天文学是伴随着人类文明产生最早的学科之一, 近代科学也是以天文学革命为开端的。在现代科学体系中, 天文学被列为六大基础科学之一, 天文学教育在一个国家和民族的发展和普及, 对国民素质的提高、科学技术的发展都有非常重要的影响。
在我国, 开设天文学课程的高校占各类高校的比例不超过3%, 每年接受天文教育的在校大学生只占总人数的万分之五左右。原因是多方面的, 其中两个重要因素是缺乏对天文学教育作用的认识和缺少开设该课程的经验。因此, 我们先简要分析开展天文学教育的必要性;并在此基础上, 重点介绍本校开设天文学选修课的一些成功经验。
1 开展天文学教育的必要性
1.1 学生需要天文学知识
人有别于其他动物的重要标志之一就是有思维活动, 人的思维活动必然涉及到他们所处的环境, 包括宇宙环境。物理学家爱因斯坦曾说过, 对自然界“神秘而和谐”的探索和理解是他“永恒的欲望”。
在校大学生对天文学知识的需求情况如何呢?我们采用问卷调查的形式进行了研究。笔者共发放问卷1000份, 收回有效问卷975份, 被试学生来自我校六个学院的十五专业。调查结果表明, 有81.5%的学生希望选修天文学课程。对于学生目前获取天文学信息的途径, 我们让学生在以下8种途径中进行多项选择: (1) 电视; (2) 报刊杂志; (3) 天文科普书籍; (4) 专题报告; (5) 天文展览; (6) 科技影片; (7) 天文科普网络资源; (8) 天文观测活动。通过调查发现, 使用过小于或等于2种途径的学生占40%, 使用过3种途径的占35%, 使用过4种途径的占20%, 使用过6种或6种以上的学生只有5%, 绝大多数学生是在收看电视或科技电影中了解天文学信息的。上述调查结果表明, 大部分学生很希望了解天文学知识, 但目前获得信息的途径较少。
进一步调查学生感兴趣的天文学知识, 主要包含了以下几个方面: (1) 小行星、彗星会撞击地球吗? (2) 火星上有生命吗? (3) UFO是什么?地外文明存在吗? (4) 太阳系是如何起源的?太阳的命运如何? (5) 黑洞是什么样的? (6) 宇宙是如何产生的?归宿又如何? (7) 公历和阴历是怎么来的? (8) 人造天体的知识 (9) 星座的来源和它所蕴含的秘密 (10) 流星和流星雨以及日月食等。该调查结果可以为我们取舍课程内容时提供参考。
对上述调查结果进一步分析, 大学生对天文学知识的的需要或渴求是人类探索自然的本能欲望使然, 这种渴求也促使人们不断去探索宇宙、认知自然。因此, 高校应提供更多的途径, 使学生有更多的机会去了解我们赖以生存的宇宙。
2 天文学自身的教育功能
天文学作为六大基础学科之一, 对培养学生强烈的求知欲望、探索精神和科学的思维能力, 帮助他们认识人类在自然界中的地位, 树立正确的世界观都极为重要。在本文中, 我们主要针对天文学自身蕴涵的教育功能做简要的阐述。
2.1 高尚品格的教育
首先, 天文学中包含了很多天文学家不畏权威, 勇于探索的事例。如布鲁诺、伽利略等在教会的迫害下, 坚持捍卫真理, 这些都是对学生进行思想教育的宝贵资源。其次, 中国、古希腊和古阿拉伯人所创造的天文学成就是人类天文学发展史上的第一次辉煌, 这部分可以作为对学生进行爱国主义教育的素材。另外, 由于天文学是一门观测的科学, 观测的长期性和集体协作精神必不可少。长期性的要求对于培养学生的意志力、艰苦性具有很重要的作用。此外, 天文观测往往需要两个或两个以上的人共同完成, 在这样的活动中, 有利于培养学生的集体观念和与他人协作的精神。
2.2 思维能力的培养
(1) 创新的能力。天文学研究的动力和源泉在于人类对未知世界的好奇心和探索欲望。天文学发展的历史就是一部人类知识不断被创造和升华的历史。从哥白尼到爱因斯坦, 人类认识宇宙的几次飞跃都深刻地证明了这一点。可以说, 创新性思维是整个天文学研究的核心和关键。学生在学习天文学时, 经历人类探索宇宙时的创新思维过程, 有利于提高其自身的思维能力。
(2) 归纳和演绎的能力。从众多事物和现象中发掘其共同特性和本质内涵, 是天文学研究的重要方法之一 (如开普勒通过大量观察数据总结出行星运行的规律等) , 这种方法是建立在归纳能力的基础上的。然后, 由归纳出的经验规律推知背后的物理原理 (如历史上海王星、中子星和黑洞的预言与发现等) , 这是演绎能力的体现。天文学的这种研究方法, 有利于培养学生的归纳和演绎能力。
2.3 实践能力的培养
天文学本身是一门观测科学, 人们不可能直接通过触摸来了解天体的特征及天象演变, 必须利用肉眼或借助天文望远镜来观察、获得感性知识。在天文学的观测中, 一方面使学生掌握了第一手的研究资料, 另一方面也培养了学生的的观察能力。而观察能力的提高对科学素养的培养和形成具有非常重要的意义。另外, 天文活动中还有许多动手实践的内容, 如天文望远镜的装卸和操作等, 在这些实践过程中, 学生必须通过反复的思考、学习和操作, 才能将设想变成现实。动手能力对当今学生来说是较欠缺的, 而这又是将理论应用于实践的重要途径之一。
3 高校开展天文学教育的探索
3.1 大学开展天文学教育的形式
在教师、物质资源比较匮乏的情况下, 开设天文学必修课存在一定的困难, 因此, 我们要采用比较灵活的形式。以下有一些可供参考的方式: (1) 选修课模式。有条件的学校, 如拥有天文学专业的教师, 可根据实际情况, 开设天文学选修课。 (2) 讲座模式。对于教师较缺乏的学校, 可不定期的聘请一些从事天文学研究的专业人员到学校做讲座。 (3) 天文学兴趣小组。如果上述两种方式实行起来有一定的困难, 也可在学生中组织一些天文学兴趣小组, 让学生通过网络、书籍、报刊等途径收集天文资料, 再通过学校的科技展板展示, 为全校学生提供更多了解天文学信息的平台。
3.2 高校开设天文学选修课的可能性
天文学课程的开设要依托于一定的院系。目前, 我国开设天文学课程的几所院校, 除南京大学有独立的天文学系科外, 大都从属于物理系。在学校不具备专业天文学教师的情况下, 物理系的教师可以承担一定层次的天文类课程。首先, 物理学和天文学相互渗透, 当前天体物理学的研究已经成为最活跃的自然科学研究领域之一。其次, 物理系有一定的师资力量, 为开设天文学选修课提供了可能与保障。另外, 在物理系教师开设天文学选修课, 可以让学生结合物理学规律来解决一些天体物理问题。使学生参与基础物理学研究的领域更加广泛, 也可以为我国天文学事业培养后继人才。
4 我校开设天文学选修课的探索
目前, 对于普及天文学教育, 开设选修课是一种比较快速、有效的方式。笔者结合本校开设天文学选修课的经验, 谈一些体会。
4.1 教学目标的确定
我们应根据授课对象的特点来设置教学目标。我校天文选修课的授课对象是全校本科学生, 他们的专业分散, 大部分是大学二年级的学生, 数理基础较差。并且他们已有的天文知识十分零散和肤浅, 仅局限于天文史话和一些科幻故事等。
根据学生的实际情况, 我们将目标定位如下:通过本课程的学习, 一方面使学生了解天文学的一些基本知识和研究方法, 拓宽学生知识面, 帮助和促进学生形成一种科学的、理性的思维方式;另一方面使学生了解某些热点研究领域的最新成就和进展, 从而激发其对天文学的求知热情和探索兴趣。
4.2 教学内容的取舍
天文知识纷繁复杂, 全部介绍课时不允许, 学生接受起来也存在一定的困难。因此, 我们以两条主线来展开教学内容:天文观测和恒星演化。因为这两部分发展得较为成熟, 同时也是学习其他相关内容的基础。在重点介绍天文学基础知识的同时, 我们还有选择地吸收了一些天文学研究的最新成果, 在拓宽学生的知识面的同时, 提高学生学习的兴趣。
在实际教学过程中, 我们也特别注重教学内容的趣味性, 常常插入一些名人轶事、历史典故等。对于活跃课堂气氛, 集中学生的注意力起了很大的作用。另外, 在教学过程中介绍一些天文学的发展史, 包括一些重要天文学成果的产生背景和天文学家的科学态度、研究思路以及方法, 对培养学生的思维能力可以起到潜移默化的作用。
4.3 教学方法及考核方式的选择
在实际教学过程中, 我们采用了多媒体教学方式。多媒体教学一方面可以容纳大量的资料, 另一方面可以展示很多绚丽的天文图片, 给予学生视觉的震撼, 提高其进一步学习的兴趣。大约每6个课时我们插入50分钟左右的与天文学有关的视频内容。在课余时间, 我们还组织学生进行天文观测如星座的辨认、星空的欣赏、夜间野外方向判定、流星雨观测和大行星观测等, 提高学生对天文学的兴趣, 培养其观察能力。
天文学选修课的考核不宜采用闭卷考试的方式, 我们采用了撰写小论文、开卷和天文知识竞答等方式。天文学小论文学生可以针对比较感兴趣的内容, 发表各自的看法。这样的方式既利于引导学生深入了解天文学知识, 又利于培养学生收集资料的能力, 以及信息处理的能力。
学生希望了解天文学, 天文学自身也蕴涵了丰富的教育价值。我们有义务在大学阶段提供更多的平台, 使学生有更多的机会了解天文学。但由于教学资源的限制等, 要高校开设天文学课程面临着各种困难, 我们只有多借鉴, 敢于探索创新, 才能走出一条适合自身发展的道路。
摘要：我国高校学生接受天文学教育的比例较小, 两个重要原因是缺乏对天文学教育功能的认识和缺少开设该课程的经验。本文针对这两个方面, 从学生的需要和天文学自身的教育功能来阐述开展天文教育的必要性;并在此基础上, 重点介绍本校开设天文学选修课的一些成功经验。
关键词：天文学教育,必要性,开展形式
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