天文学是自然科学的6大基础学科.是人类在认识大自然的过程中最早发展起来的两门学科(另一门为医学)之一.
“黑洞”、“N维度空间”这些近代科学词汇使学生充满了好奇心和学习的欲望;同时,“星座”、“占星术”等容易迷惑人的“边缘”知识,也让许多学生“无所适从”———信还是不信?它们算是科学吗?天文学的神秘、高深吸引着学生们的眼球,需要为他们答疑解惑,需要从科学普及和为社会服务的角度开展天文学的普及工作.
1、情况介绍
最早在我校开设天文知识基础的公共选修课是基于两个原因.一个是学生的要求;另一个是学校为了丰富教学层次、拓宽学生知识面和提高学生学习兴趣而要求教师开设各类公共选修课.是学生素质教育的需求,也是学校教学层面拓展、更新的需要.而10年的教学经历告诉我们,它更是社会进步、发展的需求.
1.1学生类型
天文知识基础课程适用于所有的学生.从2003年开始我校开设天文学公选课,几乎每届学生我们都会做关于课程的“问卷调查”.通过分析发现,此课程对两类人群应该是更加适合.一个是好奇心很强,对天文学知识充满神秘感的男生群体;另一个就是对理科知识有“偏见”,但是对所谓的“星座知识(科学)”盲目相信的文史类女生群体.
1.2上课人数和方式的变化
最早的选课人数为30人,选课时发现很快就选满了.后来发展到60人、100人、120人最多时150人.从学生的兴趣和生源来看,10年的经验告诉我们学生对天文学是很喜欢的.目前选课人数为100人,笔者认为理想状况为50人.上课方式,开始时比较古板,后来发现学生更喜欢图片、动画、视频等.学生普遍对天文观测有很强烈的期待,天文学也是一门实践性很强的学科.
为此,学校增加了实践(观测)类课时,目前课时数是26(理论)+6(实践).
1.3课程内容的变化
2003年时,国内开 设天 文学课程的 高校 很少,当时笔者只有两份参考资料,一份是读大学时《普通天文学》的教材(油印版)和笔记,另一份是上海天文台网站上的天文学入门课程.针对一般大学生的天文学课程,讲什么内容?程度如何?“科普”的东西对他们会是“小儿科”;“专业”估计听不懂.
从兴趣出发,会使得课程失去生命力;对天文学进行系统性的讲授,一是课时不允许、二是也会把许多学生“讲跑”.所以关于上课内容,我们有一个渐近的过程.
1.4教材的选择
开始时没有教材,只能是根据基础性的天文学知识和互联网上的天文学“事件”来制作课件.逐渐地在课件的基础上写出教案,最后整理成文.2008年与清华大学出版社合作,出版了《天文知识基础》(1版).由于比较受欢迎,在2013年初我们就又出了《天文知识基础》(2版).在编写教材和讲课的过程中,笔者最大的体会是,关于天文学方面的教材、图书,呈现出一种“哑铃”状分布.
很科普一类的,被学生们戏称为“小儿科”的图书很多,一直都是在讲太阳光芒万丈、星星闪闪亮,似乎科普作家的知识更新还不及当代的青少年;另一类就是讲恒星演化理论、双星能量交换机制等的天文学专业书籍.层次在两者之间的很少!我们编写的《天文知识基础》一书,很想去填补这个空白.
1.5目的和意义
从高层次来说,对学生进行素质教育、开拓视野、提高文化素养.本课程达到的具体效果,包含了以下几点:
(1)满足学生选修课学分的需求.这一目的看来是完全达到了,天文学课是学校最早开设并一直人气很旺的几门选修课之一.
(2)普及天文学知识.上课过程中,发现学生中大概有1/3的人分不清方向(东南西北),天文学起码可以教会他们辨别方向和更好地认识季节.
(3)提高学生的学习兴趣.我们有6个课时实践课,参与的学生都很兴奋,感觉很开眼界.
(4)引导和丰富学生社团的工作.学生社团“鱼目混珠”,而且开展的活动也不是很吸引人,作为课程的延伸,学校成立了“天文爱好者协会”,经常组织讲座、图片展览、知识竞赛、出外观测、参观等.
(5)有一定的社会辐射作用.报社、电视台经常就科学和日常生活的问题来学校做专门的采访.关于日全食,日本大地震、核辐射,转基因食品等做过许多次节目.都体现了课程的社会辐射作用.
2、课程的具体实施
2.1课程的具体形式
开始是纯讲课的方式进行教学,逐步发展为课堂授课、观看视频、动画和课外观察、观测等多种方式.目前课时是20(理论讲授)+6(相关视频播放)+6(野外的观察),也就是每两个课时的理论课讲授之后,穿插进一次相关视频或是野外的观察(测).
2.2课堂讲授的内容
课堂讲授的内容突出了3大方面.即最基本的天文学知识、天文学前沿知识和吸引大众眼球的知识等.用天文学基础知识作为课程的骨干,起到串联内容的作用.比如,天文学学科介绍、天文学研究对象的介绍(地月系、太阳系、银河系、河外星系等)、天文学现状和研究历史等等,大约占到课程内容的1/3.对天文学前沿知识进行“重点”介绍,用了最少1/3的时间详细地、系统性地、专业性地介绍诸如“黑洞”、“活动星系核”能源机制、“外星人(UFO)”探索之类的知识.并要求和鼓励学生们自己去搜索感兴趣的知识.
余下的内容采取“讲故事”、开讨论课的形式介绍“星座”、“占星术”,同时引导学生们对流星(雨)、彗星、极光,更重要的是对认识星空、确定方位等日常生活联系密切的知识产生兴趣.
2.3教材的选用
天文学的内容极其丰富,很难在一个学期的课程安排中讲完整.我们采取的措施是,课堂讲授结合课下学生自己阅读,再加上给学生布置业余时间需要完成的任务.比如,第一次课的作业,就是要求学生针对教材的目录,选择自己“喜欢的”内容.以便于有重点地讲解.
再如,学习了星座和星空的知识后,要求学生自己去观察星空,然后绘制主要的星座和自己的星座(黄道十二宫),并要求他们发挥想象力,自己“创造”星座(虽然开始时很不理想,许多同学都创造的是“三角座”.但经过启发都变得效果很好).所以,教材可以广泛一点,可以和学生一起在其中“挑选”.
2.4对教师的“要求”
许多高校开设天文学选修课的教师,并非是“科班”出身,没有天文学的“背景”.但是,他们都具有对天文学强烈的兴趣和很扎实的数学、物理基础.针对授课的对象和教师的具体授课条件,选择授课的形式、方法和内容.笔者的体会是不一定(也不可能)要面面俱到,而且,有些知识和内容还要充分发挥学生的作用.因为,许多学生是真正的天文爱好者,他的天文学知识很可能不亚于你.
所以,教师在不断自我提高的基础上,应多发挥学生、社团(天文协会)、视频、天文教学软件等的作用,充分调动各方面的积极性.
3、建议
(1)课时数
我们认为50左右的课时最好,其中要有1/3的实践环节.若没有条件,最少也要安排我们目前的课时数(20+6+6).
(2)对教师要求
能有专业的天文学教师最好.据笔者所知,90%的高校没有这个条件,但起码是合格的“天文爱好者”.笔者在上课时就遇到过多位学生,他们的天文学知识是很丰富的.
(3)教材和上课内容
这方面的教材基本没有.关于天文学的书籍很多,但浅到小学生、娃娃的读物,深到只有专业人士才能看懂.从2003年一直到2008年我们是用课件和给学生抄笔记.从2008年,我们开始和清华大学出版社合作,出版了《天文知识基础》———你想知道的天文学,目前已经是第2版了,自信此书可以作为天文学选修课的教材使用.上课内容可以根据自己的情况和特点设置.
但是,需要注意系统性、连贯性,更要强调学生们的兴趣和知识面的拓宽.比如,关于宇宙学的知识、宇宙大爆炸等等,可以针对学生的层次做不同的讲解.对文史类的学生讲故事、对理工类的学生讲现象、对物理系的学生讲原理.
(4)培训和提高
非天文学科班出身的教师,讲授天文学的课程的确很难.建议多关注天文学的发展,多留意各种介绍天文知识的平台,比如天文学、宇宙学的相关报道和网站.也可以利用好清华大学出版社这样一个平台,每年为全国的高校培训讲授天文学选修课的教师提供教材、课件,以便更好地讲授天文学的选修课.
(5)服务社会
虽然“2012年世界末日”已经离去,俄罗斯小行星“撞击”事件已经成为过往,但是社会对天文学的兴趣是有增无减.“嫦娥二号”、美国的宇宙探测计划等,都在极大地吸引着人们的眼球.我们提出两点希望和建议:第一,从国家和教育部的角度出发,增加科普活动资金和人力的投入,多支持科普方面的研究工作.
比如,设置科普专项研究课题、资金支持科普读物(教材)出版、定期举办科普宣传人员全国或是分省、地区的培训等等;第二,关于天文学的课程应该走出高校,开设到一般大众之中,更多地登上诸如“民众大讲台”之类的舞台,让“星座文化”、“占星术”等容易困惑人的边缘知识更少地出现在人们的视野中,为提高民众的整体科学素质尽力、服务.
参考文献：
[1] 姚建明.天文知识基础[M].2版.北京:清华大学出版社,2013.
[2] 程民治,朱爱国,王向贤.A.S.爱丁顿:卓著的天文学家和理论物理学家[J].物理与工程,2011,21(3):26-30.
