纯科学”项目不会带来明确利益的情况下，还应该继续给物理学投入吗？......
2024-11-12 232
中国的大学天文教育概况及思考
来源：互联网
2024-11-12 23:30:12 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
历法的需要使得天文学在远古时代就发展成为独立的一门学问。正如《易经》所云：“观乎天文，以察时变，观乎人文，以化成天下”。天文学为农耕社会的正常运作提供了科学基础，也为我国“天人合一”这一重要文化思想的发展提供了源泉。
图1. 浑仪最早由西汉天文学家落下闳发明，本图为模型（图源：作者）
古代的天文观测对象主要是天体的位置变化，也有零星的日食、月食、极光、流星、彗星和新星，以及几千年内才用肉眼看到过6次的超新星。随着望远镜及多种探测手段的发展，浩渺的宇宙正在向我们展示着无数极亮极猛烈的天文现象，包括近处的太阳耀斑和日冕物质抛射，也包括遥远的系外行星、白矮星、中子星、黑洞、吸积盘、喷流、星系、活动星系核、快速射电暴和引力波，更有充斥在我们周围空间但我们却几乎一无所知的暗物质和暗能量。
图2. 长沙市马王堆三号墓出土的帛书描绘了彗星的观测（图源：网络）
越来越多的现象在向我们展露真容，越来越多的奥秘亟待我们去探索。近三年有两届诺贝尔物理奖授予给了6位天文学家，这大概是对当今天文学蓬勃发展的最好诠释。
图3. M87星系中心超大质量黑洞的射电图像（图源：EHT团队）
天体环境为我们提供了各种物理及化学过程在极端条件下的范例，天文学将“我们是谁、我们从哪里来、我们到哪里去”这些基本命题从哲学层次落实到科学层次，代表了人类知识的最前沿。另外一方面，神秘的宇宙总是能够引起蜗居在地球一隅的人类无限遐想和好奇，是一代又一代青少年探索未知世界的梦想扬帆的起点。
此外，天文学虽然是基础科学，但是对促进现代科学技术的发展起到了推波助澜的作用。譬如，对黑洞射电信号探测的装置直接导致了无线路由器的发明，对太阳爆发的研究为航空航天甚至国防安全提供了保障，更何况望远镜自发明之初就被广泛应用于军事国防。由此可见，天文教育非常重要。
中国的大学天文教育起源于1917年在齐鲁大学成立的天文算学系。1926年，中山大学数学天文系成立，后于1947年单独成立天文系。1927年厦门大学增设天文学系，后于1930年停办。
中华人民共和国成立后，于1952年进行全国院系调整，由齐鲁大学天文算学系和中山大学天文系合并成立南京大学天文学系，下设天体物理学、天体力学和天体测量学三个专业（后两个专业于近年合并）。
1960年，北京师范大学天文学系和北京大学地球物理系天体物理专业成立，主要从事太阳物理学、恒星物理学、高能天体物理学和射电天文学等方面的教学和科研工作。
1978年中国科学院批准成立所级研究机构—中国科技大学天体物理研究室，主要从事相对论天体物理、宇宙学、活动星系核方面的教学和科研工作。 改革开放40余年来，随着中国大陆经济实力和科研水平的提高，我国天文教育事业突飞猛进。自1998年始，几乎每年在中国的高校里都会新增一个天文学系。截至2020年，中国大陆共有22所大学正在比较有规模地开展天文学教育和研究，其中12所高校设有天文学本科点，7所具有一级博士点，9所具有一级硕士点。教师总数共338人，其中262人具有教授和副教授职称。已有天文学本科点或天文系的大学信息如下表所示。
表. 中国大陆地区高校天文学科建设信息（来源：文献1）
随着高校天文学科的蓬勃发展，中国大陆天文专业本科招生人数从1994年的28人迅速增长到2018年的208人，在所有理科招生人数中的比例稳定在0.07%左右。目前在校天文专业学生总数约2700人，其中本科生900余人，硕士生800余人，博士生900余人。
除了上表所列的16所高校开设了天文本科专业或成立了天文系之外，另有众多大学设置了天文专业一级或天体物理专业二级学科硕士或博士点，包括广西大学、湖南师范大学、华中师范大学、南昌大学、南京师范大学、山东大学（威海）、陕西师范大学、上海师范大学、天津师范大学、武汉大学、云南师范大学和中南大学等等。更有大量天文专业毕业生分配到全国各地高校工作，为天文教育普及发挥了重要作用。
在中国大学慕课网站上，先后有十余门天文学基础课程上线，大力地推进了全国高校天文教育的资源共享与优势互补。为了更好地指导大陆高校天文教育健康发展，原国家教委于1983年成立了物理学与天文学教学指导委员会。随着我国天文教育事业的不断壮大，教育部于2013年单独设立了天文学类专业教学指导委员会。
天文学是一门观测驱动的学科，观测设备的建设对人才培养和学科发展至关重要。除了中国科学院各大天文台、1个授时中心及多处观测站拥有众多望远镜可供教学实践使用之外，高校也纷纷建成了大量各具特色的望远镜，如南京大学光学与近红外太阳望远镜、北京师范大学50厘米光学望远镜、北京大学天山望远镜等等。目前高校拥有光学望远镜约161台（其中口径大于30厘米的约18台），射电望远镜约3台，天文展厅5个，高校与研究所共建天文设备4台。这些设备为我国天文人才的培养提供了不可或缺的支撑。
图4. 南京大学仙林校区左涤江天文台（图源：南京大学）
图5. 北京师范大学天文系50厘米光学望远镜，建在新疆天文台的慕士塔格峰站（图源：北京师范大学）
图6. 北京大学建在天山的望远镜（图源：北京大学）
图7. 河北师范大学天文台（图源：河北师范大学）
图8. 清华大学天文台（图源：王卓骁摄）
然而，和英国、美国相比，我国大学天文教育的体量仍显得较小。英国人口仅6千6百万，是中国大陆人口的二十分之一，但是英国却有大约48所大学可以授予天文本科学位，大约是我们的3倍。
美国人口3.3亿，不到我们的四分之一，然而他们有161所大学可以授予天文本科学位，是我们的十倍。当然，美国单个大学的招生规模不大，但即便如此，他们全国每年招收的天文专业本科生人数也超过了我们的两倍。
由此看来，我们的天文教育还有很大的发展空间。教育部天文学类专业教学指导委员会也一直在鼓励并协助更多的大学成立天文系或设立天文专业。
对于天文专业的扩招可能会带来的就业问题，我一向持乐观的态度。一方面，更多天文系的成立将为天文学的教学与科研人才提供更多的舞台；另外一方面，我国已经建成和正在建设及规划各类大型天文观测设备，包括悟空卫星、慧眼卫星、“天眼”射电望远镜以及十二米大型光学望远镜。这些设备需要众多天文工作者去维护、运行及处理数据。更有甚者，我国的中小学天文教育非常匮乏，很多有志之士一直呼吁在中小学开设天文课程。若此宏愿得以实现，则天文专业人才会有极其广阔的用武之地。
以目前我国中小学的教育现状来看，减负确实是必须的，但是减负的正确方式不是将小学放学时间从下午5点提前到下午2点，不是减少在学校的上课课时，而应该是设法缩小不同大学教学科研水平的差距，让教育资源比目前更为均衡。
我们是一个14亿人口的泱泱大国，拥有3000余所高等院校，家长们或公众不应该将目光只是聚焦到前9名或前10名的大学，更不应该聚焦在前两名的大学。倘若高校的差距拉大或媒体舆论对所谓的名校过度关注，中小学即使改到更早时间放学也不可能实现减负的目标，反而会陡增家庭的负担，让以盈利为主要目标的培训机构取代以培养国家建设者为己任的中小学来完成基础教育任务。
作为一名教育工作者，我一直有个梦想：学校给小学生们安排三分之二的时间进行主干课程学习，其余时间安排演讲、体育、音乐、美术、天文和地理，周末还有一段时间接触山川大地。
作者简介：陈鹏飞，南京大学天文与空间科学学院教授，教育部长江学者特聘教授，从事太阳物理研究。目前担任教育部天文学类专业教学指导委员会秘书长、瑞士国际空间科学研究所学术委员会委员、COSPAR组织E2分会副主席、《中国科学》、《天文学报》、《天文学进展》及《Reviews of Modern Plasma Physics》等期刊编委。
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