对我国高校天文学选修课开设的思考

樊军辉

摘要：天文学是自然科学六大基础学科之一，它推动了人类社会的进步和科技的发展。天文学对于提高民族素质、培养创新精神及科学的思维方法，建立正确的世界观、宇宙观方面有着不可替代的作用。普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学也具有重要的科学意义。发达国家及一些发展中国家的大学、中学都普遍开设了天文学课程。目前，我国高校纷纷开设天文学选修课，但我们应从开设天文公选课的教学对象、教学目标、教学内容、教学方法等多方面进行认真思考。研究天文教育的理念、师资队伍、教材建设，以及天文教育的硬件条件，使之能满足开好天文学选修课教学需求。

关键词：天文学；选修课；开设思考

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1671-6124(2009)03-0120-03

为加强大学生的科学素质、扩大学生的知识面，提高全民科学素养，使学生了解自然科学各个领域的发展历史、研究方法以及发展趋势，广州大学组织从事自然科学科研和教学的一线教师编写了《自然科学概要》，并在全校文科学生中开设此课程。笔者负责组织其中天文学内容的编写与教学，并在该课程开设方面进行了一些探讨。

一、天文学的重要地位及天文学选修课开设的意义

天文学是自然科学六大基础学科(数学、物理、化学、天文、地理、生物)之一，是一门最古老的、对人类文明有重大影响的学科。世界发达国家均把天文学看作与数理化学科同等重要，均把天文教育作为国民义务教育的—个重要组成部分。

同时，天文学又是一门崭新而特殊的学科。航天、气象观测等与天文学密切相关，它对国家科技发展与国家地位提升有重要作用。当今天文学的前沿集中了物理学、数学、化学、生命科学等各类学科，成为最活跃的、最富生命力的多学科交叉点。截止到目前有4次诺贝尔物理学奖颁给了天文领域的研究成果。放眼全球，几乎所有科学技术领先的发达国家都非常重视大学生的天文普及教育。发达国家以及一些发展中国家的中学与高校都普遍开设了天文学课程。美国国家天文学联盟副主席肯·威尔科克认为：“对于学生，天文学是检验他们一生对科学兴趣的最好方法。”在美国能授予各种天文学学位的院校有120多所，以天文学博士为最高学位的院校有40多所。美国政府在回归周期为76年的哈雷彗星回归的1985年制定了以提高国人科学素养为目标的长期科学技术教育计划——《2061计划》，这个计划涉及到许多有关天文教育的内容。美国人希望这项计划能从根本上提高国民的科学素养。美国将科技教育计划赋予天文学内涵显示了天文学在美国教育中的重要地位。

我国的天文研究和天文教育目前还比较薄弱，与发达国家相比差距很大，我国现有普通高校1600多所，在校大学生2000多万人，但设有天文系的大学仅有南京大学、北京大学、北京师范大学和中国科技大学4所高校。开设天文选修课的高等院校也仅50所左右。近年来，为了摆脱传统的封闭和狭窄的学科课程模式，以利于多学科课程的相互渗透，各大学纷纷开设公共选修课，而且大学公共选修课的教学内容和模式越来越受到教育界的重视。在这种大背景下，越来越多的高等院校主动将天文普及教育作为当代素质教育的重要内容，面向全体大学生开设天文选修课。高等院校的天文学教育，不仅担负着为我国天文研究工作培养后备人才的重任，也是提高大学生科学素养不可缺少的重要环节。天文学的基本概念和新的发现能激发人们刨根问底的科学激情，使人类对自己的本质及其在宇宙中的地位进行深入思考，帮助人们掌握科学的思维方法，树立正确的宇宙观。所以，普及天文学知识，是增强公众的科学意识、提高和改善人们科学素养的一条重要途径。普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学具有重要的科学意义。1999年8月18日，太阳系天体有近乎十字的位置排列，有些人却毫无根据地说“天体大十字是人类将有大劫难的征兆”。只要我们稍懂得一点天文知识就知道：“大十字”是行星运行遵循自然规律必然出现的天象，对地球不会有特殊影响。目前，城市中大多数中学生迷恋“生肖、星座与命运”的所谓对应关系，相关出版物越来越多，且正向农村学校涌入。这是对社会危害性很大的一种思潮，不及时改变这种现状的结果是严重的。“命运”与“星座”联系在一起是可笑的，其实，星座是天体在天球上的位置划分，并且也不是固定不变的，将“星座”与所谓人的“命运”联系起来毫无科学依据。

目前我国中小学没有开设天文学课程。多数大学生天文知识贫乏。许多学生不能辨认北斗星和北极星，不知道季节变更的原因，甚至对所谓人类“大劫难”的谣言将信将疑，热衷于占星学。因此，在目前的情况下，首先在高校给非天文专业学生补充一些天文知识不仅非常必要，而且势在必行。

二、天文公选课开设的思考

我校在全校文科学生中开设《自然科学概要》已有多年，其中天文学部分是学生最感兴趣的内容之一。开设中笔者注意了以下一些问题。

第一，授课内容的选择。选修课的授课学时少，天文学的范围很广，不可能深入地讲解天文学的各个细节，也不能涉及到复杂的理论推导和数学运算。我们主要系统地介绍天文学的主要概念，天文史上的重大事件和重要发现以及现代天文学成就。因此。我们的选择原则是：课程内容包括天文学基本知识框架，能反映现代天文学发展状况。

霍金教授被认为是20世纪仅次于爱因斯坦的杰出科学家，他关于宇宙起源和演化的理论我们也向学生作了简单的介绍。授课时我们还注重讲述中国对世界天文学的贡献。中国的古代天文学对世界天文做出的贡献是举世公认的。在观测方面：我国古代的观测多数带有皇家特色，因此有专门的人观测，观测连续性好，观测资料准确度高。中国关于天象的记载，如太阳黑子、超新星等，都是世界上最早的天象记录。如宋代所记录的至和元年(公元1054年)发生在金牛座的超新星，对恒星的演化以及超新星的研究提供了非常宝贵的资料。春秋战国时期，出现的三种主要宇宙理论，盖天说、浑天说和宣夜说体现了我国古代圣贤对宇宙看法的进步过程。通过讲述中国的悠久的天文历史，激发学生的自豪感和爱国热情，同时激起他们学习天文的兴趣。

第二，研讨教学方法。我们采用了多种教学方式，如传统授课模式与多媒体相结合的方法；概念图方法；讲座形式；问答形式；讨论形式等等。

教学中遇到的一些尚无明确答案的问题我们采用讨论的形式，让学生自己发表意见，看看自己的观点能否被现有的观测事实所接受，放飞学生的思维。结合天文学科的特点，我们也采取系列讲座的授课方式，将教学内容分为几个专题，各专题前后之间相互联系，又各自相对独立。每年都安排不同的教师进行专题讲座，这样能使学生了解更宽的天文知识及不同的天文研究领域。对于大型天文项目我们一般采用讲座的形式进行介绍。在问答式和讨论式教学方式中，我们通过不同的渠道了解学生“对于天文知道什么?想知道什么?有哪些感兴趣的问题?”学生普遍感兴趣的问题有：黑洞是什么?黑洞真

的存在吗?地外文明存在吗?宇宙是如何起源的?宇宙真的起源于大爆炸吗?季节是如何形成的?宇宙膨胀的证据是什么?太阳发光的机制是什么?还能燃烧多久?对不活跃的班级或提到的问题比较少的班级，就针对这些问题用“询问”的方式来了解学生的情况。问一个板书—个，这样就有了不少“问题”，然后展开来讲述。传统教学模式与多媒体相结合的方法还是我们采用得较多的教学方法，因此购买和制作了多媒体课件，以加强教学效果。

第三，作业布置与考核是教学过程的—个重要环节。课外作业是学生自主学习的重要形式之一，通过布置作业可以弥补授课学时的不足。我们采用的作业形式多种多样，如：一般的书面作业，对一个问题的思考，课外阅读材料，撰写小论文及心得体会，等等。对于小论文的作业，学生们总是会问要写多少字?笔者的回答是：“按照论文的形式，问题的难易程度，把事情交待清楚，有理有据，简洁明了，能使人一目了然，字数多少并不是关键。”同时特别强调，写论文要用自己的语言。不能从网络上下载抄袭。引用时一定要注明原文的出处。由此培养学生严谨的、实事求是的科学态度和高尚的学术品德。我们尝试过多种考核方式：课堂开、闭卷考试——传统考试模式；结业时要求学生结合自身专业和兴趣完成一篇与天文学有关的论文，根据论文评定成绩；开展分组竞赛，分组进行专题讨论等形式考察学生的理论知识和科学素质能力。每一种考核方式各有利弊，我们可根据具体情况选择合适的考核方式。

要开好天文学选修课，达到丰富学生天文知识，提高全民科学素质的教育目的，我们认为要解决的问题很多，主要有：如何定位教学目标?教学内容如何组织?要不要对全体非天文专业学生开设天文选修课(教学对象如何定位)?如何激发学生学习天文学的兴趣?选择怎样的教学模式和方法?如何开发和选择多媒体课件?怎样用互联网进行天文教学?怎样提高天文教育工作者的整体水平?如何开展天文课实践活动?如何改善教学条件?下面是对其中几个问题的一些思考。

其一，高校的天文学教育目标应有3个层次：一是天文知识普及教育。让学生了解天文学科知识的轮廓，客观地认识与我们生存密切相关的时间和宇宙空间。二是天文科学方法与精神的教育。介绍获得天文知识的方法与手段，帮助学生形成科学的、理性的思维方式。三是天文知识的系统教育及研究手段教育。使学生系统地掌握天文与天体物理的内容，并能进行相关的研究工作。因此，高校天文选修课的教学目标应该定位在第一和第二层次：通过天文选修课程的学习，使学生了解天文学的发展历史、研究领域和研究成果，知道一些天文学研究手段和某些热点研究领域的最新成就和进展，拓宽知识面，帮助和促进学生形成一种科学的、理性的思维方式。通过介绍天文学家的行为规范，培养学生克服困难的意志，提高学生学习的主动性和创新性。

其二，天文公选课应面向全体非天文专业学生开设，并应将选修课逐步开成限定选修课。作为六大基础学科之一的天文学我们任何人没有理由不去了解它的轮廓。在初高中没有给学生系统天文思想，因此，他们的天文知识零散而肤浅。大学阶段应是补充天文知识的最后时机，也是最佳时期。虽然我们现在还没有条件让所有学生都有这个机会，但我们应向这个目标努力。

其三，构建基础知识与时代气息相结合的教学内容。天文学是建立在观测基础上的一门学科，天文选修课教学一定要和科学研究的最新发展紧密结合起来，在搞好基础素质培养的同时，把新知识、新发现及时结合到教学中来，彻底改变按照一本教材，一味灌输的做法。根据不同的地区和不同的对象选择合适的教材，向学生全面、准确地介绍天文学的基本知识。选修课内容应有大学课程的层次，有丰富的内容和信息量，具有一定的深度，而不能开成科普讲座。由于面对的是天文知识缺乏的学生，在教学过程中应适当降低数理难度，既要注意知识的完整性、系统性，又要考虑各部分内容的相对独立性，使所有学生都感到学有所得，使所有学生学完这门选修课都能掌握天文学的一些基本知识。

其四，教学方法是教学是否有效的重要保证，因此，构建科学有效的教学方法就显得尤为重要。无论是传统教学方法还是现代教学方法，我们都要了解其优缺点，正确使用。因此，在天文公选课的教学过程中，要力争使传统教学方法和现代教学手段相结合。使用多媒体教学时，课件中应适当增加动画图像和音像资料，穿插天文事件和人物的逸闻趣事，使教学内容生动、形象。努力使教学内容深入浅出，使学生融会贯通天文学知识的全貌。

当前，无论是硬件条件还是软件条件都远远跟不上天文选修课的教学需求，如教师不够，没有合适的教材，实践场地及硬件设施奇缺。这些问题的解决，需要争取各方支持。

三、建议

目前全国各高等院校，尤其是师范院校纷纷开设天文学选修课，但面对天文知识奇缺的数量庞大的学生队伍。我们无论从天文教育的理念、师资队伍、教材建设，还是天文教育的硬件条件，都不能与之相适应，远不能满足开好天文学这门选修课教学需求。因此，提出如下建议：1)营造一个良好的天文学知识普及氛围。这方面应得到教育主管部门的大力支持，国家及地方天文学会经常定期举办天文学知识普及教育研讨会。在各高校及中学经常性地开展各种形式的天文学知识讲座。2)培养一支高素质的教师队伍。在目前这种形势下，应建立专门的为教师进行天文学知识培训的机构，补充极缺的天文学教师。3)建设一个功能强大的天文科普教育网站。这不仅对大学生有帮助，也让更多青少年有机会通过网络学习了解天文知识。4)编写一本好的教材。这里所说的“一本”并不是全国大一统的教材，而是根据不同的学校、不同的学生对象分地区编写，能反应现代科技的发展，具有较强的时代性、科学性、系统性和实践性。5)根据所选教材做一个好的课件。由于选修课时少，我们必需用最先进的教学手段，尽量将最多的信息传给学生，课件中尽量多采用图片。

由于我国天文普及教育起步晚，面临许多困难，但我们只要科学地组织且坚持不懈地努力，坚持做好以上“五个一”，我国高校的天文选修课开设及其天文学教育一定会卓有成效。