用星星裝點(diǎn)中小學(xué)課堂

陳鵬飛

2021年7月17日，全球規(guī)模最大的天文館——上海天文館正式開館，成為市民的“新晉網(wǎng)紅打卡點(diǎn)”。其實(shí)在7月10日天文館的壓力測試中，民眾對天文的熱情已顯露無遺：18萬人參與搶票，3000張入場券瞬間被搶光，導(dǎo)致預(yù)約平臺(tái)崩潰。中小學(xué)生及民眾對天文的熱情與癡迷，讓我這位從事天文學(xué)研究已經(jīng)25年的教師感慨萬千?；厥?0多年前，改革開放的春天到來后，人們普遍懷有科技強(qiáng)國的理想，南京大學(xué)天文系的高考分?jǐn)?shù)線在全校所有專業(yè)中的排位數(shù)一數(shù)二?？墒窃谥笙喈?dāng)長一段時(shí)期內(nèi)，金融和信息技術(shù)等專業(yè)成為新寵，天文學(xué)招生境遇頗為冷清。

值得欣慰的是，在過去的十余年里，報(bào)考天文學(xué)的學(xué)生人數(shù)節(jié)節(jié)攀升。這首先得益于我國百姓生活水平不斷提高，更多父母愿意支持子女選擇自己喜歡并擅長的專業(yè)。另外一方面，也得益于我國天文事業(yè)的迅猛發(fā)展。在天文觀測能力方面，從探月工程到火星計(jì)劃天問一號(hào)，從探測暗物質(zhì)的悟空衛(wèi)星到探測黑洞的慧眼衛(wèi)星，從觀測天體光譜的郭守敬望遠(yuǎn)鏡到探測脈沖星的中國天眼，中國大地上發(fā)射了一顆顆衛(wèi)星、建起了一臺(tái)臺(tái)世界級(jí)望遠(yuǎn)鏡。我國天文界研究碩果累累，不斷取得眾多原創(chuàng)性成果。我國天文同行發(fā)表的文章數(shù)在2010年不到美國的20%，而去年已經(jīng)達(dá)到美國的40%，位居世界第二。更為重要的是，我國天文學(xué)術(shù)文章的質(zhì)量穩(wěn)步上升。在2010年發(fā)表的文章中，我國的文章平均被引用次數(shù)只有美國同行的一半左右，而在2020年發(fā)表的文章中，中美兩國文章的平均被引用次數(shù)幾乎相同。

與此形成鮮明對比的是，我國中小學(xué)教育系統(tǒng)中一直未設(shè)置天文課程，也未能系統(tǒng)地傳授天文知識(shí)。在小學(xué)階段，少之又少的天文知識(shí)被安排在科學(xué)課程中;在初中階段，有限的天文知識(shí)被安排在地理課程中。這讓很多學(xué)生對天文知識(shí)不甚了解，有不少大學(xué)生誤以為夏天比冬天炎熱的原因是地球距離太陽更近。此外，這種課程安排方式讓不少人對天文學(xué)科產(chǎn)生了誤解，很多天文專業(yè)的學(xué)生都有被問及天氣預(yù)報(bào)的尷尬經(jīng)歷。早在十多年前，天文界的同行就曾呼吁在中小學(xué)階段開設(shè)天文課程，系統(tǒng)講授天文知識(shí)和研究方法。很可惜這個(gè)愿景一直沒有實(shí)現(xiàn)，原因有多方面：有人覺得中小學(xué)課程已經(jīng)很多了，再增設(shè)天文課程會(huì)加重學(xué)生的負(fù)擔(dān);有人覺得天文學(xué)一直處于活躍的發(fā)展中，其結(jié)論被不斷修正、推翻，天文教材可能需要不斷更新，不像數(shù)理化等學(xué)科講授的是數(shù)百年沉淀而來的知識(shí)。筆者認(rèn)為這兩種反對聲音都沒有太強(qiáng)的說服力。關(guān)于前者，其實(shí)決定中小學(xué)生負(fù)擔(dān)輕重的不是課程的多寡，當(dāng)下學(xué)生負(fù)擔(dān)重的根本原因是教育資源過度集中導(dǎo)致的“內(nèi)卷化”。關(guān)于后者，天文學(xué)雖然發(fā)展迅猛，很多知識(shí)都在不斷更新迭代，但仍然有很多知識(shí)已經(jīng)成為經(jīng)典，可以作為每個(gè)人都需要知道的常識(shí)來傳授，尤其是天文學(xué)獨(dú)特的研究方法，可以激發(fā)青少年的創(chuàng)新能力。況且，知識(shí)的不斷更新不但不是缺點(diǎn)，反而有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，讓學(xué)生明白：科學(xué)不是真理本身，而是追求并無限接近真理的過程。因此，筆者非常贊成在中小學(xué)單獨(dú)設(shè)立天文課程。

天文學(xué)容易激發(fā)青少年的好奇心和對未知世界的探索精神。迢迢銀河給我們帶來許多美麗的傳說和動(dòng)人的詩篇，深邃星空總是讓人遐想、癡迷。在交通技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，人們可以輕松游遍地球村的七大洲四大洋，而太空依然是我們大多數(shù)人無法企及的未知世界，那里正是我們的想象可以肆意馳騁的空間?？梢姷挠钪嬗袛?shù)千億個(gè)星系，每個(gè)星系又有數(shù)千億顆恒星，我們生活的美麗星球在宇宙中只是滄海一粟。浩瀚太空中有瑰麗的星云，有優(yōu)美的星系，有神奇的黑洞。這些大自然不朽的杰作是青少年喜歡科學(xué)的第一驅(qū)動(dòng)力，是他們夢想啟航的港灣。

天文學(xué)適合培養(yǎng)青少年正確的宇宙觀。“我們從哪里來，要到哪里去”是人類思考了幾千年的基本問題。而天文學(xué)正是把這些問題從抽象的哲學(xué)層次具象到科學(xué)層次的探索研究。萬物皆有生死，不僅僅是人類，天體也是如此。看那燦爛的星空，年老的恒星正在死去，年輕的恒星正在誕生，千億顆星辰繪就了宇宙生生不息的畫卷，精彩如我們生活的世界。正是恒星的死亡孕育了更多恒星的誕生，創(chuàng)造了人體所需的各種元素，讓智慧生命得以存在并繁衍。

天文學(xué)適合培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維。和其他學(xué)科相比，天文學(xué)的研究對象只可遠(yuǎn)觀不可觸碰，通過觀測所能得到的信息非常有限。在這種情況下進(jìn)行研究非常需要發(fā)揮人的聰明才智和奇思妙想。從地心說到日心說，從牛頓力學(xué)到愛因斯坦相對論，還有暗物質(zhì)和暗能量的發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)的每一次進(jìn)步都是人類智慧的高度體現(xiàn)，其中涉及的推理演繹等邏輯思維無不是創(chuàng)新思維教育的絕佳教材，是各行各業(yè)在追求創(chuàng)新時(shí)可參考的范例，能夠給人以妙不可言的啟迪。

天文學(xué)是中小學(xué)知識(shí)體系中不可或缺的一部分。筆者一向認(rèn)為：任何學(xué)科都不是獨(dú)立存在的。天文學(xué)和數(shù)理化地生甚至語文，你中有我、我中有你，傳授知識(shí)不能將這些學(xué)科完全獨(dú)立開來，應(yīng)把它們當(dāng)作一個(gè)有機(jī)整體來安排課程內(nèi)容。以六年級(jí)的文言文“兩小兒辯日”為例，一個(gè)小孩說太陽早上離我們近，一個(gè)小孩說太陽中午離我們近，各自的理由看似還非常充分，連大圣人孔子也不知如何裁斷。老師在講授時(shí)會(huì)告訴學(xué)生這篇文章說明兩個(gè)道理：一是從不同的角度看問題會(huì)得出不同的結(jié)論，二是小孩敢于質(zhì)疑，孔子敢于承認(rèn)自己的無知，都值得我們學(xué)習(xí)。這兩點(diǎn)誠然不錯(cuò)，但學(xué)生們學(xué)完之后還是一頭霧水：這兩個(gè)結(jié)論不可能都對，那么這兩個(gè)小孩到底誰對誰錯(cuò)？即使其中一個(gè)結(jié)論是對的，他的推理又是否正確？這些其實(shí)都是當(dāng)初學(xué)了這篇課文之后困擾筆者好多年的問題。如果在學(xué)生們學(xué)了這篇文言文之后不久，有天文或科學(xué)課程講授地球自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)的規(guī)律，甚至帶著學(xué)生們用小孔成像的方法測量一下太陽在早晨看起來是不是真的比中午大，不但能解決學(xué)生的困擾，也能培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)踐來尋找真知的能力。

從教以來，筆者多次到全國各地為中小學(xué)生和市民作天文科普報(bào)告，深切體會(huì)到青少年和市民對天文學(xué)的熱情。今年負(fù)責(zé)南京大學(xué)在四川省招生的老師也向?qū)W校天文學(xué)院反映：他們在招生過程中遇到很多學(xué)生咨詢天文專業(yè)，希望我們派老師去成都的中學(xué)作科普報(bào)告。作為一名天文學(xué)教育工作者，筆者也非常欣喜地看到越來越多的中小學(xué)正在開設(shè)天文選修課。事實(shí)證明，這些課程的設(shè)置不但不會(huì)加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)，反而可以激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，讓他們在探索漆黑的夜空中變得更加陽光。

需要指出的是，雖然筆者一直呼吁教育部門鼓勵(lì)并支持更多的中小學(xué)開設(shè)天文課程，但是我也注意到一些中小學(xué)的鋪張浪費(fèi)現(xiàn)象，他們花了數(shù)萬乃至十幾萬元的經(jīng)費(fèi)去建造一個(gè)幾乎不使用的天文觀測圓頂。其實(shí)，對很多學(xué)校而言，只需要花幾千元錢買架科普望遠(yuǎn)鏡就足夠了。

用星星裝點(diǎn)中小學(xué)課堂，帶著學(xué)生們仰望星空吧！老師的境界有多高，學(xué)生們的視野就有多廣，他們在未來就能走多遠(yuǎn)。

（作者系南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授）