鐘克友,王蕾迪
(華南農業(yè)大學農學院,廣東 廣州 510640)
星空總是以其無與倫比的浩瀚、深邃、美麗及神秘激起人類永恒遐想?!吧现煳?,下知地理”常用來形容一個人的知識廣博。“井蛙不可語海,夏蟲不可語冰”,天文學從時間和空間兩個維度超越一般人的想象,開闊人的視野和思維。
通識選修課,是高校課程體系中的重要組成部分,它既是高校深化教學改革的產物,也是踐行通才教育理念的重要途徑。對于促進文理交叉滲透、拓展學生的知識領域、完善學生的知識與智能結構、增強學生的社會適應力等方面有重要作用[1]。
天文學是自然科學的基礎學科之一,既是一門古老的學科,也是一門年輕的學科,在長期發(fā)展的歷史進程中,始終處于自然科學前沿,直到今天它仍然充滿青春活力。天文學的每一次重大突破都對人類文明、現(xiàn)代尖端科學技術有著重大而深刻的影響。自20世紀70年代至今,先后有11個項目17位天文學家因為在天文學方面的卓越貢獻而獲得諾貝爾物理學獎[2]。幾乎所有發(fā)達國家都十分重視大學生的天文素質教育,學生也對天文學有興趣。在西方,很多大學生唯一選修的自然科學課程就是天文學[1]。
天文學與人文科學有關。中國是一個文明古國,古文獻中有很多天文、天象記錄和歷法知識。歷法的編排以天文學上晝夜交替、月相變化、季節(jié)更替為依據(jù),與星體的運動相關。歷法編排既要符合天象,又要符合人們的生活習慣,還要指導農業(yè)生產,因而歷代各國統(tǒng)治者都把歷法的改革看成國家的大事對待。通過歷法學習可知道節(jié)氣與節(jié)日的由來,并知道怎樣尊重民俗和自然規(guī)律[3]。
以華南農業(yè)大學為例。它是所以農業(yè)科學、生命科學為優(yōu)勢,農、林、理、經、管、法、藝等多學科協(xié)調發(fā)展的綜合性大學。學校學科門類齊全,有101個本科專業(yè),截至2021年10月,有全日制在本科生近4萬余人[2]。學校一直沒有開設天文學方面的通識選修課,這種現(xiàn)象應該有一定的普遍性,因為在中國只有少數(shù)大學設有天文專業(yè),而天文學專業(yè)相對來說是比較冷門的、小眾的專業(yè),對于大多數(shù)沒有天文專業(yè)的大學來說,開設天文學通識選修課的最大障礙是沒有相應的師資力量。
筆者通過三年多的教學實踐,發(fā)現(xiàn)學生基本可分為兩類。一類是少數(shù)學生對天文學知識有濃厚的興趣,強烈的好奇心,天文基礎知識扎實,有一定的天文觀測實踐經驗,熱愛星空攝影,多是學校天文協(xié)會的會員,有意思的是,這些同學在其他學科方面也很優(yōu)秀。
另一類,占絕大多數(shù),對天文知識的了解基本是空白的,用他們自己的話說是“天文小白”。不知道月相的變化規(guī)律,不知道下弦月與上弦月有什么區(qū)別,出現(xiàn)在什么時候;雖然經常說農歷新年,但不知道農歷與陰歷和陽歷是怎么回事,不知道陽歷和陰歷各有什么長處,多數(shù)人以為農歷就是陰歷;雖然聽說過星座這個名詞,但很多人不知道星座到底是什么東西,從來沒有實際觀看過任何一個星座;知道滿天繁星,但說不出任何一個明星的名字,從來沒有實際觀看過北斗七星、牛郎星、織女星、天津四、軒轅十四、天狼星、大角星等,根本不知道獵戶座、雙子座、處女座等星座在哪里,有的同學甚至不知道東西南北[3]。
更深層次的知識,比如,天文學家是如何研究遙遠的天體的?天上的星星是什么東西?為什么會閃閃發(fā)光?星星為什么會有不同的光色?星星是如何形成的?太陽是不是星星?有沒有上帝?如果沒有上帝,宇宙萬物是如何來的?如何看宇宙大爆炸理論?等等,絕大多數(shù)同學所知甚少。
天文學知識內容繁多,有的也很深奧[4],如何選擇教學內容是很重要的環(huán)節(jié)。太淺顯了,學生覺得沒學到知識,沒意思,過深了又會學不下去,失去興趣。選修課的重要特點是機動靈活,既要注重知識性、科學性,又要注重趣味性,引起學生的興趣,難度要適中,學生經過努力可以學得下去,有所收獲,有獲得感。這樣的選修課才能有學生來選[4]。
(1)天文歷法。針對很多學生認為天文學知識與自己關系不大,不知道陰歷和陽歷各有什么優(yōu)點,不知道農歷與陰歷關系,選擇講解天文歷法,結合中國詩詞文化中大量與月亮有關的詩詞,講解月相的變化規(guī)律,陰歷的優(yōu)點。
(2)星座與天球坐標。絕大多數(shù)學生,尤其是女生對星座感興趣,選擇講解星座文化知識,并加入天球坐標,四季星空,中國的星空文化等,這也是天文學重要的基礎知識。
(3)星光的秘密。天文學家正是通過對光的研究獲取天體的各種信息。各種各樣的光,黑體輻射規(guī)律,星光光譜等知識,有難度,但必須要講。
(4)星際介質和星云。這是容易被忽略的內容,也是一般學生不了解的部分。各種各樣的星云是形成恒星的材料,也是宇宙星空風景最精華的部分。
(5)走近上帝。太陽對于地球文明來講,是上帝般的存在,是老天爺。是一般人熟悉而又陌生的天體。太陽就是一顆最普通的星星,了解太陽就是了解天上無數(shù)星星。
(6)恒星的演化。在了解太陽的基礎上,順理成章系統(tǒng)講解各類恒星的演化,是課程的重點內容,既具科學性又具趣味性。
(7)來自星星的你。恒星與元素的合成,宇宙萬物皆是星塵。
(8)宇宙大爆炸理論。水到渠成,講述宇宙萬物的來源。
以哈勃空間望遠鏡為代表的大量天文望遠鏡成功研制和應用,使天文學的發(fā)展在近幾十年來取得了令人難以想象的成就,拍攝了大量精美絕倫的宇宙星空圖片和視頻資料,使人類對宇宙天文的理解提升到了一個前所未有的高度,為天文學的教學提供了豐富多彩的資源和形象生動的教學手段。
氣象專業(yè)的教師可承擔這一任務。
多數(shù)大學沒有天文專業(yè)的教師,是影響天文學通識課開設的重要原因。非天文專業(yè)背景的教師一般不會冒出開設天文學的想法。在天文學發(fā)展日新月異的時代,中國的“天眼”,嫦娥探月工程、“祝融號”火星車家喻戶曉,天宮號空間站即將建成,讓更多大學生多學點天文知識是很有必要的。筆者是氣象專業(yè)的,出于對星空的好奇和天文的愛好,自學了天文專業(yè)知識[5],并看了大量天文相關的視頻資料,深深感到氣象專業(yè)的人完全可以上好天文學通識課,讓更多的人分享美妙星空。比如,氣象學中的黑體輻射定律,太陽輻射光譜,大氣對各波段電磁波的吸收、散射、反射,太陽方位,太陽高度變化規(guī)律,太陽視運動軌跡等很多知識,是和天文學高度相關的,我國的天文科普館常和氣象科普館在一起,也是有原因的。
筆者將這門天文學課程取名為“凝望大美星空”,一是擔心“天文學”這個名字會把很多學生嚇跑,出現(xiàn)沒人選修的情況,畢竟天文學是個高高在上的名詞;二是因為宇宙星空確實有大量不為常人所知的奇妙美景。結果每次選課人數(shù)是滿額,還有很多同學選不上,出乎意料。很多學生的學習感受是:超出他們的期望,沒想到天文學還挺有意思,值得選。這在意料之外,也在情理之中,現(xiàn)在的天文學不是以前的天文學了[5]。
天文學讓學生們初步體檢到宇宙的浩瀚、深邃、美麗及神秘,天長地久,??菔癄€,滄海桑田,認識到了地球、人類、個人在蒼茫宇宙中的客觀位置,對年輕學生心境胸懷的影響是顯而易見的。天文學嚴謹科學地解釋了太陽、恒星等的形成演化過程,及元素的來源,以至生命的起源,使上帝、老天爺、玉皇大帝各位天神無立足之地,對于樹立科學的世界觀,破除封建迷信有獨特的作用。