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《现代天文学》的教学设计

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《现代天文学》的教学设计

一、前言
  天文学是建立在坚实的观测基础和严密的数理逻辑之上的一门科学,在人类文明进程中始终扮演着重要角色。她不仅让我们领略了宇宙之美,还激发了我们探索自然的热情——这是创新的原始推动力。华裔诺贝尔物理学奖得主杨振宁博士,在一次演讲中谈到他就是受到一本天文科普读物的启蒙才踏上了探索自然的征程[1],而且他在近90岁高龄时仍然保持着对外在世界的好奇心并在前沿科学领域进行着创新性研究——这也许是天文科普教育激发人类创造热情的最杰出的例子。大学生,朝气蓬勃,是构建创新型社会的生力军,如果在他们当中适当开展天文学科普教育,激发他们的探索热情,对于他们快速成长为创新型人才是非常有益的。本着这一目的,我们在中国民航大学开设了面向全校本科生的《现代天文学》选修课程(自然科学类)——这填补了中国民航大学没有天文选修课的历史空白。自2012年开课以来,深得学生们欢迎,课程评教数据[2]如下:2012-2013学年评教结果:95.066(参评学生人数:168;有效参评学生人数:152);2013-2014学年评教结果:96.592(参评学生人数:395;有效参评学生人数:355);2014-2015学年评教结果:96.825(参评学生人数:189;有效参评学生人数:171)。
  在第二和第三部分,我们将分别从宏观(总课程)和微观(一节课)两个不同尺度来阐述《现代天文学》的教学设计。第四部分是总结。
  二、宏观(总课程)设计
  首先分析一下教学背景:(1)学生情况分析:中国民航大学综合了工学、理学、管理学经济学法学等不同学科[3],由于存在较大专业跨度,全校本科生的数理基础是参差不齐的(有些专业对大学数学和大学物理不做要求,比如外语专业),因此作为面向全校本科生的选修课程(自然科学类),《现代天文学》应以激发学生们的探索热情为教学目标;(2)教材内容分析:我们主要借鉴了南京大学罗新炼(个人通信交流)、中国科技大学向守平[4]、南开大学苏宜[5]等老师的教学材料,为了反映最新天文前沿成果,我们还结合了最新的天文新闻报道,这也体现了《现代天文学》课程的现代性和前沿性。
  考虑到上述教学背景,我们制定了《现代天文学》的课程任务:通过对天文学总揽式的了解和对天文学前沿课题的追踪,让学生们在领略宇宙之美的同时,激发他们的原创精神和探索热情,并让他们认清自己在宇宙中所处的位置和肩负的使命,从而树立正确的人生观和价值观。了解当前国人在太空中的种种努力和取得的初步成果,逐步增强学生们的爱国主义热情和民族自信心。
  具体地,《现代天文学》共36学时,以理论教学为主,还包括了一些简单的天文实测项目,例如观测月球、太阳黑子等。目前中国民航大学拥有4架星特朗天文望远镜(3架80EQ,1架127SLT),可以满足基本的近地实测要求。2014年10月8日晚,我们带领学生观测了月全食这一奇妙天象,图1为当晚“红月亮”过后杨明同学(学号:110641127)利用星特朗127SLT望远镜拍摄到的月球图像。天文实测项目的上课时间视天气和天象情况而定。
  为了调动对天文感兴趣学生的积极性,我们在选课系统中发布了精心设计的选课“广告”:小时候有没有想过星座是什么?天上有没有外星人?星星为什么眨眼睛?宇宙是怎么起源的?这些有趣的问题都能在《现代天文学》中找到答案。在本课程中,我们将结合最新的观测星图,开启探险的历程,一起搜寻宇宙的宝藏。本课程只需要你带着一颗好奇心就够了,还等什么呢?
  得益于良好的教学效果和学生们对星空的好奇,选修《现代天文学》课程的人数众多,有时甚至超过千人,但由于教室容量和个人精力所限,只能满足部分同学需求,课程容量通常设定为160~200人。
  下面谈一谈《现代天文学》课程的特色:(1)体现天文的现代化和前沿化。现代科技的迅猛发展为现代天文学提供了各种先进的观测手段,而这将带给我们许多新奇的天文现象和知识。国内外近几年在建或者建成使用的大型观测设备层出不穷,国内的如中国科学院国家天文台的郭守敬望远镜,该望远镜是目前国际上光谱获取率最高的王-苏反射式施密特望远镜——这使得中国在光纤光谱的大规模观测领域居于世界前列[6]。而正在建设中的FAST(500米口径球面射电望远镜),将成为世界上最大的单口径射电望远镜,其灵敏度和分辨率都将刷新单天线射电望远镜的世界纪录,可以预期,未来FAST投入使用,将使我们在相关领域取得举世瞩目的成就[7]。国外的如NASA于2008年6月发射的费米伽马射线太空望远镜,该望远镜自发射以来在伽马射线天文学领域取得了一系列开创性成果[8],开阔了人类的视野;(2)受南京大学天文与空间科学学院罗新炼老师启发,我们在《现代天文学》课程教学中鼓励学生们自由组队针对某一个课题调研讨论并上台进行展示,而团队间相互竞争——目的在于提升学生们的团队创新能力和自我展示能力。具体地,就是让学生们自己本文由手机论文网http://m.lw54.com收集整理找合作者并组成团队,每组至多10人(由一个队长负责该团队的管理,而总结性发言由组员推选,报告共同署名,最好写清楚各自贡献)。在课程开始的前几周,组长们陆续将名单交上。而在课程的后几周,老师留给学生们几节课进行团队展示比赛(每组展示10分钟左右),课堂上教师对每个团队的成果进行现场点评并指出其中的不足(课后老师结合学生们的评价给出各个团队最终的分数)——通过成果展示和教师点评可以点燃学生们的探索热情。 转载请注明来源。原文地址:http://m.lw54.com/20160729/6249850.html