射电天文学课程教学方法改革初探

吴忠祖

射电天文学课程对非天文专业本科生来说相对陌生，其教学内容主要包括射电天文的基础知识，包括射电天文的概况、电磁波辐射及传播、电磁波的偏振、信号处理、天线的基本原理、接收机、射电天文干涉仪、射电天文的观测方法、射电连续谱的发射机制、星际空间的分子等。射电波本身是一种电磁波，在理论上与大学阶段的电磁学、电动力学有较好的结合。同时有很多在以前的课程中不曾涉及的内容，包括天体的研究，射电望远镜技术等，这为射电天文学的教学增加了难度。另一方面的困难是射电天文的科普设备较少，尽管我国有多个已建成或在建的大型射电望远镜，但是通常来说高校本科生接触这类设备的机会很少，甚至有很多学生都没有听说过射电望远镜。这都为射电天文学课程教学方法提出了更高的要求。

教学方法包括教师的教法（教授法）和学生的学法（学习方法）两大方面，是教授方法与学习方法的统一。教授法必须依据学习法，否则便会因缺乏针对性和可行性而不能有效地达到预期的目的，由于教师在教学过程中处于主导地位，所以教法处于主导地位。 现代教学方法的基本特征包括，一是教服务于学，重学甚于重教；二是学生主动地学，重视学生的主体作用，主动探究和发现知识；三是在“做”中学，重视体验的作用；四是合作中学，重视“学习共同体”的作用；五是教师的角色主要不是传授知识，而是学习的组织者，指导者和学习伙伴。现代教学方法，对增强教学效果将产生积极的促进作用。为此，在射电天文教学中应注意以下几个方面。

一、改进课堂教学

1.注重知识背景的引入，激发学生的学习兴趣。 射电天文学本身也是天文学的一个方向，由于我国大部分高中生并没有相关的课程，对天文学知识了解较少，甚至天文学背景为零。所以在射电天文教学中增加天文学的背景是非常必要的。天文学是一门观测科学，尤其是现代天文学诞生以来积累了大量的观测数据与图片、视频等。另外目前网络越来越普及，在网络中有大量丰富的知识，尤其是每个天文台的射电望远镜都有自己的网址，上面有各天文台以及射电望远镜各方面的信息。充分利用多媒体将天文的观测数据、图片、视频等与课件结合，能更好地激发学生的兴趣。

2.充分联系现有科学前沿实际以及天文学史的内容进行案例教学。案例就是关于实际事件的描述，通常是以一个决策人的视角来显现一个典型事件。例如在讲解大型射电望远镜的性能与科学研究概况的时候，可以选择某一个特定的望远镜，如目前单口径最大的射电望远镜—美国Arecibo射电望远镜，充分利用网络上的资源，以案例的形式，使学生充分了解这一类射电望远镜的特点及相应的射电天文知识。

在案例教学中应注意以下几个方面。1）学习者是案例教学的主体，教师的作用是组织课堂，引导讨论。学习者在讨论和教师的指导中学到知识，锻炼能力。 2）学习从事实出发，要求学习者真正从实际工作的角度来思考问题，使学习者感到上课不是一件轻松的事，必须全力以赴。 3）体现因材施教，看待和处理问题的方法是因人而异的。4）寓学习于讨论中，不单纯追求一种正确的答案，而是重视得出结论的思考过程。

3.设置学生参与环节，采用启发式互动式教学法。射电天文教学的目的不仅仅是让学生学会书本上的知识，还在于吸引学生将来从事这一领域的科学以及技术的研究，这也是我国围绕在建的大型射电望远镜如贵州平塘的500米口径射电望远镜（FAST）以及我国参与建设的世界平方公里射电干涉阵（SKA）每年都会举办射电天文暑期学校的原因。 基于以上的原因，射电天文更重要的是培养学生的参与意识，互动式教学可以很好地实现这一要求。教师在教学中应注意，1）树立开放的教学思想，教师与学习者的对话是一种商谈，在商谈中相互尊重彼此的个性，共同探讨未知领域，共同创生新的知识。 2）切实扮演好角色，教师不是传道者，而是组织者，把大家的积极性调动起来，打开每个人的智慧。3）建立良好的师生关系，教师要以人人平等的态度对待每一个学习者，充分了解、尊重、信任、理解学生，在学习研究中同学生建立合作的关系。4）提升自身素质和能力，包括丰富的社会知识和广博的专业知识，较高的课堂组织能力及沟通能力等。

二、加强课外实践教学

1909年杜威提出，科学教育不仅是让学生学习大量的知识，更重要的是学习科学研究的过程与方法，教学最重要的目的是培养学习者获取知识的能力。 射电天文学是一门实践学科，也是一门前沿学科，仅仅依靠传统教学，学习书本上的知识是远远不够的。应充分鼓励学生在课上及课下围绕某个问题展开讨论，这样既能培养学生的合作精神，也能培养学生实事求是的态度，积极进取的精神，克服困难的品质。射电天文专业以及科普设备都比较缺乏，目前只有国内各大天文台有相应的设备，一方面，教师应该鼓励有兴趣及有条件的学生积极寻找机会，到射电天文望远镜基地参观或者学习，如参加国家天文台或其他天文台每年组织的天文夏令营活动，或个人以旅游的形式去参观，另一方面，教师应该充分利用网络上的射电天文资料及数据开展一定的实践活动，比如国外望远镜对河外的很多射电源都有流量监测数据，可以组织学生来分析射电源的光变及周期等，进而通过查阅文献了解这些源的性质。

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