“晶體光學”教學內容的理解與把握

周淑敏

1.青海大學 地質工程系，青海 西寧 810016；2.青藏高原北緣新生代資源環境重點實驗室，青海 西寧 810016

“晶體光學”是研究可見光通過透明晶體所產生的一些光學現象及其規律的一門實踐性很強的地學應用專業基礎課程。它不僅應用于巖石、礦物鑒定，而且在許多領域都應用晶體光學原理和技術進行研究和鑒定。其中在冶金、建材、化工、農業、陶瓷和寶石鑒定等領域應用非常廣泛[1]。因此各類地學院校都開設“晶體光學”課程，它是高等院校地質學科中礦物、巖石、礦床及地球化學等專業的必修課程，同時也是青海大學資源勘查專業學生一門重要的專業基礎課程。然而，“晶體光學”是一門非常抽象、非常難理解的課程。學生學起來感覺非常難懂，實踐起來又感覺無從下手，是一門學起來難度比較大的學科。近年來，青海大學對各學科課時量進行了調整，減少了“晶體光學”的課時量。如何在計劃總課時減少的情況下保證該課程的教學質量, 讓學生掌握和理解這門課程的內容和方法，是授課教師必須要面對和解決的問題。為了讓學生學好這門課程，我們做了一些有益的嘗試。

一、課程特點及教學內容

1.課程特點

（1）抽象和難理解。該課程的一些基本原理和概念比較抽象和難理解，比如第二章的光率體的概念，既是該課程的重點，也是解釋晶體光學現象的基礎。光率體在每一種透明礦物中的位置是鑒定透明礦物主要依據之一，在利用偏光顯微鏡觀察造巖礦物時，就是以光率體在每種礦物中的方位為依據來鑒定造巖礦物[2]。但是光率體是看不見的、虛幻的。學生聽起來一頭霧水，特別抽象和不容易理解。

（2）連續性強。該課程內容具有很強的連續性[3]，例如第二章光率體與光性方位內容沒有學懂，那么該課程后面幾章內容學起來就會更加困難。因為后幾章內容如單偏光鏡下、正交鏡下和錐光鏡下晶體光學的性質都依賴于光率體導出的光學常數和光學現象來解釋和分析。第二章內容沒有學清楚，后面學起來就更加找不到頭緒和思路。

（3）實踐性強。該課程要培養學生使用偏光顯微鏡，利用偏光顯微鏡鑒定礦物、巖石薄片，所以這門課的實踐性非常強。這要求學生要有很強的動手能力，具有系統的實驗技能。對于從來沒有接觸過顯微鏡的學生來說，利用顯微鏡對主要造巖礦物和巖石薄片進行綜合鑒定難度非常大。首先學生對顯微鏡構造不太熟練[4-5], 其次是不同晶體在鏡下光學特征不易識別, 更困難的是對巖石做綜合鑒定，因此學生感到做起實驗來手忙腳亂，學起來太難。

2.教學內容

全書共七章內容，采用講授與實習相結合的教學方式[6]。在已完成的30學時(其中講課12學時、實驗18學時)課程教學中, 對一些細節進行了必要合理調整，但主導體系未變，突出了課程時間性和實踐性特點(表1)。

表1 “晶體光學”30學時教學安排

二、教學內容的理解與把握

晶體光學是一門抽象的學科，概念晦澀，內容難懂，學起來比較吃力。學生如何抓住教學內容的主線，建立起知識結構，學會運用晶體光學原理和方法鑒定未知透明礦物？如何讓學生理解與把握教學內容？首先要做到以下幾點。

1.激發學生的學習興趣

首先讓學生對“晶體光學”這門課感興趣，一旦對這門課有了濃厚的興趣，就會主動去求知、去探索、去實踐。“晶體光學”這門課學生會接觸到顯微鏡，會看到礦物不同的光性特征。新的儀器、五彩斑斕的鏡下照片(圖1)都會引起學生極大的興趣，使學生產生學習的強烈欲望。其次，要讓學生知道這門課非常重要，資源勘查專業學生在學校和工作單位都需要掌握巖石鏡下鑒定，這是最基本也是最重要的專業技能。學生意識到這門課的重要性后，就會認真對待、好好學習。

圖1 輝石+斜長石+橄橄石正交鏡下特征

2.掌握基本知識

對于教學內容中的基本概念、基本理論和基本方法要詳細講解，告訴學生一定要牢固掌握。例如光率體與光性方位這一章，一定要理解光率體的定義，了解光率體的特點，掌握光率體的制作方法，熟悉光率體主要切面的特征。因為應用光率體可以解釋單偏光鏡下的多色性、閃突起；正交鏡下的消光與干涉、消光類型、消光角、延性；錐光鏡下的干涉圖等光學現象。光率體是貫穿全書的知識點和重點，所以對于光率體要完全掌握且熟練運用。

3.運用實例教學

對于教學內容中的重點、難點，要通過簡單實例講解，讓抽象晦澀的概念具體、生動，易理解和掌握。例如光波射入均質體時，只有一個折射率的問題。講解時跟學生說因均質體各向同性，光在均質體傳播就像汽車在里面勻速前進一樣，就一個速度，所以就一個折射率。在講單偏光鏡下晶體光學的性質時,經常提到“糙面”的概念，對于“糙面”產生的原因，就用打比喻說金剛砂打磨薄片，礦物表面出現高低起伏的現象，這高低起伏就像凸透鏡或凹透鏡一樣，使入射的光波產生會聚或發散，光會聚的地方就亮，而光波發散處就暗，所以礦物和樹膠折射率不一樣的情況下，某些礦物表面像枯子皮一樣呈麻點狀，這就是糙面。在講解一軸晶光率體的光性符號的問題時，就用哈哈鏡來做比喻，一軸正晶光率體是一個縱向拉長的圖像，而一軸負晶光率體是一個橫向壓扁的圖像，像人照哈哈鏡一樣，個子矮好多，胖好多。

4.講課內容與日常生活密切聯系

講課時增加礦物應用內容，尤其是增加與日常生活密切相關知識。如在講到石英晶體光學性質時, 就介紹石英是制造玻璃的主要原料，水晶、石英、瑪瑙主要化學成分都是二氧化硅，各種水晶含有不同的微量金屬，使水晶擁有獨特的顏色。瑪瑙以其色彩豐富、美麗多姿而被當做寶石或作工藝制品。學生對寶玉石比較感興趣，在上課時就會跟學生講，其時我們學到的好多礦物晶體都達到寶玉石級。比如主要造巖礦物之一的橄欖石，鮮艷顏色且透明的橄欖石可作為寶石，濃黃綠色橄欖石、金黃綠色橄欖石、黃綠色橄欖石、濃綠色橄欖石和天寶石[7]都是寶石級的橄欖石。再比如學生經常聽說紅寶石、藍寶石這些名貴寶石名稱，在講課時就會跟學生講，這兩種寶石的礦物名稱都是剛玉。如果其中含Cr3+就顯紅色是紅寶石，如果其中含微量元素Ti4+或Fe2+而呈藍色，就是藍寶石。這樣學生在學習剛玉的晶體光學性質時就會非常感興趣。增加與日常生活密切相關知識內容，使教學內容更貼近生活，擴充學生知識面，學生學起來不陌生，也更有興趣。

5.提高實踐能力

在教學過程中，加強實習環節，重視對實驗技能的提高。在總學時大量縮減的情況下，實驗課的學時不做減少，要求學生在鏡下多看薄片，多動手，反復操作，仔細觀察。在實驗課教學時，教師對實習內容及其有關概念、操作步驟、產生的光學現象及其成因等作詳細講解[3]。做實驗前督促學生課前預習，使學生加深了對所學內容的理解和掌握，避免學生做實驗時沒有目的性，手忙腳亂，達不到實驗效果。具體實驗內容：（1）偏光顯微鏡的構造、裝置認識；（2）單偏光鏡下觀察測定黑云母、橄欖石、角閃石、石英晶體光學性質；（3）正交偏光鏡下觀察測定石膏試板、云母試板、白云母、螢石、金云母、角閃石晶體光學性質，并測定角閃石三種消光類型及消光角，詳細寫出角閃石消光角測定的步驟；（4）錐光鏡下觀察測定石英、方解石、重晶石晶體光學性質；（5）主要造巖礦物的系統鑒定，主要有橄欖石類、輝石類、角閃石類、云母類、斜長石類、堿性長石類等的系統鑒定。

6.加強課后復習

在每一章結束時，給學生布置一些課后作業，通過做課后作業來鞏固課堂上所講的內容。教師對課后作業進行認真批改并記錄成績。通過批改作業，了解學生對上一章講課內容的掌握和理解情況及存在的問題，上課時對作業進行講解和分析。

7.加強課常提問

每一堂課的前5分鐘，對學生進行課堂提問。提問的內容主要是上次課學生應該掌握的知識點，也是教學內容的核心部分。通過提問，使學生知道講過的內容主線是什么，并對前面知識再復習一遍，學生對已學過知識點理解更透徹，掌握更牢固。

三、教學效果

通過教師和學生的共同努力，使“晶體光學”這門課學起來不再吃力，難懂的教學內容也變得清晰和簡單起來，晦澀的概念學生們理解透徹，掌握非常牢固。學生的理論水平比較扎實，實踐操作能力有很大提高。對于這門課真正做到了學懂和學明白，并且能運用到實踐中，為以后專業課的學習打下了很好的基礎。

[1]李德惠.晶體光學[M].北京：地質出版社，1993.

[2]林培英.晶體光學與造巖礦物[M].北京：地質出版社，2005.

[3]羅靜蘭，張成立，王潤三，等.“晶體光學”課程改革的探索與思考[J].高等理科教育，2004，(4)：67-70.

[4]蘇尚國，田成，賴興運，等.《晶體光學》教學法初探[J].中國地質教育，1997，(3)：35-37.

[5]肖松.《礦物巖石學》課程教學改革的嘗試[J].中國地質教育，2002，(3)：57-58.

[6]王居里.“晶體光學與光性礦物學”教學改革與體會[J].高等理科教育，2004，(5)：88-90.

[7]seaman2003.橄欖石 [EB/OL].(2011-08-26)[2011-12-26].http://baike.baidu.com/view/10431.htm.