“晶体光学”教学内容的理解与把握

周淑敏

1.青海大学 地质工程系，青海 西宁 810016；2.青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室，青海 西宁 810016

“晶体光学”是研究可见光通过透明晶体所产生的一些光学现象及其规律的一门实践性很强的地学应用专业基础课程。它不仅应用于岩石、矿物鉴定，而且在许多领域都应用晶体光学原理和技术进行研究和鉴定。其中在冶金、建材、化工、农业、陶瓷和宝石鉴定等领域应用非常广泛[1]。因此各类地学院校都开设“晶体光学”课程，它是高等院校地质学科中矿物、岩石、矿床及地球化学等专业的必修课程，同时也是青海大学资源勘查专业学生一门重要的专业基础课程。然而，“晶体光学”是一门非常抽象、非常难理解的课程。学生学起来感觉非常难懂，实践起来又感觉无从下手，是一门学起来难度比较大的学科。近年来，青海大学对各学科课时量进行了调整，减少了“晶体光学”的课时量。如何在计划总课时减少的情况下保证该课程的教学质量, 让学生掌握和理解这门课程的内容和方法，是授课教师必须要面对和解决的问题。为了让学生学好这门课程，我们做了一些有益的尝试。

一、课程特点及教学内容

1.课程特点

（1）抽象和难理解。该课程的一些基本原理和概念比较抽象和难理解，比如第二章的光率体的概念，既是该课程的重点，也是解释晶体光学现象的基础。光率体在每一种透明矿物中的位置是鉴定透明矿物主要依据之一，在利用偏光显微镜观察造岩矿物时，就是以光率体在每种矿物中的方位为依据来鉴定造岩矿物[2]。但是光率体是看不见的、虚幻的。学生听起来一头雾水，特别抽象和不容易理解。

（2）连续性强。该课程内容具有很强的连续性[3]，例如第二章光率体与光性方位内容没有学懂，那么该课程后面几章内容学起来就会更加困难。因为后几章内容如单偏光镜下、正交镜下和锥光镜下晶体光学的性质都依赖于光率体导出的光学常数和光学现象来解释和分析。第二章内容没有学清楚，后面学起来就更加找不到头绪和思路。

（3）实践性强。该课程要培养学生使用偏光显微镜，利用偏光显微镜鉴定矿物、岩石薄片，所以这门课的实践性非常强。这要求学生要有很强的动手能力，具有系统的实验技能。对于从来没有接触过显微镜的学生来说，利用显微镜对主要造岩矿物和岩石薄片进行综合鉴定难度非常大。首先学生对显微镜构造不太熟练[4-5], 其次是不同晶体在镜下光学特征不易识别, 更困难的是对岩石做综合鉴定，因此学生感到做起实验来手忙脚乱，学起来太难。

2.教学内容

全书共七章内容，采用讲授与实习相结合的教学方式[6]。在已完成的30学时(其中讲课12学时、实验18学时)课程教学中, 对一些细节进行了必要合理调整，但主导体系未变，突出了课程时间性和实践性特点(表1)。

表1 “晶体光学”30学时教学安排

二、教学内容的理解与把握

晶体光学是一门抽象的学科，概念晦涩，内容难懂，学起来比较吃力。学生如何抓住教学内容的主线，建立起知识结构，学会运用晶体光学原理和方法鉴定未知透明矿物？如何让学生理解与把握教学内容？首先要做到以下几点。

1.激发学生的学习兴趣

首先让学生对“晶体光学”这门课感兴趣，一旦对这门课有了浓厚的兴趣，就会主动去求知、去探索、去实践。“晶体光学”这门课学生会接触到显微镜，会看到矿物不同的光性特征。新的仪器、五彩斑斓的镜下照片(图1)都会引起学生极大的兴趣，使学生产生学习的强烈欲望。其次，要让学生知道这门课非常重要，资源勘查专业学生在学校和工作单位都需要掌握岩石镜下鉴定，这是最基本也是最重要的专业技能。学生意识到这门课的重要性后，就会认真对待、好好学习。

图1 辉石+斜长石+橄橄石正交镜下特征

2.掌握基本知识

对于教学内容中的基本概念、基本理论和基本方法要详细讲解，告诉学生一定要牢固掌握。例如光率体与光性方位这一章，一定要理解光率体的定义，了解光率体的特点，掌握光率体的制作方法，熟悉光率体主要切面的特征。因为应用光率体可以解释单偏光镜下的多色性、闪突起；正交镜下的消光与干涉、消光类型、消光角、延性；锥光镜下的干涉图等光学现象。光率体是贯穿全书的知识点和重点，所以对于光率体要完全掌握且熟练运用。

3.运用实例教学

对于教学内容中的重点、难点，要通过简单实例讲解，让抽象晦涩的概念具体、生动，易理解和掌握。例如光波射入均质体时，只有一个折射率的问题。讲解时跟学生说因均质体各向同性，光在均质体传播就像汽车在里面匀速前进一样，就一个速度，所以就一个折射率。在讲单偏光镜下晶体光学的性质时,经常提到“糙面”的概念，对于“糙面”产生的原因，就用打比喻说金刚砂打磨薄片，矿物表面出现高低起伏的现象，这高低起伏就像凸透镜或凹透镜一样，使入射的光波产生会聚或发散，光会聚的地方就亮，而光波发散处就暗，所以矿物和树胶折射率不一样的情况下，某些矿物表面像枯子皮一样呈麻点状，这就是糙面。在讲解一轴晶光率体的光性符号的问题时，就用哈哈镜来做比喻，一轴正晶光率体是一个纵向拉长的图像，而一轴负晶光率体是一个横向压扁的图像，像人照哈哈镜一样，个子矮好多，胖好多。

4.讲课内容与日常生活密切联系

讲课时增加矿物应用内容，尤其是增加与日常生活密切相关知识。如在讲到石英晶体光学性质时, 就介绍石英是制造玻璃的主要原料，水晶、石英、玛瑙主要化学成分都是二氧化硅，各种水晶含有不同的微量金属，使水晶拥有独特的颜色。玛瑙以其色彩丰富、美丽多姿而被当做宝石或作工艺制品。学生对宝玉石比较感兴趣，在上课时就会跟学生讲，其时我们学到的好多矿物晶体都达到宝玉石级。比如主要造岩矿物之一的橄榄石，鲜艳颜色且透明的橄榄石可作为宝石，浓黄绿色橄榄石、金黄绿色橄榄石、黄绿色橄榄石、浓绿色橄榄石和天宝石[7]都是宝石级的橄榄石。再比如学生经常听说红宝石、蓝宝石这些名贵宝石名称，在讲课时就会跟学生讲，这两种宝石的矿物名称都是刚玉。如果其中含Cr3+就显红色是红宝石，如果其中含微量元素Ti4+或Fe2+而呈蓝色，就是蓝宝石。这样学生在学习刚玉的晶体光学性质时就会非常感兴趣。增加与日常生活密切相关知识内容，使教学内容更贴近生活，扩充学生知识面，学生学起来不陌生，也更有兴趣。

5.提高实践能力

在教学过程中，加强实习环节，重视对实验技能的提高。在总学时大量缩减的情况下，实验课的学时不做减少，要求学生在镜下多看薄片，多动手，反复操作，仔细观察。在实验课教学时，教师对实习内容及其有关概念、操作步骤、产生的光学现象及其成因等作详细讲解[3]。做实验前督促学生课前预习，使学生加深了对所学内容的理解和掌握，避免学生做实验时没有目的性，手忙脚乱，达不到实验效果。具体实验内容：（1）偏光显微镜的构造、装置认识；（2）单偏光镜下观察测定黑云母、橄榄石、角闪石、石英晶体光学性质；（3）正交偏光镜下观察测定石膏试板、云母试板、白云母、萤石、金云母、角闪石晶体光学性质，并测定角闪石三种消光类型及消光角，详细写出角闪石消光角测定的步骤；（4）锥光镜下观察测定石英、方解石、重晶石晶体光学性质；（5）主要造岩矿物的系统鉴定，主要有橄榄石类、辉石类、角闪石类、云母类、斜长石类、碱性长石类等的系统鉴定。

6.加强课后复习

在每一章结束时，给学生布置一些课后作业，通过做课后作业来巩固课堂上所讲的内容。教师对课后作业进行认真批改并记录成绩。通过批改作业，了解学生对上一章讲课内容的掌握和理解情况及存在的问题，上课时对作业进行讲解和分析。

7.加强课常提问

每一堂课的前5分钟，对学生进行课堂提问。提问的内容主要是上次课学生应该掌握的知识点，也是教学内容的核心部分。通过提问，使学生知道讲过的内容主线是什么，并对前面知识再复习一遍，学生对已学过知识点理解更透彻，掌握更牢固。

三、教学效果

通过教师和学生的共同努力，使“晶体光学”这门课学起来不再吃力，难懂的教学内容也变得清晰和简单起来，晦涩的概念学生们理解透彻，掌握非常牢固。学生的理论水平比较扎实，实践操作能力有很大提高。对于这门课真正做到了学懂和学明白，并且能运用到实践中，为以后专业课的学习打下了很好的基础。

[1]李德惠.晶体光学[M].北京：地质出版社，1993.

[2]林培英.晶体光学与造岩矿物[M].北京：地质出版社，2005.

[3]罗静兰，张成立，王润三，等.“晶体光学”课程改革的探索与思考[J].高等理科教育，2004，(4)：67-70.

[4]苏尚国，田成，赖兴运，等.《晶体光学》教学法初探[J].中国地质教育，1997，(3)：35-37.

[5]肖松.《矿物岩石学》课程教学改革的尝试[J].中国地质教育，2002，(3)：57-58.

[6]王居里.“晶体光学与光性矿物学”教学改革与体会[J].高等理科教育，2004，(5)：88-90.

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