引言
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,发达国家及一些发展中国家的中学与高校也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”[1]。
我国的天文教育目前很薄弱,与发达国家相比差距很大。我国现有高校3152所,在校生超过2000万,其中高职高专1281所,开设天文选修课的高职院校不到20所[2]。近几年一些高校纷纷开设天文公选课,但目前高职院校中开设天文选修课的仍是凤毛麟角,多数学生天文地理知识贫乏。例如,许多学生不能辨认北斗星、不知道四季更替的原因,或热心于“占星学”,相信网上传播的带有迷信色彩的信息。因此在高职院校中开设天文选修课,普及天文学知识,不仅非常必要,而且势在必行。
我院在校学生有1200余人。自2003年开设“趣味天文”第二课堂,2009年起开设“星空探秘”公选课。至今已运行天文公选课4个学期,选课人数累计198人。随着教学实践的深入,我们不断总结经验改进教学,将天文公选课开成学生喜闻乐见的一门课程。本文分析了天文选修课的必要性,结合近年来我校教学经验体会,介绍我院天文公选课的实施。探讨天文教育的特征、模式、选修课所面临问题及其对策。
1.天文选修课的必要性
人类有别于其他动物的重要标志之一是有思维活动,人的思维活动涉及到其所处环境,包括宇宙环境。高职院校的天文教育,是提高学生科学素养不可或缺的重要环节。天文领域的相关知识和新的发现,能激发学生的科学热情,帮助学生掌握科学思维方法,树立正确的宇宙观。
在高职学生中普及天文知识,对破除迷信、反对伪科学具有重要意义。天文是研究天上发生的现象的学问,而很多迷信也恰恰来源于“天上”。例如,很多学生迷恋“生肖、星座与命运”的所谓对应关系,社会上一度有许多出版物,对这一不科学的论调起了推波助澜的作用,相信所谓“生肖”的因果对应的思潮,对社会良性发展危害性很大。天文知识的普及,正是让学生知晓正确的天文知识、树立正确人生观和科学思考方法、破除迷信和伪科学的有力武器。
大量调查数据的分析,说明学生需要天文知识。公选课实施以来,针对天文公选课,我们进行了连续多个学期的问卷调查。累计发出问卷198份,收回182份。被试学生涵盖高职生和中职生,来自4个学院的9个专业,其中3个文科或艺术类专业。
结果表明,有89%的学生希望学习天文知识。对于学生获取天文学信息的途径,我们让学生在以下6种途径中进行多项选择:⑴多媒体网络⑵电视⑶报刊杂志⑷科普书⑸科普展览或天文馆⑹课外活动。统计显示,使用过小于或等于2种途径的学生占46%,使用过3种途径的占23%,4种途径的占15%,5种或以上的途径的仅占2%,其中绝大多数人是由网络或电视中了解天文信息的。上述结果说明,绝大多数学生很希望了解天文知识,但是获得天文知识信息的途径还很少。问卷中还设计了少量天文基本常识题,从答卷结果看,学生的天文知识很肤浅而零散。
关于学生对天文知识的兴趣点,问卷结果显示了以下几个方面:星座与人生、外星人与UFO、流星及日月食、小行星撞地球、黑洞。
表1是学生回答的选课动机统计表(问卷为多项选择)。可以看出,多数学生的选课动机是积极的。学生希望拓展知识面和提高素质,但也有部分学生的选课目的是为修够学分,其部分原因是可供选择的选修课数量尚不多。
综上可见,高职学生的天文基本常识还很欠缺,他们对天文知识是渴求的,这种渴求正是探索宇宙和认识自然的原动力。因此在高职院校中很有必要提供途径,使学生有机会了解和学习天文知识。
2.天文选修课的教学实践
2.1教学目标的研究与确定
学校应根据学生特点来设置教学目标,这个原则对于选修课更为重要[3]。我院天文选修的授课对象是全院学生,他们专业分散,大部分是二年级学生,五年制高职生约占60%的比例。学生数理基础很差,已有的天文知识很零散且肤浅,基本知识往往局限于一些科技史话或科幻故事等。
根据学生情况,参照其他院校的经验,我们将天文选修课的教学目标定位于:通过本课程的学习,一方面了解一些天文常识和前人的研究历程,拓宽知识面,帮助学生形成较科学的理性思维习惯。另一方面使学生了解天文新成就和进展,激发他们对天文的兴趣。
2.2教学内容的取舍
鉴于选修课的特点和我们的现有条件,我们首先明确一个主导思想:打破纷繁复杂的天文知识体系,根据既定教学目标制订教学内容。经过多学期教学探索,筛选出一些重要的、有趣味性的、适合我校实际情况的内容,重构成为天文选修课的授课内容。制订教学内容时我们设计了两条主线,一是天文现象与天文观测,因为这是天文理论与实践的基础,而且从现象入手的教学更容易为学生所接受。二是天文新成果,介绍一些天文研究最新成果,经常结合媒体报道的科技新闻,以通俗易懂的方式引入相应天文知识或常识,拓宽学生知识面的同时,提高学生的学习兴趣。
教学内容的选取上,我们特别注意了教学内容的趣味性[4]。例如,第二课的题目是“从干支纪年谈起——天文简史”,最后一课“外星人存在吗——探索地外文明”,题目吸引了学生的兴趣。课堂教学中,我们一般选择有趣的事例或经典故事引入教学内容。还利用一些名人轶事、历史典故等,活跃课堂气氛,集中学生注意力[5][6]。另外,教学中还介绍一些科技发展史,一些重要天文成果产生的背景,对学生的思维习惯和能力起到潜移默化的培养作用[7]。
天文公选课没有合适的教材,课题组开发编纂了讲义。内容源于相关图书资料、天文馆资料、图片、官方网站资料、有关科技新闻等。网络资源中有极多可以利用的素材,但也需要花很大精力去选取和浓缩。讲义涉及经典核心知识、历史、研究方法、趣味实验、天文新发现等。教学内容动态变化,紧跟科技发展形势,也是教学内容之一大特点。
2.3教学方法的研究
按照天文选修课的特点,本课特别适合采用活动教学、案例教学和多媒体教学。我们在教学中大量采用多媒体教学方式。多媒体教学手段可以
容纳大量知识信息,另一方面还可以展示丰富的、多彩绚丽的天文图片和视频内容。除此之外,还利用多种教学形式,如主题讨论、室外观测、器材及星图使用、观测记录讲评等,多样的课堂形式和大量的信息交流,活跃课堂气氛,学生在活动中既学习了知识,又提高的思维水平。
比如在第一次课上,教师引导做一个有趣的假想“旅行”[8]:多媒体课件演示,从教室出发,由近及远渐渐远离地面、地球、地月系、太阳系、银河系…,直至“宇宙边缘”。这个假想的旅行,展示了宇宙之大而给学生以震撼,学生正确认识了我们人类在宇宙中的地位,同时又进一步提高学习兴趣。这个“开篇”为学生所喜闻乐见,也得到很多教师的好评。
作为天文类课程的重要环节,实地观测是必不可少的。借助逐步完善的观测条件,我们组织学生进行天文观测。利用不同的学期时段所发生的天象,布置和指导学生完成定期和不定期的观测与记录[9]。这些活动有:课程前4周的月相观察和记录;星图的使用练习;夜晚辨认识别星座和认星;二分二至午时太阳高度角的测量;赤道仪和折射镜的使用等。这些活动往往联系着诸多知识、历史神话、常识等,活动使学生拓展了知识、开阔了心胸、陶冶了情操、锻炼了能力。
2.4考核方法的探索
选修课的考核类型一般为考查。经过近几年的教学实践,我们总结了一套适应天文选修课的考核方法。
根据天文选修课程特点,本课不宜闭卷考试。我们采用观测天象记录、知识竞赛、讨论天文新发现、撰写小论文等方式,考核学生对天文选修课的掌握程度。例如在2010年,结合科技新闻“发现最年轻的黑洞”的讨论题,学生写出自己的看法或深度解读,经过查找资料和讨论,评出单元成绩,每个学生都不觉得是在考试,但是掌握了科技新知识。在结课考核的学生论文要求时,学生往往很关心如何要求论文的字数,我们对字数的要求很宽泛,字数不做特别要求,重在论文质量。规定学生可以针对其所感兴趣的内容(天文范畴),发表自己的看法,写出自己的认识或观点,不能抄袭或下载,引用文献要注明出处等。这样的要求下,学生能够发挥出主观能动性,写出言之有物、观点明晰的小论文。培养了他们实事求是的科学态度和严肃认真的治学精神。
3.若干思考
在高职院校中开设天文选修课,是普及天文知识的一种很有效的方式。天文学是对人类文明影响最大的学科之一,天文学与社会政治、宗教、文化、艺术等领域也有久远的关系。天文学的基本知识,对于当代大学生,无论将来从事何种职业,都是值得学习的。
通过对天文学基本知识的学习和观测活动,可以使高职院校学生获得关于天体和宇宙的各种知识,科学地认识宇宙,了解人类生存的宇宙环境和探索宇宙的科学方法,从而开阔学生的视野,树立正确的世界观和人生观,提高科学素质和综合知识水平。
3.1授课内容与方式
天文选修课的授课内容可以包括:天文学简史、认识四季星空、天球坐标系、天体测量概述、太阳及行星系统、恒星和星系、现代宇宙学知识。实践部分包括:普通天文望远镜基本知识、星座辨认、大行星的观测、河外星系观测、彗星及其它天象观测、简易天文望远镜的制作知识等。根据学生学习情况和教学条件的配备,可以对以上内容进行一定的取舍。
针对该课程知识性强,与其它学科的交叉、综合性强,学生好奇性强的特点,理论部分采用课堂讲座方式为主、学生讨论为辅的开放式教学模式。实践部分可适时做基本观测实习,或针对当时特殊天文现象,组织观测活动,丰富和活跃学生学习内容。
3.2天文选修课的实施效果
通过调查问卷,我们要求学生评价课程对自己的“作用”和学习“收获”。表2显示了学生对天文选修课的基本评价。认为天文选修课“有用”和“有收获”的都占到90%以上。
3.3存在的问题与建议
在高职院校开设天文选修课是一项新的教改实验,尚有以下问题要解决:如何定位教学目标、教学内容的组织、平衡教学内容的系统性与趣味性、课外作业内容问题、网络资源的利用、实践活动内容的设置、观测器材购置。
天文选修课的目的应该是:通过选修课学习,了解天文发展历史、天文发现方法和成果,拓宽知识面,帮助学生形成一种科学的、理性的思维方式,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。
课外作业的选取对学生学习效果影响颇大。作业形式可以是:对某一问题的思考、课外阅读后的课堂讨论、小论文、观察记录、观测数据计算推演。研究和布置的作业要保护学生的学习积极性和热情,进一步引发其探索兴趣。
在教学中发现,文科生的感悟和追求与理科生有所不同。他们在知识的本体之外,更侧重天文奥秘中蕴含着的人类思想的美丽,更善于理解星语、品位内涵,悟出做人的道理,自我培养净化的心灵。我们不妨将他们的这一学习特点和感悟,引入到天文选修课目标中,使理科学生具有更高人文素质。
[参考文献]
[1]樊军辉.对我国高校天文学选修课开设的思考[J].湖南师范大学教育科学学报.2009(5)
[2]李华南.普通高校天文公选课的构建[J].沈阳教育学院学报.2008(10)
[3]赵娟.天文公共选修课教学的一点体会[J].北京师范大学学报(自然科学版).2005(6)
[4]叶壬癸.天文知识选讲[M] .科学出版社.2002.4
[5]王玉民.星座世界[M] .辽宁教育出版社.2008.7
[6]www.chinahou.org
[7]【美】卡尔·萨根著.李元等译.宇宙[M] .吉林人民出版社.1998.10
[8]苏宜.天文学新概论(第二版)[M] .华中科技大学出版社.2002.2
[9]北京天文馆.天文爱好者合订本[J] .2008,2009,2010