启发式教学在《晶体光学实验》课程中的应用

瞿雪姣 肖松 赖富强 吴康军

【摘要】《晶体光学实验》是一门以实践教学为主的基础课程，具有连续性强、实践性强的特点，是《晶体光学》理论课的延伸和实践。本文就如何采用启发式教学激发学生自己动手操作、动脑思考的兴趣和热情，提高实践教学效果进行了探讨。认为通过精心准备教学薄片和启发性问题，由浅入深地逐渐引导学生进入学习状态，在“愤”→“启”→“悱”→“发”的过程中，可以切实提高学生的理论水平和实践操作能力。

【关键词】《晶体光学实验》 启发式教学 教学质量

【基金项目】重庆科技学院教育教学改革重点项目《基于产出导向的勘查技术与工程专业工程实践能力培养研究与实践》（项目编号：201606）。

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0237-01

《晶体光学实验》是为配合《晶体光学》理论课教学而独立开设的以实践教学为主的一门基础课程。《晶体光学》是研究可见光通过透明晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门学科[1]，是一门实践操作性非常强的学科[2-4]。目前，《晶体光学》的应用范围，已经不仅仅限于矿物学、岩石学方面，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[5-6]。因此，《晶体光学实验》是重庆科学院地质学、资源勘查工程专业本科生的一门重要的基础课程。近年来，重庆科技学院对各学科课时量进行了调整，《晶体光学》相关课程大幅度减小，如何在有限的实践学时内实现教学根本目的，让学生更好的掌握课程的核心内容，我们做了一些有益的探索。

一、启发式教学的内涵

启发式教学思想历史悠远，可追溯到《论语·述而》中所述的“不愤不启，不悱不发”。朱熹解释对其的解释是：“愤者，心求通而未得之意；悱者，口欲言而未能之貌。启，谓开其意；发，谓达其辞。”启发式教学的实质在于正确处理教与学的相互关系，其核心思想是启发学生思维，反对知识灌输。这就要求在教学过程中，教师要充分调动学生的学习积极性，实现教师主导作用与学生学习主体作用的统一。启发式教学的关键在于设置问题情境，只有那些带有启发性、思考性、探索性的问题情境，才能具有强大的吸引力，并激发学生的学习兴趣和学习愿望，促使学生通过积极的思维、操作、演练，实现知识的系统学习与智力的充分发展。我们在《晶体光学实验》教学过程中一直尝试进行启发式教学，避免注入式教学，既传授经典的专业知识，也注重培养学生的创新意识和能力。

二、教学实践探索

1.多色性观察

单偏光镜下转动物台时，许多非均质体矿物的颜色会发生变化，这种由于光波在晶体中的振动方向不同而使矿物的颜色发生变化的现象称为多色性。理论上讲，非均质体非垂直光轴切面都有多色性，只是有的矿物多色性表现明显，而有的矿物表现不明显而已。教学的难点在于，观察具有重要鉴定意义但多色性不太明显矿物的颜色变化。

教学过程中，采用由易到难、逐渐引导的方法，先让学生切实体会显微镜下明显的多色性变化，再逐渐加大难度观察多色性不明显的矿物。多色性明显的矿物一般选用黑云母或者普通角闪石，而不太明显的矿物选择紫苏辉石。首先，让学生在单偏光镜下对黑云母进行观察，并描述其多色性，分别写出色调最深和最浅的颜色。由于黑云母的多色性非常明显，所有学生都可以观察到从深棕褐色→浅绿褐色的多色性，只是颜色描述的规范性需要提示学生。通过对黑云母的观察，学生同样经历了观察多色性“从无到有”的飞跃，为下一步的观察打下了比较好的基础。其次，可以让学生在单偏光镜下观察紫苏辉石，并询问是否具有多色性。由于紫苏辉石多色性不太明显，若不仔细观察很难观察到浅粉色→无色的变化，因此几乎所有的学生都会回答“不具明显的多色性”。此时，不急于提示学生紫苏辉石具有多色性，而是采用比色卡对比的方法，帮助学生在镜下建立紫苏辉石所具有的浅粉色直观感受。具体做法是发给学生一张小的薄的浅粉色比色卡，直接放到显微镜目镜之下薄片之上，保持比色卡位置固定，旋转物台观察对比紫苏辉石颜色与比色卡的颜色，总有一个时刻，两者的颜色一致，这时学生就可以真切的观察到紫苏辉石所具有的浅粉色，再继续旋转物台，从浅粉色→无色的变化对比就事半功倍了。

2.高级白干涉色观察

当光程差很大时，几乎同时接近各种单色光半波长的奇数倍和偶数倍，各种单色光波都有不等量的出现，并互相混杂，形成一种与珍珠表面相似的亮白色，称为高级白干涉色。教学的难点在于，高级白干涉色的鉴定，并与一级灰白干涉色进行区分。

教学过程中，采用纵向对比和横向对比的两种方法引导学生进行操作和思考。纵向对比的矿物选择粗晶灰岩或大理岩，横向对比矿物选择流纹岩中的石英斑晶或花岗岩中的石英或长石。首先，先让学生在正交偏光镜下对方解石进行观察，并描述其干涉色，几乎所有的学生都会描述为“一级灰白”。暂时不对学生的回答做任何评论，让学生在正交偏光镜下45°位，观察、对比方解石和石英两种矿物插入云母试板后干涉色的变化。由于现象差异明显，学生很自然的就会提出这样的问题“为什么方解石的‘一级灰白干涉色插入试板后没有变化，而石英的一级灰白干涉色会变为一级黄白干涉色或一级暗灰？”（即孔子所谓的“愤”）。此时，教师就可以指出学生对方解石所描述的“一级灰白”是错误的，并提示干涉色变化取决于光程差的增减。经过这样的提示，学生可以联想到石英的光程差与云母试板的光程差相近，而方解石的光程差则与之相差较大，但仍处于“悱”的阶段，还不能完全对现象进行合理解释。最后，根据石英、方解石、云母试板的光程差分别为270nm、5160nm、147nm，利用R1=（270±147）nm，R2=（5160±147）nm两个简单的数学式来表达插入试板后总光程差的变化，从根本上对学生的疑惑进行回答和解释。经过这样犯错误→产生疑惑→形象解释的过程，学生对高级白干涉色会有非常深刻的印象，并且比较好的掌握利用试板区分一级灰白干涉色方法。

三、教学效果

在教师和学生的共同努力下，启发式教学在《晶体光学实验》课程中取得了较好的教学效果。通过精心准备教学薄片和启发性问题，由浅入深地逐渐引导学生进入偏光显微镜下丰富多彩的世界，学生克服了面对陌生事物初期的恐惧感和无力感，激发了他们自己动手操作、动脑思考的兴趣和热情。在“愤”→“启”→“悱”→“发”的过程中，学生的理论水平和实践操作能力有很大提高，为以后《岩石学》等专业课的学习打下了很好的基础。

参考文献：

[1]倪志耀.晶体光学（第三版）[M].北京：地质出版社，2011：132.

[2]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.

[3]戴德求，陈新跃，匡文龙.《晶体光学》课堂与实践教学体系改革探索[J].当代教育理论与实践，2011，3（4）：102-103.

[4]周淑敏.“晶体光学”教学内容的理解与把握[J].中国地质教育，2013，（1）：64-66.

[5]李德惠.晶体光学（第二版）[M].北京：地质出版社，1997：115.

[6]增广策.晶体光学与光性矿物学[M].武汉：中国地质大学出版社，2006：306.