樊軍輝

摘要：天文學是自然科學六大基礎(chǔ)學科之一，它推動了人類社會的進步和科技的發(fā)展。天文學對于提高民族素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神及科學的思維方法，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、反對偽科學也具有重要的科學意義。發(fā)達國家及一些發(fā)展中國家的大學、中學都普遍開設(shè)了天文學課程。目前，我國高校紛紛開設(shè)天文學選修課，但我們應(yīng)從開設(shè)天文公選課的教學對象、教學目標、教學內(nèi)容、教學方法等多方面進行認真思考。研究天文教育的理念、師資隊伍、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選修課教學需求。

關(guān)鍵詞：天文學；選修課；開設(shè)思考

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

為加強大學生的科學素質(zhì)、擴大學生的知識面，提高全民科學素養(yǎng)，使學生了解自然科學各個領(lǐng)域的發(fā)展歷史、研究方法以及發(fā)展趨勢，廣州大學組織從事自然科學科研和教學的一線教師編寫了《自然科學概要》，并在全校文科學生中開設(shè)此課程。筆者負責組織其中天文學內(nèi)容的編寫與教學，并在該課程開設(shè)方面進行了一些探討。

一、天文學的重要地位及天文學選修課開設(shè)的意義

天文學是自然科學六大基礎(chǔ)學科(數(shù)學、物理、化學、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科。世界發(fā)達國家均把天文學看作與數(shù)理化學科同等重要，均把天文教育作為國民義務(wù)教育的—個重要組成部分。

同時，天文學又是一門嶄新而特殊的學科。航天、氣象觀測等與天文學密切相關(guān)，它對國家科技發(fā)展與國家地位提升有重要作用。當今天文學的前沿集中了物理學、數(shù)學、化學、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。截止到目前有4次諾貝爾物理學獎頒給了天文領(lǐng)域的研究成果。放眼全球，幾乎所有科學技術(shù)領(lǐng)先的發(fā)達國家都非常重視大學生的天文普及教育。發(fā)達國家以及一些發(fā)展中國家的中學與高校都普遍開設(shè)了天文學課程。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?！痹诿绹苁谟韪鞣N天文學學位的院校有120多所，以天文學博士為最高學位的院校有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素養(yǎng)為目標的長期科學技術(shù)教育計劃——《2061計劃》，這個計劃涉及到許多有關(guān)天文教育的內(nèi)容。美國人希望這項計劃能從根本上提高國民的科學素養(yǎng)。美國將科技教育計劃賦予天文學內(nèi)涵顯示了天文學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)達國家相比差距很大，我國現(xiàn)有普通高校1600多所，在校大學生2000多萬人，但設(shè)有天文系的大學僅有南京大學、北京大學、北京師范大學和中國科技大學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)的封閉和狹窄的學科課程模式，以利于多學科課程的相互滲透，各大學紛紛開設(shè)公共選修課，而且大學公共選修課的教學內(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代素質(zhì)教育的重要內(nèi)容，面向全體大學生開設(shè)天文選修課。高等院校的天文學教育，不僅擔負著為我國天文研究工作培養(yǎng)后備人才的重任，也是提高大學生科學素養(yǎng)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。天文學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激情，使人類對自己的本質(zhì)及其在宇宙中的地位進行深入思考，幫助人們掌握科學的思維方法，樹立正確的宇宙觀。所以，普及天文學知識，是增強公眾的科學意識、提高和改善人們科學素養(yǎng)的一條重要途徑。普及天文知識，對破除迷信、反對偽科學具有重要的科學意義。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天文知識就知道：“大十字”是行星運行遵循自然規(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)中學生迷戀“生肖、星座與命運”的所謂對應(yīng)關(guān)系，相關(guān)出版物越來越多，且正向農(nóng)村學校涌入。這是對社會危害性很大的一種思潮，不及時改變這種現(xiàn)狀的結(jié)果是嚴重的。“命運”與“星座”聯(lián)系在一起是可笑的，其實，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”聯(lián)系起來毫無科學依據(jù)。

目前我國中小學沒有開設(shè)天文學課程。多數(shù)大學生天文知識貧乏。許多學生不能辨認北斗星和北極星，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。因此，在目前的情況下，首先在高校給非天文專業(yè)學生補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

我校在全校文科學生中開設(shè)《自然科學概要》已有多年，其中天文學部分是學生最感興趣的內(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。選修課的授課學時少，天文學的范圍很廣，不可能深入地講解天文學的各個細節(jié)，也不能涉及到復(fù)雜的理論推導和數(shù)學運算。我們主要系統(tǒng)地介紹天文學的主要概念，天文史上的重大事件和重要發(fā)現(xiàn)以及現(xiàn)代天文學成就。因此。我們的選擇原則是：課程內(nèi)容包括天文學基本知識框架，能反映現(xiàn)代天文學發(fā)展狀況。

霍金教授被認為是20世紀僅次于愛因斯坦的杰出科學家，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。授課時我們還注重講述中國對世界天文學的貢獻。中國的古代天文學對世界天文做出的貢獻是舉世公認的。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步過程。通過講述中國的悠久的天文歷史，激發(fā)學生的自豪感和愛國熱情，同時激起他們學習天文的興趣。

第二，研討教學方法。我們采用了多種教學方式，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，讓學生自己發(fā)表意見，看看自己的觀點能否被現(xiàn)有的觀測事實所接受，放飛學生的思維。結(jié)合天文學科的特點，我們也采取系列講座的授課方式，將教學內(nèi)容分為幾個專題，各專題前后之間相互聯(lián)系，又各自相對獨立。每年都安排不同的教師進行專題講座，這樣能使學生了解更寬的天文知識及不同的天文研究領(lǐng)域。對于大型天文項目我們一般采用講座的形式進行介紹。在問答式和討論式教學方式中，我們通過不同的渠道了解學生“對于天文知道什么?想知道什么?有哪些感興趣的問題?”學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”的方式來了解學生的情況。問一個板書—個，這樣就有了不少“問題”，然后展開來講述。傳統(tǒng)教學模式與多媒體相結(jié)合的方法還是我們采用得較多的教學方法，因此購買和制作了多媒體課件，以加強教學效果。

第三，作業(yè)布置與考核是教學過程的—個重要環(huán)節(jié)。課外作業(yè)是學生自主學習的重要形式之一，通過布置作業(yè)可以彌補授課學時的不足。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，字數(shù)多少并不是關(guān)鍵?！蓖瑫r特別強調(diào)，寫論文要用自己的語言。不能從網(wǎng)絡(luò)上下載抄襲。引用時一定要注明原文的出處。由此培養(yǎng)學生嚴謹?shù)?、實事求是的科學態(tài)度和高尚的學術(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)時要求學生結(jié)合自身專業(yè)和興趣完成一篇與天文學有關(guān)的論文，根據(jù)論文評定成績；開展分組競賽，分組進行專題討論等形式考察學生的理論知識和科學素質(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。

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

其一，高校的天文學教育目標應(yīng)有3個層次：一是天文知識普及教育。讓學生了解天文學科知識的輪廓，客觀地認識與我們生存密切相關(guān)的時間和宇宙空間。二是天文科學方法與精神的教育。介紹獲得天文知識的方法與手段，幫助學生形成科學的、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。使學生系統(tǒng)地掌握天文與天體物理的內(nèi)容，并能進行相關(guān)的研究工作。因此，高校天文選修課的教學目標應(yīng)該定位在第一和第二層次：通過天文選修課程的學習，使學生了解天文學的發(fā)展歷史、研究領(lǐng)域和研究成果，知道一些天文學研究手段和某些熱點研究領(lǐng)域的最新成就和進展，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。通過介紹天文學家的行為規(guī)范，培養(yǎng)學生克服困難的意志，提高學生學習的主動性和創(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)學科之一的天文學我們?nèi)魏稳藳]有理由不去了解它的輪廓。在初高中沒有給學生系統(tǒng)天文思想，因此，他們的天文知識零散而膚淺。大學階段應(yīng)是補充天文知識的最后時機，也是最佳時期。雖然我們現(xiàn)在還沒有條件讓所有學生都有這個機會，但我們應(yīng)向這個目標努力。

其三，構(gòu)建基礎(chǔ)知識與時代氣息相結(jié)合的教學內(nèi)容。天文學是建立在觀測基礎(chǔ)上的一門學科，天文選修課教學一定要和科學研究的最新發(fā)展緊密結(jié)合起來，在搞好基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)的同時，把新知識、新發(fā)現(xiàn)及時結(jié)合到教學中來，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、準確地介紹天文學的基本知識。選修課內(nèi)容應(yīng)有大學課程的層次，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生，在教學過程中應(yīng)適當降低數(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)容的相對獨立性，使所有學生都感到學有所得，使所有學生學完這門選修課都能掌握天文學的一些基本知識。

其四，教學方法是教學是否有效的重要保證，因此，構(gòu)建科學有效的教學方法就顯得尤為重要。無論是傳統(tǒng)教學方法還是現(xiàn)代教學方法，我們都要了解其優(yōu)缺點，正確使用。因此，在天文公選課的教學過程中，要力爭使傳統(tǒng)教學方法和現(xiàn)代教學手段相結(jié)合。使用多媒體教學時，課件中應(yīng)適當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，使教學內(nèi)容生動、形象。努力使教學內(nèi)容深入淺出，使學生融會貫通天文學知識的全貌。

當前，無論是硬件條件還是軟件條件都遠遠跟不上天文選修課的教學需求，如教師不夠，沒有合適的教材，實踐場地及硬件設(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)天文學選修課，但面對天文知識奇缺的數(shù)量龐大的學生隊伍。我們無論從天文教育的理念、師資隊伍、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)，遠不能滿足開好天文學這門選修課教學需求。因此，提出如下建議：1)營造一個良好的天文學知識普及氛圍。這方面應(yīng)得到教育主管部門的大力支持，國家及地方天文學會經(jīng)常定期舉辦天文學知識普及教育研討會。在各高校及中學經(jīng)常性地開展各種形式的天文學知識講座。2)培養(yǎng)一支高素質(zhì)的教師隊伍。在目前這種形勢下，應(yīng)建立專門的為教師進行天文學知識培訓的機構(gòu)，補充極缺的天文學教師。3)建設(shè)一個功能強大的天文科普教育網(wǎng)站。這不僅對大學生有幫助，也讓更多青少年有機會通過網(wǎng)絡(luò)學習了解天文知識。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)不同的學校、不同的學生對象分地區(qū)編寫，能反應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，具有較強的時代性、科學性、系統(tǒng)性和實踐性。5)根據(jù)所選教材做一個好的課件。由于選修課時少，我們必需用最先進的教學手段，盡量將最多的信息傳給學生，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，但我們只要科學地組織且堅持不懈地努力，堅持做好以上“五個一”，我國高校的天文選修課開設(shè)及其天文學教育一定會卓有成效。