至全国开展天文专业人才培养具有重要的借鉴价值

前言

天文学是一门古老又年轻的自然科学,因其独特的魅力,在人类文化传承中具有重要地位 。

我们通过调研和走访已开设天文专业的高校,逐步理清了天文专业的特色和创新人才培养的难点,具体如下:天文学科交叉性强,人才培养难度大天文学已进入大数据时代,是一门以天文观测为基础、由观测发现所驱动的自然科学 。

天文学与物理学、数学和计算机科学等学科交叉,涉及的相关基础课程较多,其专业核心课程一般包括普通物理、高等数学、数学物理方法、电动力学、程序设计、基础天文学、天体力学和实测天体物理等课程 。

由此可见,天文学是一门有着丰富跨学科董爱军等，科研型天文创新人才培养模式的探索与实践4期特色的基础学科。

该学科对数理基础和计算能力要求较高,人才培养难度较大。近年来,多信使天文学观测研究和天体生物学等新学科分支快速发展,不断拓宽前沿科学领域 。

天文专业教材十分缺乏天文专业教材需求较大,如:基础天文学、天体力学、实测天体物理、天体物理以及天文数据处理方法等 。

我国天文专业发展相对缓慢导致权威教材十分缺乏,部分教材仍处于20世纪80–90年代水平且很难批量购买,甚至有些教材在国内还是空白 。

科研型天文创新人才需求较大随着我国参与的平方公里射电阵等一大批国内和国际天文实测及巡天项目陆续建成和使用,将产生海量的天文数据 。

利用好这些数据开展天文前沿科学研究,急需大批能从事天文大数据分析和处理、大数据挖掘以及天文理论分析的科研型天文创新人才 。

2018年,教育部等六部委颁布了《关于实施基础学科拔尖学生培养计划2 。0的意见》,明确提出了将“培养一批勇攀科学高峰、推动科学文化发展的优秀拔尖人才”作为培养基础学科本科层次拔尖人才的目标要求。

2019年以来,教育部先后在南京大学、中国科学技术大学和北京大学批准成立了“南京大学天文学拔尖学生培养基地”、“中国科学技术大学王绶琯天文学拔尖学生培养基地”和“北京大学未名学者天文学拔尖学生培养基地” ,开启了注重天文创新能力培养的科研型天文拔尖人才和领军人才的培养模式。

然而,2021年我国天文学专业本科生在校人数只有900人左右,远不能满足大型科研设备对科研型天文创新人才的需求 。

天文专业和大型天文设备分布不均衡,东西部差距较大 我国天文专业的快速发展也带来了区域分布不均衡问题。

给出了我国天文系或天文专业的分布情况。从中可以看出,东部地区、中部地区和西部地区 分别有10所、2所和4所高校开设了天文系或天文专业,占比分别为62。5%、12。5%和25。0%。

在已开设天文系或天文专业的高校中,中国科学院大学、985高校和211高校等重点大学11所,占比约68。8%;省属高校5所,占比约31。2%。给出了我国主要地基天文望远镜的分布情况 。

从可以看出 ,近十年来我国主要的大型地基天文观测平台皆落户于西部地区,这主要得益于西部地区良好的观测环境和电磁环境。而利用好这些大型天文观测设备,需要培养大批能从事天文观测、大数据挖掘以及理论分析的科研型天文创新人才。

因此 ,区域分布的不均衡将影响我国天文专业的快速发展。综上所述,我国天文专业发展在专业教材和人才培养上明显滞后,尤其是教育资源和大型天文设备的分布存在明显的区域不均衡现象。这将对天文专业和前沿科学研究的快速发展产生不利影响。

目前,大型地基天文观测设备主要落户于西部地区 ,而西部地区的教育资源、科研资源以及人才培养能力明显落后于东部地区和中部地区。因此,如何利用好东部地区优秀的教育和科研资源开展西部地区的人才培养,是西部高校探索天文专业发展急需解决的重要问题之一。

为了培养学生的数理基础知识和专业基础知识的运用能力,南仁东班开设了高等数学、普通物理、四大力学、数学物理方法 等数理基础课程;基础天文学、实测天体物理、恒星物理、射电天文学和天文数据处理方法等专业课程;C语言程序设计、天文大数据挖掘和机器学习等计算机类课程。

数理基础课程和计算机类课程主要依托物理系已开设的数学、物理和计算机相关课程 ;专业课程主要由天文系开设,部分天文学核心专业课程(如:射电天文学等)将聘请中国科学院国家天文台专家授课。

开设天文观测和天文数据处理类课程,培养学生的科学实践能力大学二年级上学期开始,学校将为南仁东班陆续开设天文学专业技术类课程,主要包括光学观测、射电观测和天文数据分析与处理等课程,部分课程将聘请国家天文台专家培训指导 。

光学观测主要依托贵州师范大学60cm光学望远镜开展掩食双星的时变观测,进而约束双星的质量、光度、轨道周期 和距离等参数;

射电观测主要包括自制小射电望远镜、银河系中性氢的探测以及依托贵州师范大学射电望远镜干涉阵开展快速射电爆和脉冲星等天体的射电观测等;天文数据分析与处理主要是学习望远镜常用的数据分析和处理软件 。

通过上述课程的学习,可以为学生积累大量望远镜使用和数据分析经验,为后续开展科学研究奠定基础 。

开设科研训练项目类课程,培养学生科研项目实施能力大学三年级上学期,学校将为南仁东班设置天文科研训练项目 。

科研训练项目对南仁东班级全覆盖,分设重点项目(约30%)和一般项目(约70%)两种,由学业导师和科学导师全程指导学生项目的申报、实施和结题 等工作。科研训练项目作为南仁东班的必修环节由学院组织考核。

通过科研训练项目实施,可以培养学生科研项 目的实施能力,并为今后独立开展科学研究奠定基础。

综上所述,贵州师范大学通过调研东部地区和中部地区8所高校的人才培养情况,制定了符合贵州省省情的天文创新人才培养目标 。

并通过与中科院国家天文台协同,在课程思政、课程设置和能力培养以及科研项目训练等方面开展了特色鲜明的合作。 下面对南仁东班的培养情况和培养特色简单介绍如下。

依托贵州红色教育和 FAST文化,开展课程思政教育充分发挥贵州省红色老区和FAST落户于贵州的优势,将红色教育、FAST文化和南仁东精神融入到教学之中。

前往遵义和赤水等红色老区实地学习,充分领略革命的艰难和来之不易的新生活,培养学生爱国精神;

定期邀请中国科学院国家天文台和 FAST基地科学家宣讲南仁东先进事迹和FAST文化,使学生充分体会FAST建设的艰辛和取得的世界瞩目的科学成就,培养学生的民族自豪感和致力于国家天文事业的高尚情操;邀请中国科学院汪景琇院士等讲述老科学家的人生历程和家国情怀。

借助国家天文台优势资源,开展天文创新人才培养贵州师范大学聘请中国科学院汪景琇院士担任南仁东班班主任,聘请中国科学院著名科学家担任南仁东班科学导师, 实行“双导师制”。

科学导师董爱军等:科研型天文创新人才培养模式的探索 与实践4期负责协助贵州师范大学制订南仁东班人才培养方案和课程设置,指导学生开展科学研究和科研项目训练,指导学生在中科院国家天文台开展实习实践和学术活动,与贵州师范大学共同开展科研型天文创新人才培养。

人才培养取得较好成绩的同时,南仁东班课程和师资队伍建设方面也取得了较快的发展 。两年来,与中科院国家天文台联合申报国家级天文专业教材基地1项(评审中);培育《基础天文学》精品课程项目1项;获批省级教学改革项目2项;荣获贵州省思贤名师1人,贵州师范大学思贤名师2人;荣获贵州省青年教师教学技能大赛二等奖1项。

综上所述,在天文界尤其是中科院国家天文台的大力支持下,南仁东班在课程思政、人才培养以及课程与师资队伍建设等方面取得了较好的成绩 。

但与东部地区相比仍存在较大的差距。这主要是由于贵州师范大学地处我国西部,在师资力量、教学科研平台以及生源质量 等方面相对不足。

因此,我们更需要进一步加强与东部地区重点高校院所的协同合作,弥补自身在师资力量和科研平台等方面的不足,进而提高科研型天文创新人才的培养质量 。