小星星课堂教学

陈鹏飞

2021年7月17日，世界上最大的天文馆——上海天文馆正式开馆，成为市民“新的网络名人打卡点”。事实上，在7月10日天文馆的压力测试中，公众对天文的热情已经显露无遗:18万人参与抢票，3000张门票瞬间被抢光，导致订票平台崩溃。中小学生和大众对天文学的热情和痴迷，让我这个从事天文学研究25年的老师深受感动。回首40多年前，改革开放的春天到来后，人们普遍怀有科技强国的理想。南京大学天文系高考成绩在全校所有专业中名列前茅。但在很长一段时间后，金融、信息技术等专业成为新宠，天文学招生情况比较冷清。

令人欣慰的是，在过去的十年里，申请天文学的学生人数一直在增加。首先，这得益于我国人民生活水平的不断提高，更多的家长愿意支持孩子选择自己喜欢的、好的专业。另一方面，也得益于中国天文学的快速发展。在天文观测能力方面，从探月工程到火星工程田文一号，从探测暗物质的吴淞空卫星到探测黑洞的慧眼卫星，从观测天体光谱的郭守敬望远镜到探测脉冲星的五百米口径球面射电望远镜(FAST)，中国发射了卫星，建造了世界一流的望远镜。中国的天文研究硕果累累，不断取得许多原创性成果。中国天文同行发表的文章数量2010年还不到美国的20%，但去年已经达到美国的40%，位居世界第二。更重要的是，中国天文学术文章的质量稳步提高。在2010年发表的文章中，中国文章的平均引用次数只有美国同行的一半左右，而在2020年发表的文章中，中美文章的平均引用次数相差无几。

与此形成鲜明对比的是，我国中小学教育体系中并没有开设天文学课程，天文学知识也没有得到系统的传授。小学时，科学课程中安排的天文知识很少；初中时，有限的天文知识被安排在地理课程中。很多同学对天文学了解不多，很多大学生误以为夏天比冬天热的原因是地球离太阳更近。此外，这种课程安排也造成了很多人对天文学的误解，很多天文学专业的学生都有被问到天气预报的尴尬经历。早在十几年前，天文界同仁就呼吁在中小学开设天文课程，系统传授天文知识和研究方法。遗憾的是，这个愿景并没有实现，原因有很多:有人认为中小学已经有很多课程，再增加天文课程会增加学生的负担；有人认为天文学一直处于积极发展中，其结论不断被修正和推翻。天文学教材可能需要不断更新，不像数学、物理、化学等学科要教授几百年积累的知识。笔者认为这两种对立的声音都没有太大的说服力。至于前者，其实决定中小学生负担的并不是课程的多少。当前学生负担重的根本原因是教育资源过度集中导致的“内卷化”。关于后者，虽然天文学发展很快，很多知识也在不断更新迭代，但还是有很多知识已经成为经典，可以作为大家需要知道的常识来教授。尤其是天文学独特的研究方法，更能激发青少年的创新能力。况且知识的不断更新不是缺点，反而有利于培养学生的批判性思维，让他们明白科学不是真理本身，而是追求和无限接近真理的过程。因此，作者赞成在中小学单独开设天文学课程。

天文学容易激发青少年的好奇心，探索未知的世界。遥远的星系带给我们许多美丽的传说和动人的诗篇，深邃的星空总让人遐想和痴迷。在交通技术飞速发展的时代，人们可以轻松地走遍地球村的七大洲四大洋，而Tai 空仍然是一个我们大多数人可望不可及的未知世界，在这里，我们的想象力可以自由遨游。可见宇宙中有几千亿个星系，每个星系都有几千亿颗恒星。我们居住的美丽星球，只是宇宙中的沧海一粟。浩瀚中有壮丽的星云，美丽的星系，神奇的黑洞空。这些不朽的大自然杰作是青少年喜欢科学的第一动力，也是他们梦想远航的港湾。

天文学适合培养青少年正确的世界观。“我们从哪里来，要到哪里去”是人类千百年来一直在思考的一个基本问题。天文学是从抽象的哲学层面到科学层面对这些问题的探索和研究。万物皆有生死，不只是人类，天体也有。看那颗灿烂的星空，老星正在消亡，年轻的星正在诞生，数千亿颗恒星绘就了宇宙无尽的画卷，和我们生活的世界一样精彩。正是恒星的死亡，催生了更多的恒星，创造了人体所需的各种元素，让智慧生命得以存在和繁衍。

天文学适合培养青少年的创新思维。与其他学科相比，天文学的研究对象只能远观而不可触摸，通过观测所能获得的信息非常有限。在这种情况下，发挥人们的聪明才智和奇思妙想进行研究是非常必要的。从地心到日心说，从牛顿力学到爱因斯坦的相对论，到暗物质、暗能量的发现，天文学的每一次进步都是人类智慧的高度体现，其中涉及的推理、演绎等逻辑思维是创新思维教育的绝佳教材，是各行各业追求创新的参考范例，能给人以奇妙的启迪。

是中小学天文学知识体系中不可或缺的一部分。笔者一直认为，没有一门学科是独立存在的。天文，数学，理化，甚至语文，你我互有。传授知识不能把这些学科完全割裂开来，要把它们作为一个有机整体来安排课程内容。以6年级文言文《两个孩子辩论当天》为例。一个孩子说早上太阳在我们附近，另一个孩子说中午太阳在我们附近。他们各自的理由似乎都很充分，连孔子这种大圣也不知道如何判断。老师授课的时候会告诉学生，这篇文章说明了两个道理:第一，从不同的角度可以得出不同的结论；第二，孩子敢于质疑，孔子敢于承认自己的无知，值得学习。这两点都没错，但是同学们学了之后还是很困惑:这两个结论不可能都是对的，那么这两个孩子到底谁对谁错呢？即使其中一个结论是正确的，他的推理是正确的吗？其实这些都是学习这篇课文后困扰作者多年的问题。如果学生学了这种文言文后不久，就有天文或理科课程讲授地球绕太阳自转和公转的规律，甚至带学生用针孔成像的方法测量太阳看起来是否真的比早上中午大，既解决了学生的烦恼，又培养了学生通过实践发现真知的能力。

从教以来，作者多次为全国中小学生和市民做天文科普报告，深刻体会到青少年和市民对天文的热情。今年南京大学在四川省招生的负责老师也向天文学院反映，他们在招生过程中遇到很多咨询天文专业的学生，希望我们派老师去成都的中学做科普报告。作为一名天文教育工作者，笔者也很欣慰地看到越来越多的中小学开设天文选修课。事实证明，这些课程的设置不仅不会增加学生的负担，还会激发学生的学习兴趣，让他们在探索黑夜的过程中更加阳光空。

需要指出的是，虽然笔者一直在呼吁教育部门鼓励和支持更多的中小学开设天文课程，但我也注意到了一些中小学的铺张浪费，他们花费数万元甚至数十万元建造了一个几乎无人使用的天文观测穹顶。其实对于很多学校来说，只需要几千块钱就够买一个科普望远镜了。

用星星装饰中小学教室，带学生仰望星空空！老师的境界有多高，学生的眼界就有多宽，将来才能走得远。

(作者是南京大学天文与科学学院空教授)