
教育部于2020年5月28日印发实施的《高等学校课程思政建设指导纲要》明确指出：高校要深化教育教学改革，充分挖掘各类思想政治资源，发挥好每门课程的育人作用，全面提高人才培养质量。课程思政，是新时代国家赋予高等教育的使命，也是高等教育教学改革的核心内容[16]。天然珠宝玉石是自然界产出，具有美丽、耐久、稀有性的矿物或矿物集合体。从最初开采的矿物原石晶体开始，就具有极高的美学价值，不禁让学生感叹于大自然的“鬼斧神工”。宝石切磨后所呈现的丰富绚丽的颜色、璀璨夺目的光泽、晶莹剔透的质感，这都与美学原理所倡导的净化心灵、提升素质不谋而合[17]。玉石雕刻后，所承载的文化意蕴与工艺价值，传递给学生“玉不琢不成器”“宁为玉碎、不为瓦全”的思想价值与精神内涵。各类珠宝玉石所包含的丰富的思想观念、人文精神、道德规范，使得“宝石鉴赏”类课程在生命意义、传统文化、哲学思考等方面都蕴含着丰富的思政内涵[18]。对于珠宝首饰设计与首饰营销专业的学生，“宝石学基础”课程侧重培养学生欣赏美的能力，不仅能拉近该课程与学生的距离，更能实现对课程思政中美学元素的挖掘，落实立德树人的根本任务。
从2020-2021(1)学期开始，对武汉工程科技学院非鉴定类珠宝专业“宝石学基础”教学情况进行了跟踪。在教学改革之前，同一个班级，对比其他各专业课成绩，“宝石学基础”课程的及格率往往是最低的，成绩属于偏正态分布。如表 1，改革前，理论考核优秀率极低，甚至为0。卷面成绩基本上反映了学生平时学习的态度，以及对基本知识与概念的掌握情况一般。
| 班级名称 | 理论考试卷面成绩比例 | 平均分 | |||||
| 优(90及以上) | 良(80-89) | 中(70-79) | 及格(60-69) | 不及格 | |||
| 改革前 | 19珠宝首饰设计本1 | 0 | 0 | 26.3% | 31.6% | 42.1% | 67.2 |
| 19珠宝首饰设计本2 | 3.4% | 3.4% | 27.6% | 24.1% | 41.5% | 66.3 | |
| 19珠宝首饰设计本3 | 0 | 7.4% | 22.0% | 25.9% | 44.4% | 67.4 | |
| 19珠宝首饰营销本1 | 5.2% | 0 | 26.3% | 31.6% | 36.8% | 68.3 | |
| 20首饰工艺及鉴定专1 | 0 | 0 | 31.5% | 25.0% | 43.5% | 64.0 | |
| 20首饰工艺及鉴定专1 | 0 | 0 | 32.1% | 21.4% | 46.4% | 62.7 | |
| 改革后 | 20珠宝首饰设计本1 | 8.3% | 22.2% | 38.9% | 19.4% | 11.1% | 74.9 |
| 20珠宝首饰设计本2 | 10.0% | 32.0% | 24.3% | 17.6% | 16.1% | 72.0 | |
| 20珠宝首饰设计本3 | 9.5% | 29.7% | 30.0% | 15.2% | 15.6% | 75.1 | |
| 20珠宝首饰营销本1 | 11.2% | 25.3% | 25.0% | 20.0% | 18.5% | 76.0 | |
| 21首饰工艺及鉴定专1 | 4.5% | 30.0% | 31.7% | 15.8% | 18.0% | 75.5 | |
| 21首饰工艺及鉴定专2 | 6.9% | 27.4% | 22.3% | 27.6% | 16.8% | 74.1 | |
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教学改革实践表明：理论考试涵盖的知识点、难度较之以往未作任何改变；理论考试卷面成绩较改革前平均分提高了8.6分，课程及格率均达到了81.5%以上。成绩符合正态分布，成绩80-90分的人数比例有了明显的大幅增加，特别是专科班的成绩提升幅度最为明显。学生对于课程普遍反映：内容条理更加清晰、重难点突出，抽象的知识更容易理解与掌握。同时同学们畏难情绪得到一定的化解，对学习宝石鉴定类课程有了更加明确的目标, 整体教学效果有了一定的提升。
同时，通过跟踪调研改革后这6个班后续的宝石鉴定仪器课程的学习情况，任课老师普遍反映学生课堂互动性提高，学习积极性增强。
针对非鉴定类珠宝相关专业学生在“宝石学基础”课程学习中物理、化学知识薄弱及学习效率低下的问题，实践探索通过课程教学大纲的改革，重组教学内容，融入部分常规宝石鉴定仪器原理的讲解，使学生形成清晰系统的知识脉络，并对考核方式进行适当调整，增加实践考核，提升学生的动手实践能力。结合翻转课堂和PBL教学方法，充分激发学生学习欲望，缓解学生畏难情绪，使学生认识到该课程在整个专业体系中的重要性。同时深入挖掘课程思政元素，侧重美学艺术熏陶，落实立德树人的根本任务。改革实践探索在一定程度上提高了课程的教学质量，实现复合型人才的培养目标，为其他相似专业课程的教学改革提供参考和依据。
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Figures(2) / Tables(1)
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| 班级名称 | 理论考试卷面成绩比例 | 平均分 | |||||
| 优(90及以上) | 良(80-89) | 中(70-79) | 及格(60-69) | 不及格 | |||
| 改革前 | 19珠宝首饰设计本1 | 0 | 0 | 26.3% | 31.6% | 42.1% | 67.2 |
| 19珠宝首饰设计本2 | 3.4% | 3.4% | 27.6% | 24.1% | 41.5% | 66.3 | |
| 19珠宝首饰设计本3 | 0 | 7.4% | 22.0% | 25.9% | 44.4% | 67.4 | |
| 19珠宝首饰营销本1 | 5.2% | 0 | 26.3% | 31.6% | 36.8% | 68.3 | |
| 20首饰工艺及鉴定专1 | 0 | 0 | 31.5% | 25.0% | 43.5% | 64.0 | |
| 20首饰工艺及鉴定专1 | 0 | 0 | 32.1% | 21.4% | 46.4% | 62.7 | |
| 改革后 | 20珠宝首饰设计本1 | 8.3% | 22.2% | 38.9% | 19.4% | 11.1% | 74.9 |
| 20珠宝首饰设计本2 | 10.0% | 32.0% | 24.3% | 17.6% | 16.1% | 72.0 | |
| 20珠宝首饰设计本3 | 9.5% | 29.7% | 30.0% | 15.2% | 15.6% | 75.1 | |
| 20珠宝首饰营销本1 | 11.2% | 25.3% | 25.0% | 20.0% | 18.5% | 76.0 | |
| 21首饰工艺及鉴定专1 | 4.5% | 30.0% | 31.7% | 15.8% | 18.0% | 75.5 | |
| 21首饰工艺及鉴定专2 | 6.9% | 27.4% | 22.3% | 27.6% | 16.8% | 74.1 | |
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