“航天時代的天文學”新生研討課教學實踐探索

楊希祥　鄭偉　王奕迪

［摘 要］新生研討課是高等學校本科教育改革的重要舉措之一。文章對國防科技大學“航天時代的天文學”新生研討課教學實踐進行了探索，包括以能力素質(zhì)培養(yǎng)為目標的課程內(nèi)容設計、以學生全員全程高效參與為目標的研討組織模式、以貢獻度為主要導向的考核評價模式等，為高等院校工程專業(yè)新生研討課教學改革提供借鑒。

［關鍵詞］航天時代的天文學；新生研討課；內(nèi)容設計；組織模式；考核評價

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）02-0081-04

引言

新生研討課一般是指由高校著名教授為大一新生開設的小班研討課程。教育界一般認為，新生研討課起源于19世紀80年代美國波士頓大學開設的新生教育課程[1]，早期的主要目的是幫助大一新生認識和適應大學生活，順利完成高中到大學階段的過渡。新生教育課程在1911年被納入美國大學本科課程體系，至20世紀30年代，其被普及到美國大約1/3的高校[2]。1959年，在美國新一輪高等教育改革的浪潮中，哈佛大學探索在新生教育課程中增加學術研討[3-4]，逐步形成沿用至今的新生研討課模式。該模式于20世紀90年代趨于成熟，覆蓋全美約80%的高校。1998年，美國卡耐基教育促進會發(fā)表了著名的博耶報告，即《重建本科教育，美國研究型大學發(fā)展藍圖》，提出本科教育改革的10條建議，其中第2條就是重視和加強新生研討課[3]。

進入21世紀，中國高等教育改革特別是本科教育改革加快推進，清華大學于2003—2004學年秋季學期率先在國內(nèi)開展新生研討課試點。隨后，復旦大學、上海交通大學、浙江大學、南京大學、中國科技大學等高校陸續(xù)開設新生研討課[5-7]。國防科技大學（以下簡稱學校）是軍隊工程技術的最高學府，歷來重視本科教育和新生適應性教育。學校順應國際高等教育潮流，于2011年啟動第一批新生研討課建設[8]。

天文學是研究宇宙的科學，是自然科學的基礎學科之一，也是最早出現(xiàn)的基礎學科，千百年來，在人類認識世界、改造世界的活動中始終占有重要位置。1957年10月，蘇聯(lián)將第一顆人造地球衛(wèi)星成功送入太空，人類從此進入航天時代。60多年來，航天技術發(fā)展帶動科學技術各領域和自然科學各學科突飛猛進，深刻影響了人類社會的變革發(fā)展。依托航天技術，人類發(fā)射了以哈勃空間望遠鏡為代表的覆蓋全波段的數(shù)個空間天文臺；發(fā)射了數(shù)十個深空探測器，遍及月球、八大行星、太陽等；美國的“旅行者2號”甚至已經(jīng)飛出太陽風作用范圍等，極大地推動了天文學發(fā)展。在此背景下，學校將“航天時代的天文學”列入第一批新生研討課。課程教學團隊成員具有長期的航天工程背景，具有天體力學、天文導航、深空探測方面的深厚積累，具有近20年天文學通識課教學的經(jīng)驗。團隊還邀請國家天文臺等單位的頂級專家來授課。當然，由于新生研討課在國內(nèi)尚未形成成熟模式，初期也出現(xiàn)一些問題，主要表現(xiàn)在：課程整體教學內(nèi)容設計偏舊偏難偏理論，與大一新生階段特征和新生研討課目標不相符；教學模式中傳統(tǒng)課堂教學和簡單化研討特征明顯，學生主體地位得不到充分體現(xiàn)，學生參與度低，師生互動、生生互動不足；考核方式比較傳統(tǒng)，對學生成果創(chuàng)新、團隊合作、匯報答疑等綜合能力的考查缺失；僅依托校內(nèi)資源開展教學，對領域內(nèi)名師大家、一流成果融合利用不夠。

十年來，學校教學團隊以小群體理論、人本主義理論等為依據(jù)，突出學生主體、教師主導、大師參與，突出問題學習、研究學習、合作學習，突出全員參與、全主題參與、全程參與，突出能力培養(yǎng)、素質(zhì)提升，在研討課內(nèi)容、組織模式、考核評價等方面進行了創(chuàng)新探索與實踐應用，積累了豐富經(jīng)驗，取得了良好成效。

一、“航天時代的天文學”新生研討課內(nèi)容設計

（一）課程目標

“航天時代的天文學”新生研討課開設的愿景是通過帶領學生了解天文學的發(fā)展歷程，讓學生體會科學方法在研究中的地位；通過引導學生了解航天與天文學的互動關系，讓學生認識技術進步對科學的推動作用；通過聘請名家授課，讓學生從大一開始領略一流科學家的風采。具體課程目標包括：1.通過集中展示航天技術和天文學成就，激發(fā)學生對科學的興趣；2.從天文學發(fā)展的歷程，特別是航天時代的最新成就入手，引導學生思考什么是科學、如何認識我們所處的世界，加深對科學方法的理解；3.通過課堂研討和報告撰寫，提高學生的口頭表達和書面表達能力；4.通過分組調(diào)研、設計與討論，培養(yǎng)學生的團隊合作精神；5.通過引導學生接觸前沿科學問題，體會“解決問題”與“求解習題”的不同，使學生早日適應大學的學習方式。

（二）課程內(nèi)容設計

“航天時代的天文學”新生研討課共20學時，5次課，設3次講座和2次專題研討（見圖1）。講座由課程負責人和中國科學院國家天文臺知名專家共同開設，重點突出問題意識，淡化知識傳播；突出技術特點和科學問題。專題研討主要以學生為主體，由教師指導學生相互合作完成研討任務，培養(yǎng)學生的思辨能力和團隊協(xié)作能力。

課程內(nèi)容具體設計如下。

1.第1次課程講座：《天問·問天——深空探測漫談》

講座主要講述人類深空探測歷程及所取得的主要成就，內(nèi)容包括深空門戶——月球探測、太空舞步——水星探測、人類生存的下一站——火星探測、太陽系還存在生命嗎——木星與土星探測、尋找太陽系演化的密碼——小太陽天體探測。演講過程貫穿問題教學法，可以向?qū)W生提問：人類為什么要進行深空探測？深空探測有什么困難挑戰(zhàn)？深空探測飛行器新概念有哪些？通過集中展示最前沿航天技術和天文學成就，激發(fā)學生對科學的興趣，引導學生思考什么是科學、如何認識我們所處的世界，從而加深對科學方法和技術創(chuàng)新的理解。

2.第2、3次課程講座：《天文學新視野》

由中國科學院國家天文臺知名專家授課。專家分別從科學方法和當代天文學前沿兩個角度進行講解，讓學生以新的視角認識天文學，引導學生掌握科學思維方法，樹立創(chuàng)新意識，領略一流科學家風采。其中，科學方法主題講座內(nèi)容包括：科學的起源——古希臘科學、古希臘科學方法、科學方法發(fā)展的三個階段，人類對宇宙認識的七次飛躍，天文學與美學，人工智能審美等；當代天文學前沿主題講座內(nèi)容包括：極端宇宙的六大科學問題、極端起源的暗物質(zhì)之謎、宇宙線與極端能量、極端天體、極端引力、極端磁場與極端密度、探索極端宇宙的國際空間計劃等。

3. 2次專題研討

專題研討設4個候選大專題，包括生活中的天文學、天文與航天、宇宙學探秘、地外文明探索，每個大專題下又涉及若干個分主題，學生可自主選擇主題。

生活中的天文學研討主題涉及天文學與日常生活的關系、中國古代天文學與政治及社會的關系、文學作品中的天象、科幻小說中的天文學、天文學與其他學科的關系。

天文與航天研討主題涉及航天技術與天文學的互動關系、太陽系探測的現(xiàn)狀及未來設想、天文導航、脈沖星導航及其應用評價、空間天文觀測衛(wèi)星現(xiàn)狀及展望、近50年來空間天文觀測的主要成就及啟示。

宇宙學探秘研討主題涉及人類歷史上的宇宙觀、人類對宇宙認識的飛躍及對其的評價、現(xiàn)代宇宙學的主要觀點及對其的評價、黑洞的觀測證據(jù)及對其的評價、神話與宗教中的宇宙。

地外文明探索研討主題涉及人類對地外文明認識的歷史及啟示、人類搜尋地外文明的主要活動及未來設想、科幻小說中的外星人、與地外文明互動的設想。

二、“航天時代的天文學”新生研討課組織模式

課程以實現(xiàn)全員參與、全主題參與、全程參與為目標，充分利用信息技術，結(jié)合SPOC教學方式，創(chuàng)新形成“世界咖啡匯談式研討+隨堂問答式研討+宣講質(zhì)詢式研討”組織模式。多種形式的研討方式可以更好地落實新生研討課“以學生為中心”的理念，充分激發(fā)學生的學習動力，有效提高學生的研討參與度。操作實施中，針對4個候選大專題，教師提供包含了若干自行錄制的視頻與網(wǎng)絡開放視頻的MOOC資源，供學生課后自學。同時，遵循小班化原則，將課程選課人數(shù)限制在40人左右，主講教師把握主要調(diào)研方向，組織引導學生進行分組，每組6～8人，各組自行擬定與課程主題有關的特色名字，并填寫研討任務卡（見表1）。

（一）世界咖啡匯談式研討

世界咖啡匯談式研討是課程專題研討的主要模式。世界咖啡匯談是一種集體“跨界”交流的方式，由美國人布朗和伊薩克于1995年最先探索而得，隨后風靡全球[9]。世界咖啡匯談式研討有七項核心設計原則（見圖2），包括預先設定情境，營造一個舒適、彼此尊重的環(huán)境，讓參與者針對特定的問題展開對話，鼓勵每個人參與貢獻，互相聆聽并交流不同觀點，加強生生互動。

學生針對小組所選的研討主題在開放、平等、輕松的環(huán)境中與其他同學進行交流。通過幾輪匯談，除組長（桌主）外，其他人均可以在每輪時間截止前，自由選擇其他組（桌），參與多個主題的交流。通過這樣的研討方式，建立一個充滿生機的、基于合作發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造集體智慧的集體匯談網(wǎng)絡。世界咖啡匯談式研討可以使選擇不同研討主題的學生進行充分的交流，發(fā)表各自的見解，思想互相碰撞，激發(fā)出大量創(chuàng)新點子。

研討的具體組織過程如下：

第一步，各研討小組提前確定具體選題并在微信群公布；

第二步，組長擔任桌長，組員集體到其他組參與前三輪匯談；

第三步，最后一輪回到本組，形成匯報思路；

第四步，桌長給各組的貢獻排序；

第五步，各組就研討交流的成果進行簡要匯報；

第六步，各組給進行匯報的其他組排序，根據(jù)排序結(jié)果進行打分。

以下為2020學年秋季學期，學生在研討中制作的部分展示海報（見圖3）。

圖3 學生制作的研討海報示范

（二）隨堂問答式研討

隨堂問答式研討是指在課堂上由主講教師和學校邀請的名師對學生所提問題進行回答，促進問題式學習，加強師生互動。具體的實施分為兩種情況：一是學生在課后自學教師提供的視頻資源中的內(nèi)容，并通過微信交流群或線上平臺留言提問，教師在課堂上進行逐一解答；二是在課堂講座結(jié)束后，預留一部分時間給學生進行質(zhì)詢，由名師進行解答。隨堂問答式的研討可以促進學生對課堂講座相關內(nèi)容進行更深入的思考，并給學生提供了與名師一對一交流的機會，使得課堂內(nèi)容能夠更好地被學生所理解。

（三）宣講質(zhì)詢式研討

宣講質(zhì)詢式研討是指每個研討小組就自己所選的主題進行充分的調(diào)研、分析、思考，形成相對應的報告，并制作PPT進行宣講，宣講結(jié)束后需要回答其他小組及專家評委所提出的問題，最后撰寫小組研討報告。宣講質(zhì)詢式研討需要學生以小組的形式完成課堂研討和報告撰寫，這可有效地提高學生的文獻調(diào)研能力、總結(jié)分析能力、口頭表達和書面表達能力，培養(yǎng)學生的團隊合作精神。具體的組織實施流程如下：

第一步，小組成員報告調(diào)研成果；

第二步，回答問題，提出自己的看法；

第三步；小組完善調(diào)研報告并上交。

三、“航天時代的天文學”新生研討課考核評價模式

“航天時代的天文學”新生研討課考核評價采用百分制，個人成績在小組成績的基礎上，根據(jù)貢獻度進行核算，由課堂研討（40%）、研討報告撰寫（30%）、咖啡匯談交流（10%）、匯談成果展示（10%）、個人課程總結(jié)（10%）五部分構(gòu)成。

在課堂研討評分中，專家評分占60%，其中，根據(jù)實際情況制作專家打分表（見表2），小組互評占40%。其中各組在本組匯報過程中的得分占50%，在其他組匯報過程中的得分占50%。評分針對各組所有人的綜合表現(xiàn)，每一項都按百分制計算。

對研討報告進行評分時，教師要先對研討報告進行查重，對重復比例大于15%的酌情扣分，大于25%的將被判定為抄襲。

表2 專家打分表

[ 生活中的天文學組 天文與航天組 宇宙學

探秘組 地外文明探索組? ? ? ? 參考標準 調(diào)研內(nèi)容介紹 1.調(diào)研內(nèi)容的豐富性；2.講述的條理性；3.幻燈片的規(guī)范性與視覺效果；4.講述者的神態(tài)、語速、聲調(diào)等 回答質(zhì)詢 1.對問題的理解程度；2.問答的邏輯性；3.隨機應變能力 提問 1.提問的踴躍程度；2.問題與講述內(nèi)容的相關性；3.問題的水平和深度 自由發(fā)揮 1.想法的新穎性和邏輯性；2.參數(shù)的條理性 團隊精神 1.小組成員的參與度；2.小組內(nèi)部的相互配合程度；3.小組分工的合理性 綜合表現(xiàn) 根據(jù)各組綜合表現(xiàn)，憑主觀感受打分 總評 ]

綜合考核成績首先分配到各小組，而后根據(jù)各人在小組中的貢獻（由小組內(nèi)部協(xié)商確定）進行分配。小組貢獻分配表（見表3）中，在課堂研討中的貢獻、在研討報告中的貢獻、在課堂自學交流中的貢獻等3項按小組給分，在自學交流報告中的貢獻按個人給分。

表3 小組貢獻分配表

[姓名 在課堂研討中的貢獻 在研討報告中的貢獻 在課堂自學交流中的貢獻 在自學交流報告中的貢獻 簽名確認 張×× 李×× …… ]

四、結(jié)語

經(jīng)過10年探索實踐，學?！昂教鞎r代的天文學”新生研討課受益人數(shù)近500人，在促進大一新生認識和適應大學學習方式方面起到了重要作用，同時培養(yǎng)了學生的基本研究能力、科學研究能力、創(chuàng)新思維、團隊合作能力、溝通表達能力等。當然，教學過程也還存在一些問題，例如如何結(jié)合實際進一步豐富、細化研討候選主體，如何更有效地對能力培養(yǎng)效果進行測評，如何進一步推動不夠積極的學生深度參與研討，等等。下一步，我們將圍繞這些問題，繼續(xù)改革探索，不斷提升新生研討課教學效果，為培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)新型本科人才貢獻力量。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 黃雙雙. 大學新生研討課的教學理念與實踐探索[D]. 武漢：華中師范大學，2019.

[2] 張紅霞. 美國大學的新生研討課及其啟示[J].中國大學教學，2009（11）： 93-96.

[3] 沈蓓緋. 哈佛大學新生研討課教學模式分析[J].遼寧師范大學學報（社會科學版），2013， 36（4）： 536-541.

[4] 賀祖斌. 地方高?！靶律杏懻n”模式與管理研究：以廣西大學為例[D]. 南寧：廣西大學，2013.

[5] 劉長青，李迎光，郝小忠. 研究型大學新生研討課新思路探索與實踐[J].高教學刊，2018 （2）：11-13.

[6] 蔡穎蔚，沈群，鄭昱，等. 南京大學新生研討課的探索與初步成效[J]. 中國大學教學，2010（9）：16-19.

[7] 王曉燕. 中國科學技術大學新生“科學與社會”研討課的實踐與探索[J].高教學刊，2019（7）：11-13.

[8] 盧芳云，張舵. “武器毀傷中的力學”新生研討課教學實踐[J].高等教育研究學報，2020，43（1）： 110-115.

[9] BROWN J， ISAACS D. 世界咖啡：創(chuàng)造集體智慧的匯談方法[M]. 湯素素，金沙浪，譯. 北京：電子工業(yè)出版社，2015.

［責任編輯：蘇祎穎］