浅谈工科院校天文公共选修课的教学

2008 年 6 月第 3 期 　　　高教论坛 Higher Education Forum J un. 2008. No13 收稿日期 :2008 - 02 - 23 作者简介 :郑伟 (1972 - ) ,男 ,内蒙古凉城人 ,副教授 ,主要研 究方向为飞行器动力学、导航、制导与控制. 浅谈工科院校天文公共选修课的教学 郑　伟 ,闫　野 ,张士峰 (国防科技大学 　航天与材料工程学院 ,湖南 　长沙 　410073) 摘 　要 :天文学选修课对改善学生知识结构、加强综合素质培养有重要意义。论文针对工科院校的特点 ,归纳了天文学教学 的目的 ,提出了教学内容选择的思路 ,分析了在教学手段上需要注意的几个问题 ,并对教学中存在的问题和改进的措施提出 了自己的看法。 关键词 :公共选修课 ;天文学 ;工科院校 ;教学目的 ;教学内容 ;教学手段 中图分类号 : G642. 3 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :1671 - 9719 (2008) 03 - 0116 - 03 　　一、前言 天文学是自然科学的基础学科 ,在各个学科门 类中是最早产生的 ,在人类文明的产生与发展中产 生过重大影响。当前世界许多国家 ,特别是发达国 家 ,一般都在大学中开设天文选修课。而在我国 ,由 于受各方面因素的影响 ,天文选修课的开设还不普 遍。据统计 ,在各类高校中开设天文课的不超过 50 所 ,每年接受天文教育的在校大学生不超过万分之 五 [1 ] 。 为改善学生的知识结构 ,加强综合素质的培养 , 国防科技大学自 2001 年起开设《天文学基础》公共 选修课。截至 2006 年底 ,授课人数超过 6000 人 ,每 年开设 6～8 个班 ,学员选修率达 80 %以上 ,是全校 最受欢迎的选修课之一。 笔者负责该课程的建设和实际教学工作。在教 学中感到 ,必须针对学员的特点 ,从教学目的、教学 内容、教学手段等各个方面进行认真的考虑 ,才能达 到选修课开设的初衷。 　　二、天文选修课教学的目的 国防科技大学是以工科为主的综合性大学。针 对工科院校的特点 ,天文选修课教学的目的可以归 纳为以下四个方面 : 1. 普及天文知识 ,了解天文学研究的基本范畴 和学科前沿 ; 2. 建立初步的时空观 ,能解释由于太阳系内天 体运动而产生的天文现象 ; 3. 培养学生的科学素养 ,了解科学研究的一般 方法 ; 4. 帮助学生树立正确的世界观和方法论 ,初步 具有辨识伪科学和现代迷信的能力。 天文学是自然科学的六大基础学科之一 ,是学 生知识链中重要的一环。因此 ,知识的普及是这门 课的基础和首要目的。 时空观的建立对工科学生而言具有重要的意 义。虽然不同专业从不同的角度对时间、空间的概 念进行了解释 ,但只有从天文学的角度才能对时间、 空间、运动之间的关系有本质的把握。因此 ,这是工 科院校天文学选修课应该承担的责任。 自然科学是一个不断试错、不断证伪、不断修正 的过程 ,让学生做好对科学研究艰苦性的准备 ,提高 对所谓“重大发现”的警惕性 ,也是这门课的目的之 一。 目前各种伪科学和现代迷信在社会上泛滥 ,其 中一些还羼杂了一知半解的天文学知识 ,对大学生 极具迷惑性 ,如星座算命、生辰八字、宇宙末日等。 因此 ,在天文学教学中通过对一些典型案例的剖析 , 可以帮助学生树立正确的世界观和方法论 ,提高对 错误思想的免疫力。 　　三、天文选修课教学内容的选择 天文选修课的教学时数一般较少 ,多的为 36 学 时 ,少的只有 20 学时 (如国防科技大学) 。作为一门 古老而年轻的学科 ,天文学的内容十分丰富 ,讲什 么、讲到什么程度 ,就成为必须回答的问题。 首先 ,公共选修课不同于专业选修课 ,应使学生 对学科有整体的把握 ,而不能“只见树木 ,不见森 林”;但与此同时 ,公共选修课也不同于科普讲座 ,不 611 能只追求内容的宽泛和趣味性 ,还必须把基本的概 念和原理讲透 ,使学生能真正具有天文学的视野。 我们认为 ,天文选修课内容的选择要突出重点 , 注重实用 ,不涉及复杂的理论、方法 ,但又不停留在 一般现象的描述上 ,深入浅出 ,使学生知其然 ,更知 其所以然。为此在内容选择上我们把握了以下三个 要点 : 1. 以时空观作为贯穿课程内容的主线 为此需要重点讲解天球坐标、天体视运动、时间 与历法、天文观测、行星际探测、恒星演化、宇宙模型 等内容 ,特别是使学生对由于太阳系内天体运动而 产生的天文现象 (如月相、日月食、行星的留等) 能从 理论上进行解释。 2. 用“三个三部曲”统揽天文学研究的成就 所谓“三个三部曲”是王绶 Ρ 院士在“世纪之交 话天文”中提出的。天文研究的三部曲可分为“第谷 型”工作、“开普勒型”工作和“牛顿型”工作。“第谷 型”工作代表高精度的天文观测 ,“开普勒型”工作从 观测资料中总结、发现规律 ,而“牛顿型”工作需要提 出理论 ,对观测事实进行完满的解释。在行星、恒星 和星系三个不同层次的成就 ,都可以总结为这三部 曲工作。 在有限的时间内 ,利用“三个三部曲”统揽天文 学研究的成就 ,纲举目张 ,有利于学生的理解和掌 握。 3. 把科学素养的培养渗透到日常授课环节 科学思想与科学方法的传播是公共选修课教学 的重要目的。天文学的发展包含了人类探索宇宙的 经验与教训 ,是培养学生科学素养的好材料。因此 在日常授课环节 ,穿插科学史、科学方法的介绍对于 启迪学生的科学思维具有重要意义。比如在介绍中 国古代天文学的发展时 ,向学生指出中国古代天文 学与政治、社会的密切关系 ,并分析这种关系对科学 发展的利弊 ;在介绍脉冲星发现的过程时 ,与学生探 讨科学发现的偶然性与必然性的关系。这些内容并 非授课重点 ,但结合知识传授来探讨科学思想与方 法有助于在潜移默化中培养学生的科学精神。 　　四、天文选修课的教学手段 作为一门公共选修课 ,大部分同学在课程中不 会投入大量的时间和精力。因此 ,通过有效的教学 手段充分发挥课堂教学的效益就尤为重要。 1. 合理应用多媒体手段 天文学课程中涉及到大量的时间、空间关系。 如恒星时、真太阳时、平太阳时等时间系统及相互关 系 ,地方时与地理经度的相互关系 ,各种坐标系的关 系 ,天体周日视运动与相对恒星背景运动的关系 ,天 赤道、白道与黄道的关系等。这些关系用传统的教 学手段很难在短时间内让学生理解、掌握 ,而利用多 媒体手段 ,包括多媒体课件、视频、自编软件、共享软 件等 ,通过形象的图形、动画则可以大大增强表现 力。[2 ] 但是 ,任何一种教学手段都有其固有的局限性。 在计算公式推导、物理概念分析等方面 ,使用板更 能条理清晰 ,集中学生注意力 ,加强学生的理解和记 忆。另外 ,必须牢记多媒体只是一种“辅助”手段 ,教 师的讲解才是课堂的主体 ,决不能用视频录像来代 替授课。 2. 结合航天最新成就 天文学是航天技术的基础 ,但航天上的成就对 天文的促进作用也十分显著。由于授课教师都从事 航天领域的研究工作 ,对这方面的进展较为熟悉 ,因 此在授课过程中穿插对载人航天计划、星际探测计 划、天文观测卫星等情况的介绍 ,使学生了解到最新 的科技动态 ,并启发学生思考科学理论和技术进步 的关系。 3. 注重知识性与趣味性的结合 趣味性是激发学生学习兴趣的重要手段 ,我们 对此十分重视。每次课 ,我们都要介绍一段与授课 内容相关的名人名言。在讲课过程中 ,力求把科学 和人文相结合 ,大量穿插#词# ,从天文学的角度去 审视文学作品。在讲日、月、行星的视运动时 ,介绍 了夏商周断代工程中“天再旦”和武王伐纣日期的确 定 ,使学生对天体运行的规律性有更深入的认识。 这些内容对于调节课堂气氛、激发学生兴趣起到了 重要作用 ,也受到学生的普遍欢迎。 4. 鼓励学生参与 ,加强师生互动 学生的参与和互动是教学效果的重要保证。为 此 ,在课堂上 ,注重启发式教学 ,尽可能引导学生思 考 ;在课下 ,鼓励学生撰写课外论文、开发教学软件 , 培养初步的科学研究能力 ;在平时 ,通过校园网上的 网络教学平台 ,及时答疑解惑 ,加强师生之间的沟通 和联系。 这其中 ,激发课外研究热情十分重要。例如 ,行 星相对恒星背景的运动及与周日视运动的关系是教 学中的难点。为此 ,在课堂讲授的基础上 ,布置学生 自行编制行星视运动软件。基于各自的理解 ,不同 学生从不同视角进行编制 ,但都能显示行星的逆行 与出现的机理 ,达到了教学目的。 　　五、结束语 本校在天文公共选修课的教学已经有六年之 久 ,虽然通过不断的摸索总结了一些经验 ,但与学生 求知的热情相比 ,教学效果远远不能称之为满意 ,仍 面临一些急待解决的问题。比如 :由于条件所限 ,无 法开展户外天文观测活动 ;教学时数与教学内容的 711 矛盾突出 ,需要对授课内容的组织进一步优化 ;合理 的成绩评价有待进一步摸索等。目前 ,中国 HOU ( Hands - On U niverse)计划已经启动 ,如何把 远程天文教育引入教学 ,共享国内外的各种联网望 远镜和数据信息软件资源 ,弥补教学手段的不足 ,也 是需要进一步考虑的问题。 参 　考 　文 　献 : [1 ]杨大卫. 大力开展天文教学研究[J ] . 北京师范大学学报 (自然科学版) ,2005 ,41 (3) :238 - 240. [2 ]郑伟 ,鄢小清 ,周伯昭. 浅谈本科生公共选修课的教学 [J ] . 高等教育研究学报 , 2003 , 26 (1) :36 - 37. (责任编辑 :吕建萍) A Discussion on Common Optional Course Education of Astronomy in Engineering Institutes ZH EN G Wei YAN Ye ZHAN G Shi - feng (College of Aerospace and Material Engineering , National U niversity of Defense Technology , Changsha 410073 , China) Abstract :Astronomy education plays a good role in improving knowledge st ructure and boosting integrated capability. Based on the characteristic of engineering institutes , the paper concludes the teaching objectives of ast ronomy and put forward the selec2 ting reasons in teaching content s. Then the teaching means and betterment measures are discussed. Key words :common optional course ; ast ronomy ; engineering institutes ; teaching objective ; teaching content s ; teaching means (上接第 94 页) Cultivation of Innovative Talents in Local College by Undergraduate Course Graduation Thesis ( Design) OU Chun - yan , L I Si - dong , YAN G Lei (College of Science , Guangdong Ocean University , Zhanjiang 524088 , China) Abstract : The motion mechanism for cultivation of innovative talent s is studied , followed as : taking the scientific research topic as the center , designing the appropriate research experiment s , the student s participate positively by the undergraduate course graduation thesis (design) , the teachers inst ruct multi - levelly them by grades. Through near 3 years practice , it is p roved successful. It already improved student’s comprehensive quality , also improved the young teacher’s scientific research quality and local college’s scientific research level. Key words : undergraduate course graduation thesis (design) ; research experiment s ; innovative talent s (上接第 109 页) The Ability and its Cultivation of Creating Calisthenics for Undergraduates in Major of P. E. C H EN Feng - zhen (College of Sport s and Health Care , Guangxi University for Nationalities , Nangning 530006 , China) Abstract : With lot of reading literatures and teaching and training , the author of this paper has an integrated analysis on the a2 bility and it s cultivation of creating calisthenics for undergraduates in major of P. E. . It shows that with methods of studying and accumulating theory , learning and mastering basic motion , selecting and tasting music , improving the harmony of technical motion and paying attention to the age and characteristics of the creating object s it can improve the ability of creating calisthen2 ics for undergraduates in major of P. E. Key words : major of P. E. ; undergraduate ; create ; calisthenics ; cultivate 811