高校天文公選課的一些新探索

□李 峰，趙炳炎

（1.常州大學 數(shù)理學院，江蘇 常州 213164；2.玉林師范學院 物理與科學技術學院，廣西 玉林 537000）

高校天文公選課的一些新探索

□李 峰1，趙炳炎2

（1.常州大學 數(shù)理學院，江蘇 常州 213164；2.玉林師范學院 物理與科學技術學院，廣西 玉林 537000）

結合當前高校天文公選課教學現(xiàn)狀及這些年的教學實踐和體會，針對如何解決教學內(nèi)容的系統(tǒng)性和趣味性的矛盾，如何培養(yǎng)學生學習天文的興趣、熱情和科學素質，對如何上好高校天文公選課進行了一些新的探索．

天文學；天文教育；天文公選課；教學新探索

天文學是自然科學的基礎學科之一.它既是一門古老的學科，也是一門“年輕”的學科，因為在長期發(fā)展的歷史進程中，天文學始終處于自然科學的前沿，直到今天它仍然充滿“青春”活力[1].天文學的每一次重大突破，都對人類文明、現(xiàn)代尖端科學技術有著重大而深刻的影響.天文學集中了數(shù)學、物理、化學、考古、生命科學等各類學科，成為最活躍的、最富生命力的多學科交叉點.自20世紀70年代至今，先后有11個項目17位天文學家因為在天文學方面的卓越貢獻而獲得諾貝爾物理學獎.縱觀全球，世界發(fā)達國家無不把把天文學看作與數(shù)理化同等重要的學科，把天文教育作為國民義務教育的重要組成部分.如在美國國家研究理事會(NRC)2001年的報告中，就將“天文學在教育中的作用”作為一項專題來論述[2].美國國家天文學聯(lián)盟副主席肯·威爾科克認為：“對于學生，天文學是檢驗他們一生對科學興趣的最好方法.”[3]

1 高校天文公選課開設的現(xiàn)狀和教學目標

近年來，為提高大學生的人文素質和科學素養(yǎng)，促進知識結構的合理化，以利于各學科間的相互滲透，各大學紛紛開設公共選修課.在此背景下，我校于2007年開始面向全校本科生開設了天文學公共選修課.從選修人數(shù)來看，幾乎每個學期都達到階梯教室所能容納的最多人數(shù).上課時經(jīng)常有未選上的學生過來旁聽，甚至有的學生修完本門課程之后仍然抽空過來旁聽.這一方面說明了廣大學子對天文知識學習的熱情和期待，同時，也對如何上好這門課程無形中給予了壓力和提出了更高的要求.

但是，也應注意到，高校里普遍流行這么一句話：“必修課選逃，選修課必逃！”.好多學生選課的目的是為了修足學分，能按時畢業(yè)，對公選課的學習積極性普遍不如專業(yè)課，且他們的學習興趣主要看老師的教學內(nèi)容和教學方式，把公選課當成了一種放松或是對專業(yè)課的調劑，“選而不修”的現(xiàn)象很普遍.

高校的天文學教育目標一般有三個層次：一是天文知識普及教育；二是天文科學方法與精神的教育；三是天文知識的系統(tǒng)教育及研究手段教育[4].由于高校天文公選課的授課對象為非天文專業(yè)的學生，因此，教學目標應定位在第一和第二層次，即通過天文公選課程的學習，使學生了解天文學的發(fā)展歷史、研究領域和研究成果，掌握一定的天文學研究手段和某些熱點研究領域的最新成就和進展，從而激發(fā)學生對天文學的求知熱情和探索興趣，拓寬知識面，幫助和促進學生形成一種科學的、理性的思維方式[5].

2 高校天文公選課的一些新探索

由于選課的學生來自不同專業(yè)、不同年級，他們對天文學的了解和興趣程度差異很大，加上課時數(shù)的限制，就存在知識基礎、教學時間和系統(tǒng)性的矛盾.由于文科和藝體專業(yè)學生的數(shù)理背景簡單，如果只考慮系統(tǒng)性，那些理工科的學生認為很簡單的問題而文科和藝體專業(yè)的學生會反映聽不懂或聽起來很吃力，即便是理工科的學生也往往會因為牽扯到較多的數(shù)理知識而逐漸失去興趣.因此，如何解決這些問題，使學生能從本門課程有所收獲，就有必要對天文公選課的內(nèi)容和教學方法、教學手段等等進行一些新探索.

2.1 文理交叉，介紹文學作品中的天文及歷法知識

我國是世界上“四大文明古國”之一，先民出于農(nóng)事的需要，積累了豐富的天文學知識，使得天文學與人文科學、社會科學，如哲學、歷史學、美學、藝術、古漢語等都有不同程度的交叉[6]，這在我國的古典文學里不勝枚舉.其中《史記·天官書》和《漢書·天文志》是古代天文學的代表之作，曾有“不通聲韻訓詁，不懂天文歷法，不能讀古書[7]”之說.學生在中小學階段已多少學習了大一些與天象有關的古典文學作品.因此，在教學中教師可根據(jù)內(nèi)容插入相關詩詞，如《詩經(jīng)·小雅·大東》“維天有漢，監(jiān)亦有光.跂彼織女，終日七襄.……維南有箕，不可以簸揚.維北有斗，不可以挹酒漿.……”杜甫的《贈衛(wèi)八處士》有“人生不相見，動如參與商；今夕復何夕，共此燈燭光.”，《尚書·堯典》“日中星鳥，以殷仲春；日永星火，以正仲夏；宵中星虛，以殷仲秋；日短星昴，以正仲冬”，《周語》“武王伐紂，歲在鶉火”，《左傳·襄公二十八年》“歲在星紀而淫于玄枵”等.通過對詩詞中有關天文及歷法知識的介紹，一方面說明先民對星空的思考和探索，另一方面也吸引了文科和藝體學生的學習興趣，使其認識到學習天文知識的必要性和重要性.另外，歷法是古代天文學的核心，也是古代文明的標志.通過古今中西歷法制定相關內(nèi)容的介紹，一方面使學生看到祖先非凡的聰明才智，激發(fā)他們的民族自豪感和愛國熱情，另一方面也使學生認識到中西天文學的差距，了解中國古代天文學的發(fā)生、發(fā)展、完善、沒落及最終融入近現(xiàn)代天文學的漫長演變過程，進一步認識科學技術是第一發(fā)展力的內(nèi)涵.

2.2 運用多種手段教會學生識星

星空總是以其無與倫比的浩瀚、深邃、美麗及神秘激起人類永恒的遐想，但隨著城市化進程的加快，燈光污染和空氣污染越來越強，尤其是工業(yè)化較發(fā)達的城市，暗于3等的星甚至都不能看到了，很多天文愛好者為了觀星拍星不得不驅車趕到遠離城市的農(nóng)村或山區(qū).很多人感慨，以前看星是抬首之勞，現(xiàn)在觀星成為一件奢侈的生活[8]，平常只能通過電腦軟件來認識星座.我們可在課堂上利用星空軟件進行精心的動畫設計，如對同一天區(qū)同一時刻，將Stellarium軟件展示的星空圖按照無任何標志、將星座連線、添上星座名稱和星座圖案的順序，教會學生認識星座.同時向學生推薦常用的識星口訣和中國古代星名與國際通用名的《星象名稱對照歌》[7].另外，還可將北京天文館制作的四季星空視頻穿插在課件中放映.每學期還在天文社學生的配合下，組織一到兩次的校園觀星活動.這些做法極大地提高了學生認識星空的興趣和熱情.

2.3 實物教學 動手操作 增強互動

天球坐標內(nèi)容是令學生普遍感到頭疼的問題，其實天文公選課的教學，沒有必要將各種天球坐標系都進行一一介紹.愛好者常用的望遠鏡為地平式和赤道式兩種，所以在課堂上只重點介紹地平坐標系和赤道坐標系即可.上課時由天文社的學生將天球儀、地平式和赤道式望遠鏡搬到課堂，結合課件中的圖片、動畫，學習兩種裝置的使用及優(yōu)缺點，可讓感興趣的同學上臺動手操作.課余時間組織天文社的干部進行用赤道儀找目標比賽、用CCD電子目鏡拍攝月亮和大行星，舉辦天文社星空攝影展.對部分特別感興趣的同學，推薦他們加入天文社團，向他們推薦訂閱《天文愛好者》《中國國家天文》等書刊豐富自己的天文知識.

2.4 充分利用網(wǎng)絡資源輔助教學

網(wǎng)絡資源具有信息容量大、傳播速度快、更新方便、效率高、互動性強、受眾面廣等特點.現(xiàn)在各大高校都已建立網(wǎng)絡教學平臺和校園BBS，為解決課時少和內(nèi)容多的矛盾，可充分利用網(wǎng)絡平臺進行天文公選課輔助教學.首先，將課件、電子星圖軟件、天文電子書籍、天文試題、天文視頻等都放在網(wǎng)絡課堂上，供學生下載學習和使用.其次，在教學任務測試平臺上布置一到兩次作業(yè)和小測試，要求學生在規(guī)定時間之前完成，作為平時成績.另外，網(wǎng)絡課堂里還有交流平臺，大家可以就熱點問題進行討論，可以即時聊天，還可以發(fā)郵件.由于論壇面向大眾，大家還可以在學校論壇天文社版塊進行發(fā)帖交流.此外，在課堂上還根據(jù)“星友空間站http://www．skylook．org/”發(fā)布的天象數(shù)據(jù)定期發(fā)布“每月天象”信息.但是，高校的天文公選課畢竟不同于一般的科普，必須要求有一定的廣度和深度.對那些想進一步了解和學習的學生，推薦南京大學、北京師范大學、中國科技大學等高校天文系的網(wǎng)絡課程進行學習.

2.5 教學內(nèi)容反映現(xiàn)代天文學的發(fā)展

現(xiàn)代天文學的迅速發(fā)展，尤其是20世紀90年代后，許多大型地面望遠鏡空間望遠鏡投入使用，正如王綬琯院士所說，天文觀測“已發(fā)展到大樣本、多目標、全波段的階段”.再加上計算機網(wǎng)絡的發(fā)展和使用，天文數(shù)據(jù)資料和研究結果可謂日新月異.因此需要及時更新天文公選課內(nèi)容，使之能反映當今天文學發(fā)展的前沿和尚未解決的一些問題.要讓學生了解20世紀天體物理學在理論上取得了兩項重要進展，一是建立了恒星的能源和演化理論，二是建立了標準大爆炸宇宙學模型[9].還要讓學生了解到“在我們‘大爆炸’（Big Bang）宇宙中像我們這樣的已知物質的能量只占總能量的5%，此外暗物質的能量占25%，暗能量則占70%.這是很奇怪的.什么是暗物質，我們不清楚，什么是暗能量，我們也不清楚……”“……了解暗物質，了解暗能量是21世紀物理學面臨的很大挑戰(zhàn)[10]”暗物質和暗能量的研究必將引起21世紀天體物理學的革命.

2.6 教學內(nèi)容貫穿對學生科學素質的培養(yǎng)

科研人員需要一種追求真理的熱情和激情，這是最根本的.如果科技工作者研究的第一動機不是為了追求真理，而是為了獎項、經(jīng)費，長期注重實用性和功利性，那么論文抄襲、學術腐敗等問題就難保不出現(xiàn)，更別說什么獲取諾貝爾獎了.美籍印度物理學家錢德拉塞卡獲1983年諾貝爾物理學獎的白矮星質量上限成果，曾兩次受到學術權威英國愛丁頓的封殺，但錢德拉塞卡卻仍然與愛丁頓保持友好的關系，因為，他們追求的是真理.發(fā)現(xiàn)天王星的威廉·赫歇爾磨制高精度望遠鏡鏡面時，為了追求高精度，每道工序中途還不能停頓，吃飯時由其妹妹卡羅琳·赫歇爾來喂，他們對科學的熱愛和癡迷精神值得我們學習.堪薩斯大學的天文學家Medvedev和Melott敢于懷疑6500萬年前生物滅絕的小行星撞擊的傳統(tǒng)觀點，認為地球上生命的衰落和繁盛可能與太陽系在銀河系中的運動周期存在著密切聯(lián)系[11].我們在教學過程中應始終貫穿科學精神和思想，培養(yǎng)學生懷疑批判、崇尚真理的品格，鼓勵敢于挑戰(zhàn)權威、敢于提出異議并想方設法去解決.

3 高校天文公選課仍需解決的問題

幾年來的天文教學實踐雖然取得了一定的成效，但還有一些問題尚需解決：一是由于選課人數(shù)太多，組織一次校園路邊天文觀星活動已是很不容易，到遠離城市的野外觀星組織起來更加困難，且只能是少數(shù)的學生參與.由于學校通常會考慮安全問題，不提倡組織大規(guī)模的集體外出活動，這也給觀星活動的開展設置了難題.二是由于工科院校學習和從事天文研究的教師很少，迫切需要邀請著名的天文學家進行專題講座，介紹當今天文學熱點問題和疑難問題.因此，天文師資的缺乏是開設好天文公選課的另一個問題.三是網(wǎng)上資源信息量大，但很零散，如何有效利用“宇宙驛站”以及其它各類天文教育資源，比如World Wide Telescope（WWT）、虛擬天文臺（China-VO）等的建設及完善有必要提到議事日程. ■

[1]胡中偉，蕭耐園.天文學教程[M].高等教育出版社，2003.12.

[2]美國國家研究理事會(NRC).新千年天文學和天體物理學[M].鄒振隆，胡景耀，譯.北京：國家天文臺，2001.

[3]Friedman H． The astronomer’s universe: stars, galaxies and cosmos[M]． London : Norton W W& Company, 1990．

[4]樊軍輝.對我國高校天文學選修課開設的思考[J].湖南師范大學教育科學學報，2009，8(5)：120-122.

[5]袁啟榮.高校天文選修課教學實踐中的困難和挑戰(zhàn)[J].北京師范大學學報(自然科學版)，2005，41(3)：233-235.

[6]趙娟.天文公共選修課教學的一點體會[J].北京師范大學學報(自然科學版)，2005，41(3)：247-248.

[7]張聞玉.古代天文歷法講座[M].廣西師范大學出版社，2008.1.

[8]李益均.常州天文“達人”的“追星”軌跡[N].常州晚報，2009-7-6，(A4).

[9]李宗偉，肖興華.天體物理學[M].高等教育出版社，2000.7.

[10]李政道.以天之語解物之道[J].物理，2008，37(12)：831-835.

[11]Medvedev M V, Melott A L． Do Extragalactic Cosmic Rays Induce Cycles in Fossil Diversity? [J]． Astrophysical Journal, 2007(2), 664: 879-889．

【責任編輯 潘琰佩】

New Teaching Methods Innovation on Public Course of College Astronomy

LI Feng1，ZHAO Bing-yan2
（1． School of Mathematics and Physics, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164；2． School of Physical Science and Technology, Yulin Normal University, Yulin, Guangxi 537000)

Based on the current status and teaching practice of the public course of college astronomy, new teaching method innovation are made on how to solve the contradiction between the content system and the interesting of college astronomy public course, on how to train interesting, passion on learning astronomy and scientific quality．

astronomy; astronomy education; public course of astronomy; new teaching methods innovatio

P1-4；G642.0

A

1004-4671（2014）02-0153-04

2014-01-02

李峰(1970～)，男，江蘇睢寧人，常州大學數(shù)理學院講師，碩士。研究方向：天體物理研究。