用星星裝點中小學課堂

陳鵬飛

2021年7月17日，全球規模最大的天文館——上海天文館正式開館，成為市民的“新晉網紅打卡點”。其實在7月10日天文館的壓力測試中，民眾對天文的熱情已顯露無遺：18萬人參與搶票，3000張入場券瞬間被搶光，導致預約平臺崩潰。中小學生及民眾對天文的熱情與癡迷，讓我這位從事天文學研究已經25年的教師感慨萬千。回首40多年前，改革開放的春天到來后，人們普遍懷有科技強國的理想，南京大學天文系的高考分數線在全校所有專業中的排位數一數二。可是在之后相當長一段時期內，金融和信息技術等專業成為新寵，天文學招生境遇頗為冷清。

值得欣慰的是，在過去的十余年里，報考天文學的學生人數節節攀升。這首先得益于我國百姓生活水平不斷提高，更多父母愿意支持子女選擇自己喜歡并擅長的專業。另外一方面，也得益于我國天文事業的迅猛發展。在天文觀測能力方面，從探月工程到火星計劃天問一號，從探測暗物質的悟空衛星到探測黑洞的慧眼衛星，從觀測天體光譜的郭守敬望遠鏡到探測脈沖星的中國天眼，中國大地上發射了一顆顆衛星、建起了一臺臺世界級望遠鏡。我國天文界研究碩果累累，不斷取得眾多原創性成果。我國天文同行發表的文章數在2010年不到美國的20%，而去年已經達到美國的40%，位居世界第二。更為重要的是，我國天文學術文章的質量穩步上升。在2010年發表的文章中，我國的文章平均被引用次數只有美國同行的一半左右，而在2020年發表的文章中，中美兩國文章的平均被引用次數幾乎相同。

與此形成鮮明對比的是，我國中小學教育系統中一直未設置天文課程，也未能系統地傳授天文知識。在小學階段，少之又少的天文知識被安排在科學課程中;在初中階段，有限的天文知識被安排在地理課程中。這讓很多學生對天文知識不甚了解，有不少大學生誤以為夏天比冬天炎熱的原因是地球距離太陽更近。此外，這種課程安排方式讓不少人對天文學科產生了誤解，很多天文專業的學生都有被問及天氣預報的尷尬經歷。早在十多年前，天文界的同行就曾呼吁在中小學階段開設天文課程，系統講授天文知識和研究方法。很可惜這個愿景一直沒有實現，原因有多方面：有人覺得中小學課程已經很多了，再增設天文課程會加重學生的負擔;有人覺得天文學一直處于活躍的發展中，其結論被不斷修正、推翻，天文教材可能需要不斷更新，不像數理化等學科講授的是數百年沉淀而來的知識。筆者認為這兩種反對聲音都沒有太強的說服力。關于前者，其實決定中小學生負擔輕重的不是課程的多寡，當下學生負擔重的根本原因是教育資源過度集中導致的“內卷化”。關于后者，天文學雖然發展迅猛，很多知識都在不斷更新迭代，但仍然有很多知識已經成為經典，可以作為每個人都需要知道的常識來傳授，尤其是天文學獨特的研究方法，可以激發青少年的創新能力。況且，知識的不斷更新不但不是缺點，反而有利于培養學生的批判性思維，讓學生明白：科學不是真理本身，而是追求并無限接近真理的過程。因此，筆者非常贊成在中小學單獨設立天文課程。

天文學容易激發青少年的好奇心和對未知世界的探索精神。迢迢銀河給我們帶來許多美麗的傳說和動人的詩篇，深邃星空總是讓人遐想、癡迷。在交通技術高速發展的時代，人們可以輕松游遍地球村的七大洲四大洋，而太空依然是我們大多數人無法企及的未知世界，那里正是我們的想象可以肆意馳騁的空間。可見的宇宙有數千億個星系，每個星系又有數千億顆恒星，我們生活的美麗星球在宇宙中只是滄海一粟。浩瀚太空中有瑰麗的星云，有優美的星系，有神奇的黑洞。這些大自然不朽的杰作是青少年喜歡科學的第一驅動力，是他們夢想啟航的港灣。

天文學適合培養青少年正確的宇宙觀。“我們從哪里來，要到哪里去”是人類思考了幾千年的基本問題。而天文學正是把這些問題從抽象的哲學層次具象到科學層次的探索研究。萬物皆有生死，不僅僅是人類，天體也是如此。看那燦爛的星空，年老的恒星正在死去，年輕的恒星正在誕生，千億顆星辰繪就了宇宙生生不息的畫卷，精彩如我們生活的世界。正是恒星的死亡孕育了更多恒星的誕生，創造了人體所需的各種元素，讓智慧生命得以存在并繁衍。

天文學適合培養青少年的創新思維。和其他學科相比，天文學的研究對象只可遠觀不可觸碰，通過觀測所能得到的信息非常有限。在這種情況下進行研究非常需要發揮人的聰明才智和奇思妙想。從地心說到日心說，從牛頓力學到愛因斯坦相對論，還有暗物質和暗能量的發現，天文學的每一次進步都是人類智慧的高度體現，其中涉及的推理演繹等邏輯思維無不是創新思維教育的絕佳教材，是各行各業在追求創新時可參考的范例，能夠給人以妙不可言的啟迪。

天文學是中小學知識體系中不可或缺的一部分。筆者一向認為：任何學科都不是獨立存在的。天文學和數理化地生甚至語文，你中有我、我中有你，傳授知識不能將這些學科完全獨立開來，應把它們當作一個有機整體來安排課程內容。以六年級的文言文“兩小兒辯日”為例，一個小孩說太陽早上離我們近，一個小孩說太陽中午離我們近，各自的理由看似還非常充分，連大圣人孔子也不知如何裁斷。老師在講授時會告訴學生這篇文章說明兩個道理：一是從不同的角度看問題會得出不同的結論，二是小孩敢于質疑，孔子敢于承認自己的無知，都值得我們學習。這兩點誠然不錯，但學生們學完之后還是一頭霧水：這兩個結論不可能都對，那么這兩個小孩到底誰對誰錯？即使其中一個結論是對的，他的推理又是否正確？這些其實都是當初學了這篇課文之后困擾筆者好多年的問題。如果在學生們學了這篇文言文之后不久，有天文或科學課程講授地球自轉和繞太陽公轉的規律，甚至帶著學生們用小孔成像的方法測量一下太陽在早晨看起來是不是真的比中午大，不但能解決學生的困擾，也能培養學生通過實踐來尋找真知的能力。

從教以來，筆者多次到全國各地為中小學生和市民作天文科普報告，深切體會到青少年和市民對天文學的熱情。今年負責南京大學在四川省招生的老師也向學校天文學院反映：他們在招生過程中遇到很多學生咨詢天文專業，希望我們派老師去成都的中學作科普報告。作為一名天文學教育工作者，筆者也非常欣喜地看到越來越多的中小學正在開設天文選修課。事實證明，這些課程的設置不但不會加重學生的負擔，反而可以激發學生們的學習興趣，讓他們在探索漆黑的夜空中變得更加陽光。

需要指出的是，雖然筆者一直呼吁教育部門鼓勵并支持更多的中小學開設天文課程，但是我也注意到一些中小學的鋪張浪費現象，他們花了數萬乃至十幾萬元的經費去建造一個幾乎不使用的天文觀測圓頂。其實，對很多學校而言，只需要花幾千元錢買架科普望遠鏡就足夠了。

用星星裝點中小學課堂，帶著學生們仰望星空吧！老師的境界有多高，學生們的視野就有多廣，他們在未來就能走多遠。

（作者系南京大學天文與空間科學學院教授）