對我國高校天文學(xué)選修課開設(shè)的思考

樊軍輝

摘要：天文學(xué)是自然科學(xué)六大基礎(chǔ)學(xué)科之一，它推動了人類社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展。天文學(xué)對于提高民族素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神及科學(xué)的思維方法，建立正確的世界觀、宇宙觀方面有著不可替代的作用。普及天文知識，對破除迷信、反對偽科學(xué)也具有重要的科學(xué)意義。發(fā)達(dá)國家及一些發(fā)展中國家的大學(xué)、中學(xué)都普遍開設(shè)了天文學(xué)課程。目前，我國高校紛紛開設(shè)天文學(xué)選修課，但我們應(yīng)從開設(shè)天文公選課的教學(xué)對象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等多方面進(jìn)行認(rèn)真思考。研究天文教育的理念、師資隊(duì)伍、教材建設(shè)，以及天文教育的硬件條件，使之能滿足開好天文學(xué)選修課教學(xué)需求。

關(guān)鍵詞：天文學(xué)；選修課；開設(shè)思考

中圖分類號：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-6124(2009)03-0120-03

為加強(qiáng)大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、擴(kuò)大學(xué)生的知識面，提高全民科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生了解自然科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展歷史、研究方法以及發(fā)展趨勢，廣州大學(xué)組織從事自然科學(xué)科研和教學(xué)的一線教師編寫了《自然科學(xué)概要》，并在全校文科學(xué)生中開設(shè)此課程。筆者負(fù)責(zé)組織其中天文學(xué)內(nèi)容的編寫與教學(xué)，并在該課程開設(shè)方面進(jìn)行了一些探討。

一、天文學(xué)的重要地位及天文學(xué)選修課開設(shè)的意義

天文學(xué)是自然科學(xué)六大基礎(chǔ)學(xué)科(數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地理、生物)之一，是一門最古老的、對人類文明有重大影響的學(xué)科。世界發(fā)達(dá)國家均把天文學(xué)看作與數(shù)理化學(xué)科同等重要，均把天文教育作為國民義務(wù)教育的—個(gè)重要組成部分。

同時(shí)，天文學(xué)又是一門嶄新而特殊的學(xué)科。航天、氣象觀測等與天文學(xué)密切相關(guān)，它對國家科技發(fā)展與國家地位提升有重要作用。當(dāng)今天文學(xué)的前沿集中了物理學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)等各類學(xué)科，成為最活躍的、最富生命力的多學(xué)科交叉點(diǎn)。截止到目前有4次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了天文領(lǐng)域的研究成果。放眼全球，幾乎所有科學(xué)技術(shù)領(lǐng)先的發(fā)達(dá)國家都非常重視大學(xué)生的天文普及教育。發(fā)達(dá)國家以及一些發(fā)展中國家的中學(xué)與高校都普遍開設(shè)了天文學(xué)課程。美國國家天文學(xué)聯(lián)盟副主席肯·威爾科克認(rèn)為：“對于學(xué)生，天文學(xué)是檢驗(yàn)他們一生對科學(xué)興趣的最好方法?！痹诿绹苁谟韪鞣N天文學(xué)學(xué)位的院校有120多所，以天文學(xué)博士為最高學(xué)位的院校有40多所。美國政府在回歸周期為76年的哈雷彗星回歸的1985年制定了以提高國人科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的長期科學(xué)技術(shù)教育計(jì)劃——《2061計(jì)劃》，這個(gè)計(jì)劃涉及到許多有關(guān)天文教育的內(nèi)容。美國人希望這項(xiàng)計(jì)劃能從根本上提高國民的科學(xué)素養(yǎng)。美國將科技教育計(jì)劃賦予天文學(xué)內(nèi)涵顯示了天文學(xué)在美國教育中的重要地位。

我國的天文研究和天文教育目前還比較薄弱，與發(fā)達(dá)國家相比差距很大，我國現(xiàn)有普通高校1600多所，在校大學(xué)生2000多萬人，但設(shè)有天文系的大學(xué)僅有南京大學(xué)、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)和中國科技大學(xué)4所高校。開設(shè)天文選修課的高等院校也僅50所左右。近年來，為了擺脫傳統(tǒng)的封閉和狹窄的學(xué)科課程模式，以利于多學(xué)科課程的相互滲透，各大學(xué)紛紛開設(shè)公共選修課，而且大學(xué)公共選修課的教學(xué)內(nèi)容和模式越來越受到教育界的重視。在這種大背景下，越來越多的高等院校主動將天文普及教育作為當(dāng)代素質(zhì)教育的重要內(nèi)容，面向全體大學(xué)生開設(shè)天文選修課。高等院校的天文學(xué)教育，不僅擔(dān)負(fù)著為我國天文研究工作培養(yǎng)后備人才的重任，也是提高大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。天文學(xué)的基本概念和新的發(fā)現(xiàn)能激發(fā)人們刨根問底的科學(xué)激情，使人類對自己的本質(zhì)及其在宇宙中的地位進(jìn)行深入思考，幫助人們掌握科學(xué)的思維方法，樹立正確的宇宙觀。所以，普及天文學(xué)知識，是增強(qiáng)公眾的科學(xué)意識、提高和改善人們科學(xué)素養(yǎng)的一條重要途徑。普及天文知識，對破除迷信、反對偽科學(xué)具有重要的科學(xué)意義。1999年8月18日，太陽系天體有近乎十字的位置排列，有些人卻毫無根據(jù)地說“天體大十字是人類將有大劫難的征兆”。只要我們稍懂得一點(diǎn)天文知識就知道：“大十字”是行星運(yùn)行遵循自然規(guī)律必然出現(xiàn)的天象，對地球不會有特殊影響。目前，城市中大多數(shù)中學(xué)生迷戀“生肖、星座與命運(yùn)”的所謂對應(yīng)關(guān)系，相關(guān)出版物越來越多，且正向農(nóng)村學(xué)校涌入。這是對社會危害性很大的一種思潮，不及時(shí)改變這種現(xiàn)狀的結(jié)果是嚴(yán)重的?！懊\(yùn)”與“星座”聯(lián)系在一起是可笑的，其實(shí)，星座是天體在天球上的位置劃分，并且也不是固定不變的，將“星座”與所謂人的“命運(yùn)”聯(lián)系起來毫無科學(xué)依據(jù)。

目前我國中小學(xué)沒有開設(shè)天文學(xué)課程。多數(shù)大學(xué)生天文知識貧乏。許多學(xué)生不能辨認(rèn)北斗星和北極星，不知道季節(jié)變更的原因，甚至對所謂人類“大劫難”的謠言將信將疑，熱衷于占星學(xué)。因此，在目前的情況下，首先在高校給非天文專業(yè)學(xué)生補(bǔ)充一些天文知識不僅非常必要，而且勢在必行。

二、天文公選課開設(shè)的思考

我校在全校文科學(xué)生中開設(shè)《自然科學(xué)概要》已有多年，其中天文學(xué)部分是學(xué)生最感興趣的內(nèi)容之一。開設(shè)中筆者注意了以下一些問題。

第一，授課內(nèi)容的選擇。選修課的授課學(xué)時(shí)少，天文學(xué)的范圍很廣，不可能深入地講解天文學(xué)的各個(gè)細(xì)節(jié)，也不能涉及到復(fù)雜的理論推導(dǎo)和數(shù)學(xué)運(yùn)算。我們主要系統(tǒng)地介紹天文學(xué)的主要概念，天文史上的重大事件和重要發(fā)現(xiàn)以及現(xiàn)代天文學(xué)成就。因此。我們的選擇原則是：課程內(nèi)容包括天文學(xué)基本知識框架，能反映現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展?fàn)顩r。

霍金教授被認(rèn)為是20世紀(jì)僅次于愛因斯坦的杰出科學(xué)家，他關(guān)于宇宙起源和演化的理論我們也向?qū)W生作了簡單的介紹。授課時(shí)我們還注重講述中國對世界天文學(xué)的貢獻(xiàn)。中國的古代天文學(xué)對世界天文做出的貢獻(xiàn)是舉世公認(rèn)的。在觀測方面：我國古代的觀測多數(shù)帶有皇家特色，因此有專門的人觀測，觀測連續(xù)性好，觀測資料準(zhǔn)確度高。中國關(guān)于天象的記載，如太陽黑子、超新星等，都是世界上最早的天象記錄。如宋代所記錄的至和元年(公元1054年)發(fā)生在金牛座的超新星，對恒星的演化以及超新星的研究提供了非常寶貴的資料。春秋戰(zhàn)國時(shí)期，出現(xiàn)的三種主要宇宙理論，蓋天說、渾天說和宣夜說體現(xiàn)了我國古代圣賢對宇宙看法的進(jìn)步過程。通過講述中國的悠久的天文歷史，激發(fā)學(xué)生的自豪感和愛國熱情，同時(shí)激起他們學(xué)習(xí)天文的興趣。

第二，研討教學(xué)方法。我們采用了多種教學(xué)方式，如傳統(tǒng)授課模式與多媒體相結(jié)合的方法；概念圖方法；講座形式；問答形式；討論形式等等。

教學(xué)中遇到的一些尚無明確答案的問題我們采用討論的形式，讓學(xué)生自己發(fā)表意見，看看自己的觀點(diǎn)能否被現(xiàn)有的觀測事實(shí)所接受，放飛學(xué)生的思維。結(jié)合天文學(xué)科的特點(diǎn)，我們也采取系列講座的授課方式，將教學(xué)內(nèi)容分為幾個(gè)專題，各專題前后之間相互聯(lián)系，又各自相對獨(dú)立。每年都安排不同的教師進(jìn)行專題講座，這樣能使學(xué)生了解更寬的天文知識及不同的天文研究領(lǐng)域。對于大型天文項(xiàng)目我們一般采用講座的形式進(jìn)行介紹。在問答式和討論式教學(xué)方式中，我們通過不同的渠道了解學(xué)生“對于天文知道什么?想知道什么?有哪些感興趣的問題?”學(xué)生普遍感興趣的問題有：黑洞是什么?黑洞真

的存在嗎?地外文明存在嗎?宇宙是如何起源的?宇宙真的起源于大爆炸嗎?季節(jié)是如何形成的?宇宙膨脹的證據(jù)是什么?太陽發(fā)光的機(jī)制是什么?還能燃燒多久?對不活躍的班級或提到的問題比較少的班級，就針對這些問題用“詢問”的方式來了解學(xué)生的情況。問一個(gè)板書—個(gè)，這樣就有了不少“問題”，然后展開來講述。傳統(tǒng)教學(xué)模式與多媒體相結(jié)合的方法還是我們采用得較多的教學(xué)方法，因此購買和制作了多媒體課件，以加強(qiáng)教學(xué)效果。

第三，作業(yè)布置與考核是教學(xué)過程的—個(gè)重要環(huán)節(jié)。課外作業(yè)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要形式之一，通過布置作業(yè)可以彌補(bǔ)授課學(xué)時(shí)的不足。我們采用的作業(yè)形式多種多樣，如：一般的書面作業(yè)，對一個(gè)問題的思考，課外閱讀材料，撰寫小論文及心得體會，等等。對于小論文的作業(yè)，學(xué)生們總是會問要寫多少字?筆者的回答是：“按照論文的形式，問題的難易程度，把事情交待清楚，有理有據(jù)，簡潔明了，能使人一目了然，字?jǐn)?shù)多少并不是關(guān)鍵?！蓖瑫r(shí)特別強(qiáng)調(diào)，寫論文要用自己的語言。不能從網(wǎng)絡(luò)上下載抄襲。引用時(shí)一定要注明原文的出處。由此培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和高尚的學(xué)術(shù)品德。我們嘗試過多種考核方式：課堂開、閉卷考試——傳統(tǒng)考試模式；結(jié)業(yè)時(shí)要求學(xué)生結(jié)合自身專業(yè)和興趣完成一篇與天文學(xué)有關(guān)的論文，根據(jù)論文評定成績；開展分組競賽，分組進(jìn)行專題討論等形式考察學(xué)生的理論知識和科學(xué)素質(zhì)能力。每一種考核方式各有利弊，我們可根據(jù)具體情況選擇合適的考核方式。

要開好天文學(xué)選修課，達(dá)到豐富學(xué)生天文知識，提高全民科學(xué)素質(zhì)的教育目的，我們認(rèn)為要解決的問題很多，主要有：如何定位教學(xué)目標(biāo)?教學(xué)內(nèi)容如何組織?要不要對全體非天文專業(yè)學(xué)生開設(shè)天文選修課(教學(xué)對象如何定位)?如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)天文學(xué)的興趣?選擇怎樣的教學(xué)模式和方法?如何開發(fā)和選擇多媒體課件?怎樣用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行天文教學(xué)?怎樣提高天文教育工作者的整體水平?如何開展天文課實(shí)踐活動?如何改善教學(xué)條件?下面是對其中幾個(gè)問題的一些思考。

其一，高校的天文學(xué)教育目標(biāo)應(yīng)有3個(gè)層次：一是天文知識普及教育。讓學(xué)生了解天文學(xué)科知識的輪廓，客觀地認(rèn)識與我們生存密切相關(guān)的時(shí)間和宇宙空間。二是天文科學(xué)方法與精神的教育。介紹獲得天文知識的方法與手段，幫助學(xué)生形成科學(xué)的、理性的思維方式。三是天文知識的系統(tǒng)教育及研究手段教育。使學(xué)生系統(tǒng)地掌握天文與天體物理的內(nèi)容，并能進(jìn)行相關(guān)的研究工作。因此，高校天文選修課的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該定位在第一和第二層次：通過天文選修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解天文學(xué)的發(fā)展歷史、研究領(lǐng)域和研究成果，知道一些天文學(xué)研究手段和某些熱點(diǎn)研究領(lǐng)域的最新成就和進(jìn)展，拓寬知識面，幫助和促進(jìn)學(xué)生形成一種科學(xué)的、理性的思維方式。通過介紹天文學(xué)家的行為規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生克服困難的意志，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性。

其二，天文公選課應(yīng)面向全體非天文專業(yè)學(xué)生開設(shè)，并應(yīng)將選修課逐步開成限定選修課。作為六大基礎(chǔ)學(xué)科之一的天文學(xué)我們?nèi)魏稳藳]有理由不去了解它的輪廓。在初高中沒有給學(xué)生系統(tǒng)天文思想，因此，他們的天文知識零散而膚淺。大學(xué)階段應(yīng)是補(bǔ)充天文知識的最后時(shí)機(jī)，也是最佳時(shí)期。雖然我們現(xiàn)在還沒有條件讓所有學(xué)生都有這個(gè)機(jī)會，但我們應(yīng)向這個(gè)目標(biāo)努力。

其三，構(gòu)建基礎(chǔ)知識與時(shí)代氣息相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容。天文學(xué)是建立在觀測基礎(chǔ)上的一門學(xué)科，天文選修課教學(xué)一定要和科學(xué)研究的最新發(fā)展緊密結(jié)合起來，在搞好基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)的同時(shí)，把新知識、新發(fā)現(xiàn)及時(shí)結(jié)合到教學(xué)中來，徹底改變按照一本教材，一味灌輸?shù)淖龇?。根?jù)不同的地區(qū)和不同的對象選擇合適的教材，向?qū)W生全面、準(zhǔn)確地介紹天文學(xué)的基本知識。選修課內(nèi)容應(yīng)有大學(xué)課程的層次，有豐富的內(nèi)容和信息量，具有一定的深度，而不能開成科普講座。由于面對的是天文知識缺乏的學(xué)生，在教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)降低數(shù)理難度，既要注意知識的完整性、系統(tǒng)性，又要考慮各部分內(nèi)容的相對獨(dú)立性，使所有學(xué)生都感到學(xué)有所得，使所有學(xué)生學(xué)完這門選修課都能掌握天文學(xué)的一些基本知識。

其四，教學(xué)方法是教學(xué)是否有效的重要保證，因此，構(gòu)建科學(xué)有效的教學(xué)方法就顯得尤為重要。無論是傳統(tǒng)教學(xué)方法還是現(xiàn)代教學(xué)方法，我們都要了解其優(yōu)缺點(diǎn)，正確使用。因此，在天文公選課的教學(xué)過程中，要力爭使傳統(tǒng)教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合。使用多媒體教學(xué)時(shí)，課件中應(yīng)適當(dāng)增加動畫圖像和音像資料，穿插天文事件和人物的逸聞趣事，使教學(xué)內(nèi)容生動、形象。努力使教學(xué)內(nèi)容深入淺出，使學(xué)生融會貫通天文學(xué)知識的全貌。

當(dāng)前，無論是硬件條件還是軟件條件都遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上天文選修課的教學(xué)需求，如教師不夠，沒有合適的教材，實(shí)踐場地及硬件設(shè)施奇缺。這些問題的解決，需要爭取各方支持。

三、建議

目前全國各高等院校，尤其是師范院校紛紛開設(shè)天文學(xué)選修課，但面對天文知識奇缺的數(shù)量龐大的學(xué)生隊(duì)伍。我們無論從天文教育的理念、師資隊(duì)伍、教材建設(shè)，還是天文教育的硬件條件，都不能與之相適應(yīng)，遠(yuǎn)不能滿足開好天文學(xué)這門選修課教學(xué)需求。因此，提出如下建議：1)營造一個(gè)良好的天文學(xué)知識普及氛圍。這方面應(yīng)得到教育主管部門的大力支持，國家及地方天文學(xué)會經(jīng)常定期舉辦天文學(xué)知識普及教育研討會。在各高校及中學(xué)經(jīng)常性地開展各種形式的天文學(xué)知識講座。2)培養(yǎng)一支高素質(zhì)的教師隊(duì)伍。在目前這種形勢下，應(yīng)建立專門的為教師進(jìn)行天文學(xué)知識培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)，補(bǔ)充極缺的天文學(xué)教師。3)建設(shè)一個(gè)功能強(qiáng)大的天文科普教育網(wǎng)站。這不僅對大學(xué)生有幫助，也讓更多青少年有機(jī)會通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)了解天文知識。4)編寫一本好的教材。這里所說的“一本”并不是全國大一統(tǒng)的教材，而是根據(jù)不同的學(xué)校、不同的學(xué)生對象分地區(qū)編寫，能反應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，具有較強(qiáng)的時(shí)代性、科學(xué)性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性。5)根據(jù)所選教材做一個(gè)好的課件。由于選修課時(shí)少，我們必需用最先進(jìn)的教學(xué)手段，盡量將最多的信息傳給學(xué)生，課件中盡量多采用圖片。

由于我國天文普及教育起步晚，面臨許多困難，但我們只要科學(xué)地組織且堅(jiān)持不懈地努力，堅(jiān)持做好以上“五個(gè)一”，我國高校的天文選修課開設(shè)及其天文學(xué)教育一定會卓有成效。