《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的幾點(diǎn)思索

尹秀珍 張蓬勃 田建鋒

摘要：《晶體光學(xué)》是資源勘查工程、地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，其實(shí)驗(yàn)課課時占到總課時的1/2，甚至更高的比例。因此，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是《晶體光學(xué)》教學(xué)環(huán)節(jié)中的重中之重。本文總結(jié)了多年來執(zhí)教于該實(shí)驗(yàn)課程的心得與體會，概括了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題，提出幾點(diǎn)建議，于教學(xué)中落實(shí)了點(diǎn)滴，取得了一些效果。

關(guān)鍵詞：晶體光學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；多媒體數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)；實(shí)踐性；實(shí)驗(yàn)考核

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）39-0223-02

晶體光學(xué)是研究可見光通過透明晶體時所產(chǎn)生的一些光學(xué)現(xiàn)象及其原理的一門學(xué)科[1]。在石油類院校、地質(zhì)類院校，《晶體光學(xué)》是地質(zhì)學(xué)、資源勘查工程、地質(zhì)工程等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要開設(shè)在大一下學(xué)期或者大二上學(xué)期，教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握鏡下測定透明礦物光學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法，為后續(xù)課程《礦物學(xué)》、《巖石學(xué)》的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。該課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課與理論課的課時分配比例因院校不同而稍有差異。在西安石油大學(xué)，其實(shí)驗(yàn)課時占到總課時的1/2，而有的高校如中國地質(zhì)大學(xué)和吉林大學(xué)，占有更高的比例，可達(dá)2/3[2，3]。因此，《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量的保證及提高是教學(xué)任務(wù)中的重中之重，需要我們每一位任課教師不斷實(shí)踐和探索。

一、《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

1.大部分高校引進(jìn)了多媒體數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)。現(xiàn)今，國內(nèi)大部分院校針對于《晶體光學(xué)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)引進(jìn)了多媒體數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)[4]，如西安石油大學(xué)顯微鏡網(wǎng)絡(luò)互動實(shí)驗(yàn)室采用的是捷達(dá)多媒體數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)。該套系統(tǒng)包含數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、計算機(jī)及其軟件系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、語音問答系統(tǒng)及在線提交作業(yè)系統(tǒng)。在使用上，實(shí)驗(yàn)室配備N臺學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡及1臺教師用數(shù)碼顯微鏡，通過軟件與分配器，教師端電腦的多媒體課件及顯微鏡下圖像傳輸?shù)綄W(xué)生用電腦上，同時學(xué)生端顯微鏡內(nèi)的圖像也可傳輸?shù)浇處熡秒娔X上，而且教師與每位學(xué)生都配備有電子呼叫系統(tǒng)和耳機(jī)。該套系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了《晶體光學(xué)》傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了極大便利。首先，多媒體數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)打破了以往《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生與教師交流存在的障礙，師生可以共享多媒體課件和及時交流顯微鏡下礦物或者巖石的光學(xué)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了雙向溝通。雙向溝通的過程中，一方面教師可以在鏡下動態(tài)演示實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生端電腦即時顯現(xiàn)相應(yīng)的礦物及其光性特征，使實(shí)驗(yàn)過程更為明顯、直接。其次，該套實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)控學(xué)生端電腦，教師能持續(xù)看到學(xué)生端鏡下礦物圖像，及時判斷學(xué)生是否捕捉到正確的礦物切面、是否操作規(guī)范，這樣就能現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生在觀察薄片中遇到的問題和錯誤，同時也督促了學(xué)生認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)中存在問題。多媒體數(shù)碼互動教學(xué)系統(tǒng)的確為《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了便利，但實(shí)驗(yàn)效果還是差強(qiáng)人意。根據(jù)多年的執(zhí)教觀察，總結(jié)《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題如下：（1）實(shí)驗(yàn)中涉及的概念抽象性強(qiáng)，學(xué)生理解不透徹，使實(shí)驗(yàn)操作難度增大。《晶體光學(xué)》教學(xué)中主要的概念抽象性較強(qiáng)，需要學(xué)生具有很好的空間想象能力和理解能力。比如雙折射率、光率體，這兩個概念幾乎貫穿了整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。單偏光鏡下閃突起、多色性的觀察測定和正交偏光鏡下干涉色的觀察測定都與雙折射率有關(guān)，正交偏光鏡下的消光、干涉、延性的觀察測定以及錐光鏡下光性測定都與光率體密切相關(guān)。雙折射率和光率體這兩個概念都屬于物理學(xué)范疇，但學(xué)生高中時接觸的光學(xué)知識主要為單折射，光率體根本沒有接觸。因此，大部分學(xué)生對這兩個概念理解不透徹，對顯微鏡下透明礦物的光性成因不清楚，造成實(shí)驗(yàn)操作難度增大。（2）實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生動手能力弱，使實(shí)驗(yàn)過程緩慢。《晶體光學(xué)》的實(shí)驗(yàn)課操作性極強(qiáng)，顯微鏡人手一臺，計算機(jī)人手一臺，最終實(shí)驗(yàn)報告人手一份，因此需要每位學(xué)生實(shí)際動手操作，才能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但部分學(xué)生不預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)步驟不熟悉，動手能力弱，使實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行緩慢，提交實(shí)驗(yàn)報告時，甚至出現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，達(dá)不到預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果。（3）考試方式傳統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)成績比例低，學(xué)生不重視。《晶體光學(xué)》屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，目前其考試仍然采取閉卷方式。最終成績的核算采用考試占70%～80%、平時成績占20%～30%的計算方式，而實(shí)驗(yàn)成績在平時成績中只占10%～15%。由于綜合成績評定時，實(shí)驗(yàn)成績占的比例較低，這樣就使學(xué)生對待實(shí)驗(yàn)課態(tài)度不積極，實(shí)驗(yàn)步驟不預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不求甚解，大大降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

二、《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

大多高校經(jīng)過一系列教學(xué)培養(yǎng)計劃的調(diào)整，《晶體光學(xué)》的總課時已經(jīng)減少，然而實(shí)驗(yàn)課的比例基本不變，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也基本不變。本校《晶體光學(xué)》的總課時為20課時，實(shí)驗(yàn)課為10課時，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括偏光顯微鏡的認(rèn)識、調(diào)節(jié)及使用，單偏光鏡下解理、多色性及突起的觀察測定，正交偏光鏡下干涉色級序的測定及光率體橢圓半徑的測定，消光類型、消光角的測定及延性的判斷，錐光鏡下干涉圖的觀察及光性測定。

三、《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革建議

總結(jié)了多年來執(zhí)教于該實(shí)驗(yàn)課程的心得與體會，提出幾點(diǎn)建議，希望對改善實(shí)驗(yàn)效果起到積極作用。

1.分解實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)課課時。在壓縮總課時的前提下，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容并沒有減少，因此，單次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容增多，學(xué)生又對概念理解不透徹，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作難度變大、過程緩慢、有時根本完成不了實(shí)驗(yàn)等一系列問題。甚至在后續(xù)的礦物學(xué)、巖石學(xué)的試驗(yàn)課上在顯微鏡下測定礦物光學(xué)性質(zhì)時，學(xué)生依然手足無措。因此，為了每次課都讓學(xué)生學(xué)有所獲，讓學(xué)生學(xué)完該課程，的的確確能熟練操作顯微鏡，會測試礦物的各種光學(xué)性質(zhì)及鑒定常見礦物，建議分解實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)課課時。具體分解如下：把第三次正交偏光鏡下干涉色級序的測定及光率體橢圓半徑的測定分解為二次：一次為干涉色級序的觀察測定和最大雙折率的測定（石英楔測定和楔形邊測定兩種方法）；一次為光率體橢圓切面的半徑方向和名稱的測定（礦物可選石英、普通角閃石或者普通輝石）。第四次消光類型、消光角的測定及延性的判斷分解為消光類型、消光角的測定和延性的測定2次。第五次錐光鏡實(shí)驗(yàn)分解為一軸晶礦物干涉圖的觀察、光性測定（石英和方解石垂直、斜交光軸的切面）和二軸晶礦物干涉圖的觀察、光性測定（白云母或者黑云母垂直Bxa的切面）。單次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的精簡使學(xué)生有足夠的時間去理解概念，分析礦物光性現(xiàn)象的成因，去操作實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)而有效地完成實(shí)驗(yàn)。另外，在完成了單偏光、正交偏光和錐光的實(shí)驗(yàn)之后，總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的所有問題，然后再進(jìn)行最后一次實(shí)驗(yàn)。每個同學(xué)針對自己的弱項(xiàng)，在實(shí)驗(yàn)臺上自由操作，可不提交作業(yè)，這樣既有目的性又有針對性，既熟練了顯微鏡的操作又鞏固了鏡下測定礦物光性特征的方法。經(jīng)過如上調(diào)整，實(shí)驗(yàn)課增加4次即8課時，總實(shí)驗(yàn)達(dá)到18課時，占總課時比例可達(dá)0.64。

2.摒棄紙質(zhì)報告，在線提交作業(yè)，督促學(xué)生預(yù)習(xí)并且親自動手操作。一直以來，學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)成績的評定都是根據(jù)其提交的實(shí)驗(yàn)報告，然而實(shí)驗(yàn)報告不能完全反映學(xué)生對知識掌握的真實(shí)情況，因?yàn)橛械膶W(xué)生動手能力弱，又不預(yù)習(xí)，提交的報告不是自己實(shí)際操作的結(jié)果。針對這種情況，建議摒棄紙質(zhì)報告，在線提交作業(yè)。每位學(xué)生建立一個以自己的學(xué)號和名字命名的文件夾，每次作業(yè)以實(shí)驗(yàn)名稱命名，提交的作業(yè)包括針對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或者實(shí)驗(yàn)步驟的圖片，每一張圖片有對應(yīng)的文字說明或者測試數(shù)據(jù)。在線提交作業(yè)要求每個學(xué)生必須親自動手操作實(shí)驗(yàn)步驟，這就督促他必須課前預(yù)習(xí)，好好理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，勢必會提高實(shí)驗(yàn)效果。同時，也會避免以往提交紙質(zhì)報告時出現(xiàn)的抄襲現(xiàn)象，能反映出學(xué)生對實(shí)驗(yàn)掌握的實(shí)際情況，教師就可以及時發(fā)現(xiàn)并總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。

3.改變課程考試模式，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)考核作為最終成績。針對地質(zhì)學(xué)與資源勘查工程專業(yè)，《晶體光學(xué)》的授課目的主要是讓學(xué)生掌握鏡下測定礦物光學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法，便于利用偏光顯微鏡鑒定礦物和巖石。因此，改革以往閉卷考試方式，采取現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)考核，考核成績?yōu)樵撜n程最終成績。針對實(shí)驗(yàn)考核，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計不同試題，學(xué)生隨機(jī)抽取，現(xiàn)場鏡下操作，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)的圖像或者數(shù)據(jù)形成電子文檔提交，例如寫出普通角閃石鏡下鑒定特征并測定其解理夾角。這種考試模式會讓學(xué)生意識到實(shí)驗(yàn)課的重要性，引導(dǎo)其積極認(rèn)真地對待每一次實(shí)驗(yàn)課，課后復(fù)習(xí)全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，促進(jìn)其掌握鏡下鑒定礦物的方法和手段，并熟悉常見礦物鏡下光性特征。

上面所述建議，在《晶體光學(xué)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中做了點(diǎn)滴嘗試，如最后一次自由實(shí)驗(yàn)課和部分學(xué)生在線提交作業(yè)，確實(shí)提升了學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)課的積極性，引起了學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)課的重視，提高了學(xué)生鏡下實(shí)踐操作能力，這種實(shí)踐能力的提高在后續(xù)的礦物學(xué)和三大巖類的課程中也得到了相關(guān)教師的認(rèn)同。但是，因?yàn)樯婕暗秸麄€教學(xué)工作的調(diào)整，這些建議還未全部實(shí)施，希望在接下來的新一輪培養(yǎng)計劃的修訂過程中，完全落實(shí)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上。顯微鏡的熟練操作及鏡下鑒定技能不僅僅是學(xué)生在本科期間為了應(yīng)對考試所要具備的能力，在學(xué)生畢業(yè)以后的日常工作、科研工作甚至考研的過程中，也有舉足輕重的地位。因此，不斷思索并嘗試新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，強(qiáng)化教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的顯微鏡下鑒定礦物和三大巖類的能力，是我們每一位任課教師的責(zé)任！

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