《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)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(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其實(shí)驗(yàn)課課時(shí)占到總課時(shí)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(lái)執(zhí)教于該實(shí)驗(yàn)課程的心得與體會(huì)，概括了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)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(dòng)教學(xué)系統(tǒng)；實(shí)踐性；實(shí)驗(yàn)考核

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

晶體光學(xué)是研究可見(jiàn)光通過(guò)透明晶體時(shí)所產(chǎn)生的一些光學(xué)現(xiàn)象及其原理的一門(mén)學(xué)科[1]。在石油類(lèi)院校、地質(zhì)類(lèi)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(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，主要開(kāi)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(cè)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(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課與理論課的課時(shí)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(shí)占到總課時(shí)的1/2，而有的高校如中國(guó)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(dòng)教學(xué)系統(tǒng)?，F(xiàn)今，國(guó)內(nèi)大部分院校針對(duì)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(dòng)教學(xué)系統(tǒng)[4]，如西安石油大學(xué)顯微鏡網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室采用的是捷達(dá)多媒體數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。該套系統(tǒng)包含數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及其軟件系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、語(yǔ)音問(wèn)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(xiāo)臺(tái)學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡及1臺(tái)教師用數(shù)碼顯微鏡，通過(guò)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(shí)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(lái)了極大便利。首先，多媒體數(shù)碼互動(dòng)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(shí)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(guò)程中，一方面教師可以在鏡下動(dòng)態(tài)演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生端電腦即時(shí)顯現(xiàn)相應(yīng)的礦物及其光性特征，使實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)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(shí)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(chǎng)發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生在觀察薄片中遇到的問(wèn)題和錯(cuò)誤，同時(shí)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(wèn)題。多媒體數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的確為《晶體光學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)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(guò)程中存在的問(wèn)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?！毒w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(gè)概念幾乎貫穿了整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程。單偏光鏡下閃突起、多色性的觀察測(cè)定和正交偏光鏡下干涉色的觀察測(cè)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(cè)定以及錐光鏡下光性測(cè)定都與光率體密切相關(guān)。雙折射率和光率體這兩個(gè)概念都屬于物理學(xué)范疇，但學(xué)生高中時(shí)接觸的光學(xué)知識(shí)主要為單折射，光率體根本沒(méi)有接觸。因此，大部分學(xué)生對(duì)這兩個(gè)概念理解不透徹，對(duì)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(dòng)手能力弱，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程緩慢?！毒w光學(xué)》的實(shí)驗(yàn)課操作性極強(qiáng)，顯微鏡人手一臺(tái)，計(jì)算機(jī)人手一臺(tái)，最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告人手一份，因此需要每位學(xué)生實(shí)際動(dòng)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(dòng)手能力弱，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行緩慢，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，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(jī)比例低，學(xué)生不重視?！毒w光學(xué)》屬于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，目前其考試仍然采取閉卷方式。最終成績(jī)的核算采用考試占70%～80%、平時(shí)成績(jī)占20%～30%的計(jì)算方式，而實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)谄綍r(shí)成績(jī)中只占10%～15%。由于綜合成績(jī)?cè)u(píng)定時(shí)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占的比例較低，這樣就使學(xué)生對(duì)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(guò)一系列教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整，《晶體光學(xué)》的總課時(shí)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(shí)為20課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課為10課時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括偏光顯微鏡的認(rèn)識(shí)、調(diào)節(jié)及使用，單偏光鏡下解理、多色性及突起的觀察測(cè)定，正交偏光鏡下干涉色級(jí)序的測(cè)定及光率體橢圓半徑的測(cè)定，消光類(lèi)型、消光角的測(cè)定及延性的判斷，錐光鏡下干涉圖的觀察及光性測(cè)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(lái)執(zhí)教于該實(shí)驗(yàn)課程的心得與體會(huì)，提出幾點(diǎn)建議，希望對(duì)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(shí)。在壓縮總課時(shí)的前提下，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容并沒(méi)有減少，因此，單次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容增多，學(xué)生又對(duì)概念理解不透徹，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作難度變大、過(guò)程緩慢、有時(shí)根本完成不了實(shí)驗(yàn)等一系列問(wèn)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(cè)定礦物光學(xué)性質(zhì)時(shí)，學(xué)生依然手足無(wú)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(huì)測(cè)試礦物的各種光學(xué)性質(zhì)及鑒定常見(jiàn)礦物，建議分解實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)課課時(shí)。具體分解如下：把第三次正交偏光鏡下干涉色級(jí)序的測(cè)定及光率體橢圓半徑的測(cè)定分解為二次：一次為干涉色級(jí)序的觀察測(cè)定和最大雙折率的測(cè)定（石英楔測(cè)定和楔形邊測(cè)定兩種方法）；一次為光率體橢圓切面的半徑方向和名稱(chēng)的測(cè)定（礦物可選石英、普通角閃石或者普通輝石）。第四次消光類(lèi)型、消光角的測(cè)定及延性的判斷分解為消光類(lèi)型、消光角的測(cè)定和延性的測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)使學(xué)生有足夠的時(shí)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(wèn)題，然后再進(jìn)行最后一次實(shí)驗(yàn)。每個(gè)同學(xué)針對(duì)自己的弱項(xiàng)，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上自由操作，可不提交作業(yè)，這樣既有目的性又有針對(duì)性，既熟練了顯微鏡的操作又鞏固了鏡下測(cè)定礦物光性特征的方法。經(jīng)過(guò)如上調(diào)整，實(shí)驗(yàn)課增加4次即8課時(shí)，總實(shí)驗(yàn)達(dá)到18課時(shí)，占總課時(shí)比例可達(dá)0.64。

2.摒棄紙質(zhì)報(bào)告，在線提交作業(yè)，督促學(xué)生預(yù)習(xí)并且親自動(dòng)手操作。一直以來(lái)，學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定都是根據(jù)其提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，然而實(shí)驗(yàn)報(bào)告不能完全反映學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的真實(shí)情況，因?yàn)橛械膶W(xué)生動(dòng)手能力弱，又不預(yù)習(xí)，提交的報(bào)告不是自己實(shí)際操作的結(jié)果。針對(duì)這種情況，建議摒棄紙質(zhì)報(bào)告，在線提交作業(yè)。每位學(xué)生建立一個(gè)以自己的學(xué)號(hào)和名字命名的文件夾，每次作業(yè)以實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)命名，提交的作業(yè)包括針對(duì)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(duì)應(yīng)的文字說(shuō)明或者測(cè)試數(shù)據(jù)。在線提交作業(yè)要求每個(gè)學(xué)生必須親自動(dòng)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(shì)必會(huì)提高實(shí)驗(yàn)效果。同時(shí)，也會(huì)避免以往提交紙質(zhì)報(bào)告時(shí)出現(xiàn)的抄襲現(xiàn)象，能反映出學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)掌握的實(shí)際情況，教師就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。

3.改變課程考試模式，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)考核作為最終成績(jī)。針對(duì)地質(zhì)學(xué)與資源勘查工程專(zhuān)業(yè)，《晶體光學(xué)》的授課目的主要是讓學(xué)生掌握鏡下測(cè)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(chǎng)實(shí)驗(yàn)考核，考核成績(jī)?yōu)樵撜n程最終成績(jī)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)考核，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)不同試題，學(xué)生隨機(jī)抽取，現(xiàn)場(chǎng)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(xiě)出普通角閃石鏡下鑒定特征并測(cè)定其解理夾角。這種考試模式會(huì)讓學(xué)生意識(shí)到實(shí)驗(yàn)課的重要性，引導(dǎo)其積極認(rèn)真地對(duì)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(jiàn)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(guò)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(duì)于實(shí)驗(yàn)課的積極性，引起了學(xué)生對(duì)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(lèi)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€(gè)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(lái)的新一輪培養(yǎng)計(jì)劃的修訂過(guò)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(duì)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(guò)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(lèi)的能力，是我們每一位任課教師的責(zé)任！

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