天文学常识范文

导语：如何才能写好一篇天文学常识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：高等教育；大学物理；天文学；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）41-0072-03

一、引言

大学物理作为面向理工科专业的一门基础课、必修课，其知识的掌握程度和能力的培养对后续专业知识的学习有着直接的影响，其重要性不可言喻。当然，有很多学生，特别是他们处在低年级，对这种重要性并没有直观的印象。所以，在实际教学活动中适当穿插一些相关专业或者前沿科技的知识，让学生感受物理是如何被应用的，从而提高学生对物理学习的兴趣，激发其主动性和创造性。穿插的内容也应是学生普遍感兴趣的，比如对学生所学专业或者是一些重大的科技进展。除此之外，我发现天文学是一个很好的穿插对象。天文学是研究宇宙空间天体、宇宙结构和发展的学科，是一门古老的学科，也是当代最活跃的前沿学科之一，本身具有强大的吸引力，很容易抓住学生的注意力。而且关于天文学的新闻时常出现在各种媒体，对一些字眼和基本概念，学生也不会感觉太陌生，这样也就容易拿来当作素材介绍，用物理理论来讲解会让学生对之理解得更深入透彻。本文通过几个实例来介绍天文学知识是如何穿插在大学物理教学中的。

二、应用实例

恒星是天体中大家都比较熟悉和关注的，比如离我们最近的恒星——天阳。下面我们就以恒星为例子，看看里面包含哪些物理过程。首先关于恒星的形成，恒星是分子云引力塌缩形成的。那在什么条件下分子云才可能塌缩形成恒星？如果仅仅只是引力，那么分子云内任何微小的密度涨落必将导致引力塌缩，很自然就会形成恒星。刚刚学过气体运动理论，就会想到分子热运动不可避免。因此，分子云内部必然存在着引力相抗衡的热压力。其结果是，较小的密度涨落产生的引力会被热压力所克服，并不能导致塌缩。只有当分子云本身密度较大时，才可能存在较强的密度涨落，从而引起引力不稳定性，并导致塌缩。此时，热压力不足以抵抗引力导致的塌缩。这里只需要利用理想气体压强的概念，学生很容易顺着这条思路找到答案。下面，我们来简单估计产生引力不稳定的临界条件。假设分子云为理想气体，温度为T、密度为ρ。考虑半径为r的球，其质量为M∝r3ρ，球体受到的引力为∝GM2/r2，热压力为∝Pr2。若气体分子的平均分子质量为m，利用理想气体状态方程，气体压强为P=ρkT/m。这样就可以得到引力不稳定发生的临界尺度和临界密度：r>rJ≈■，ρ>ρJ≈■ （1）.

上面的式子就是天文学中常用的金斯不稳定性判据，更严格的解比上面的会多出一个常数π，但是作为量级来估计，（1）式已经足够了。

这里用的物理知识都很简单基础，很容易让学生入手。通过这个例子，学生感觉自己也会用物理知识，而且跟天文更近了。

是不是满足金斯不稳定性引起引力塌缩就能形成恒星呢？这里还有一个关键的问题是关于恒星的点火条件。我们知道恒星能量来源于轻核聚变，例如天阳中心的氢核聚变。但是恒星内部是否能够发生核聚变呢？

事实上，核聚变会受到原子间库仑势垒的阻碍。下面我们可以简单估计该势垒的大小。在原子核物理简介这一章，我们学习过原子核中核子半径为rN=R0A1/3≈1.2A1/3fm，其中A为原子核质质量数。在大于rN的区域，库仑作用主导，则两个核电荷数分别为Z1和Z2，质量数为A1和A2的原子核之间的库仑势垒为：Vc=■≈1.2■MeV （2）.

恒星中心典型温度约107K，原子核的动能只有≈kT≈1keV？垲VC。因此，用经典物理知识我们甚至无法理解太阳为什么会发光这样基本的问题。但是，微观粒子具有波粒二象性，这里需要考虑量子隧道效应，只要核子动能足够大，还是可以大规模穿过库仑势垒的，从而“点火”。这要求星体中心温度不能太小，被称为点火温度。通过这个例子，学生感觉到像太阳这样的宏观天体，其核心的基本物理过程也需要借助微观的量子效应。

关于恒星的特征温度，天文学中常用维里温度来估算。这里需要用到维里定理是：E■■=-■Egr （3）.其中，Egr为星体的自引力能，E■■为星体的总热能。上式表明，当星体收缩时，一半的自引力能被辐射掉，剩下的一半将转化为热能，增加恒星的温度。我们可以用它来估计恒星内部的特征温度。

星体自引力能可以估计为Egr=-GM2/R，星体热能Eth=■NkTvir，于是有■NkTvir≈■■=■■ （4）.这样给出的温度Tvir被称为维里温度。就以太阳为例，在上式中代入太阳质量和半径后，估算的特征温度为Tvir≈6×106K，与标准模型得到的结果量级一致。

上式（4）其实也很容易理解，只是用了气体动理论里面的一些基本知识。关键是维里定理怎么来的，下面我们给出一个简单推导，同样是用到这部分的基础知识。

考虑星体内部的流体静力学平衡，某一半径r流体元受到的引力与压强梯度平衡，即：■=■ （5）.其中M（r）是半径r所包围的质量，式子两边同乘以4πr3dr，并从星体中心到表面（假设恒星半径为R）进行积分，即：■4πr3■dr=-■4πr3■dr （6）.

上式右边为星体的自引力能Egr.我们对（6）式左边做分部积分，即：■4πr3■dr=4πr3P（r）■■-3■4πr2P（r）dr （7）.一般将P（R）=0的地方定义为星体表面，因此右边第一项为零。右边第二项可以改写为：-3■4πr2P（r）dr=-3V■=-3VP （8）.

其中P为星体的平均压强，这与求平均速度的方法类似。综合以上（6）～（8）式，我们得到引力束缚系统的维里公式：3VP=-Egr （9）.

仍然把星体内气体分子当作经典理想气体。利用理想气体状态方程PV=NkT，和气体热能Eth=■NkT，我们得到 P=■■。对其两边同乘以4πr2dr并积分有：PV=■E■■（10）.联立上面的（9）式和（10）式，即可以自然得到维里定理。

还有其他一些天文学问题，如当恒星演化至晚期，恒星中心合成铁元素后，若再进一步核聚变需要吸热，在原子核物理章节，其中给出的核子的平均结合能曲线就是这个意思。其结果是晚期星体核心必然塌缩，通过核聚变的方式合成比铁重的元素是不可能的。这些都是能够紧密结合所学内容，提出一些有趣的天文学问题，让学生通过自己思考，能够找到合理的解释。只要留心，还能找到很多类似的例子。

三、总结

天文学本身具有很强的吸引力，容易引发学生的好奇心，因此在大学物理课程中穿插一些天文学知识能够起到较好的教学效果，让学生通过积极思考，感受如何运用物理知识，从而激发学习的主动性和创造性。另一方面，天文学作为一门古老的学科，作为自然科学的源泉，其发展对于人类的自然观产生了重大影响，也最容易激发人们的求知欲望，理应更受重视。在国外，高校大都开设有天文课，而国内相对很少。我国是世界上天文学发展最早的国家之一，曾经在天文观测和研究中取得了不少世界瞩目的成就，但在近代却陷于停滞，落后于西方。目前国内也仅有5所高校开设有天文专业，高校天文普及教育还亟待提高。在当前背景下，通过这样的结合也有助于天文学知识的普及，让学生在感受美妙的天文现象的同时，也思考其中的物理奥秘，切身感受到运用物理知识的确能使我们更加了解天文。

参考文献：

[1]徐仁新.天体物理导论[M].北京：北京大学出版社，2006.

篇2

关键词：天文教育；公选课；教学实践

引言

科学技术领先的发达国家都非常重视大学生的天文普及教育，发达国家及一些发展中国家的中学与高校也都普遍开设了天文学课程。美国国家天文学联盟副主席肯·威尔科克认为：“对于学生，天文学是检验他们一生对科学兴趣的最好方法”[1]。

我国的天文教育目前很薄弱，与发达国家相比差距很大。我国现有高校3152所，在校生超过2000万，其中高职高专1281所，开设天文选修课的高职院校不到20所[2]。近几年一些高校纷纷开设天文公选课，但目前高职院校中开设天文选修课的仍是凤毛麟角，多数学生天文地理知识贫乏。例如，许多学生不能辨认北斗星、不知道四季更替的原因，或热心于“占星学”，相信网上传播的带有迷信色彩的信息。因此在高职院校中开设天文选修课，普及天文学知识，不仅非常必要，而且势在必行。

我院在校学生有1200余人。自2003年开设“趣味天文”第二课堂，2009年起开设“星空探秘”公选课。至今已运行天文公选课4个学期，选课人数累计198人。随着教学实践的深入，我们不断总结经验改进教学，将天文公选课开成学生喜闻乐见的一门课程。本文分析了天文选修课的必要性，结合近年来我校教学经验体会，介绍我院天文公选课的实施。探讨天文教育的特征、模式、选修课所面临问题及其对策。

1.天文选修课的必要性

人类有别于其他动物的重要标志之一是有思维活动，人的思维活动涉及到其所处环境，包括宇宙环境。高职院校的天文教育，是提高学生科学素养不可或缺的重要环节。天文领域的相关知识和新的发现，能激发学生的科学热情，帮助学生掌握科学思维方法，树立正确的宇宙观。

在高职学生中普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学具有重要意义。天文是研究天上发生的现象的学问，而很多迷信也恰恰来源于“天上”。例如，很多学生迷恋“生肖、星座与命运”的所谓对应关系，社会上一度有许多出版物，对这一不科学的论调起了推波助澜的作用，相信所谓“生肖”的因果对应的思潮，对社会良性发展危害性很大。天文知识的普及，正是让学生知晓正确的天文知识、树立正确人生观和科学思考方法、破除迷信和伪科学的有力武器。

大量调查数据的分析，说明学生需要天文知识。公选课实施以来，针对天文公选课，我们进行了连续多个学期的问卷调查。累计发出问卷198份，收回182份。被试学生涵盖高职生和中职生，来自4个学院的9个专业，其中3个文科或艺术类专业。

结果表明，有89%的学生希望学习天文知识。对于学生获取天文学信息的途径，我们让学生在以下6种途径中进行多项选择：⑴多媒体网络⑵电视⑶报刊杂志⑷科普书⑸科普展览或天文馆⑹课外活动。统计显示，使用过小于或等于2种途径的学生占46%，使用过3种途径的占23%，4种途径的占15%，5种或以上的途径的仅占2%，其中绝大多数人是由网络或电视中了解天文信息的。上述结果说明，绝大多数学生很希望了解天文知识，但是获得天文知识信息的途径还很少。问卷中还设计了少量天文基本常识题，从答卷结果看，学生的天文知识很肤浅而零散。

关于学生对天文知识的兴趣点，问卷结果显示了以下几个方面：星座与人生、外星人与UFO、流星及日月食、小行星撞地球、黑洞。

表1是学生回答的选课动机统计表（问卷为多项选择）。可以看出，多数学生的选课动机是积极的。学生希望拓展知识面和提高素质，但也有部分学生的选课目的是为修够学分，其部分原因是可供选择的选修课数量尚不多。

综上可见，高职学生的天文基本常识还很欠缺，他们对天文知识是渴求的，这种渴求正是探索宇宙和认识自然的原动力。因此在高职院校中很有必要提供途径，使学生有机会了解和学习天文知识。

2.天文选修课的教学实践

2.1教学目标的研究与确定

学校应根据学生特点来设置教学目标，这个原则对于选修课更为重要[3]。我院天文选修的授课对象是全院学生，他们专业分散，大部分是二年级学生，五年制高职生约占60%的比例。学生数理基础很差，已有的天文知识很零散且肤浅，基本知识往往局限于一些科技史话或科幻故事等。

根据学生情况，参照其他院校的经验，我们将天文选修课的教学目标定位于：通过本课程的学习，一方面了解一些天文常识和前人的研究历程，拓宽知识面，帮助学生形成较科学的理性思维习惯。另一方面使学生了解天文新成就和进展，激发他们对天文的兴趣。

2.2教学内容的取舍

鉴于选修课的特点和我们的现有条件，我们首先明确一个主导思想：打破纷繁复杂的天文知识体系，根据既定教学目标制订教学内容。经过多学期教学探索，筛选出一些重要的、有趣味性的、适合我校实际情况的内容，重构成为天文选修课的授课内容。制订教学内容时我们设计了两条主线，一是天文现象与天文观测，因为这是天文理论与实践的基础，而且从现象入手的教学更容易为学生所接受。二是天文新成果，介绍一些天文研究最新成果，经常结合媒体报道的科技新闻，以通俗易懂的方式引入相应天文知识或常识，拓宽学生知识面的同时，提高学生的学习兴趣。

教学内容的选取上，我们特别注意了教学内容的趣味性[4]。例如，第二课的题目是“从干支纪年谈起——天文简史”，最后一课“外星人存在吗——探索地外文明”，题目吸引了学生的兴趣。课堂教学中，我们一般选择有趣的事例或经典故事引入教学内容。还利用一些名人轶事、历史典故等，活跃课堂气氛，集中学生注意力[5][6]。另外，教学中还介绍一些科技发展史，一些重要天文成果产生的背景，对学生的思维习惯和能力起到潜移默化的培养作用[7]。

天文公选课没有合适的教材，课题组开发编纂了讲义。内容源于相关图书资料、天文馆资料、图片、官方网站资料、有关科技新闻等。网络资源中有极多可以利用的素材，但也需要花很大精力去选取和浓缩。讲义涉及经典核心知识、历史、研究方法、趣味实验、天文新发现等。教学内容动态变化，紧跟科技发展形势，也是教学内容之一大特点。

2.3教学方法的研究

按照天文选修课的特点，本课特别适合采用活动教学、案例教学和多媒体教学。我们在教学中大量采用多媒体教学方式。多媒体教学手段可以容纳大量知识信息，另一方面还可以展示丰富的、多彩绚丽的天文图片和视频内容。除此之外，还利用多种教学形式，如主题讨论、室外观测、器材及星图使用、观测记录讲评等，多样的课堂形式和大量的信息交流，活跃课堂气氛，学生在活动中既学习了知识，又提高的思维水平。

比如在第一次课上，教师引导做一个有趣的假想“旅行”[8]：多媒体课件演示，从教室出发，由近及远渐渐远离地面、地球、地月系、太阳系、银河系…，直至“宇宙边缘”。这个假想的旅行，展示了宇宙之大而给学生以震撼，学生正确认识了我们人类在宇宙中的地位，同时又进一步提高学习兴趣。这个“开篇”为学生所喜闻乐见，也得到很多教师的好评。

作为天文类课程的重要环节，实地观测是必不可少的。借助逐步完善的观测条件，我们组织学生进行天文观测。利用不同的学期时段所发生的天象，布置和指导学生完成定期和不定期的观测与记录[9]。这些活动有：课程前4周的月相观察和记录；星图的使用练习；夜晚辨认识别星座和认星；二分二至午时太阳高度角的测量；赤道仪和折射镜的使用等。这些活动往往联系着诸多知识、历史神话、常识等，活动使学生拓展了知识、开阔了心胸、陶冶了情操、锻炼了能力。

2.4考核方法的探索

选修课的考核类型一般为考查。经过近几年的教学实践，我们总结了一套适应天文选修课的考核方法。

根据天文选修课程特点，本课不宜闭卷考试。我们采用观测天象记录、知识竞赛、讨论天文新发现、撰写小论文等方式，考核学生对天文选修课的掌握程度。例如在2010年，结合科技新闻“发现最年轻的黑洞”的讨论题，学生写出自己的看法或深度解读，经过查找资料和讨论，评出单元成绩，每个学生都不觉得是在考试，但是掌握了科技新知识。在结课考核的学生论文要求时，学生往往很关心如何要求论文的字数，我们对字数的要求很宽泛，字数不做特别要求，重在论文质量。规定学生可以针对其所感兴趣的内容（天文范畴），发表自己的看法，写出自己的认识或观点，不能抄袭或下载，引用文献要注明出处等。这样的要求下，学生能够发挥出主观能动性，写出言之有物、观点明晰的小论文。培养了他们实事求是的科学态度和严肃认真的治学精神。

3.若干思考

在高职院校中开设天文选修课，是普及天文知识的一种很有效的方式。天文学是对人类文明影响最大的学科之一，天文学与社会政治、宗教、文化、艺术等领域也有久远的关系。天文学的基本知识，对于当代大学生，无论将来从事何种职业，都是值得学习的。

通过对天文学基本知识的学习和观测活动，可以使高职院校学生获得关于天体和宇宙的各种知识，科学地认识宇宙，了解人类生存的宇宙环境和探索宇宙的科学方法，从而开阔学生的视野，树立正确的世界观和人生观，提高科学素质和综合知识水平。

3.1授课内容与方式

天文选修课的授课内容可以包括：天文学简史、认识四季星空、天球坐标系、天体测量概述、太阳及行星系统、恒星和星系、现代宇宙学知识。实践部分包括：普通天文望远镜基本知识、星座辨认、大行星的观测、河外星系观测、彗星及其它天象观测、简易天文望远镜的制作知识等。根据学生学习情况和教学条件的配备，可以对以上内容进行一定的取舍。

针对该课程知识性强，与其它学科的交叉、综合性强，学生好奇性强的特点，理论部分采用课堂讲座方式为主、学生讨论为辅的开放式教学模式。实践部分可适时做基本观测实习，或针对当时特殊天文现象，组织观测活动，丰富和活跃学生学习内容。

3.2天文选修课的实施效果

通过调查问卷，我们要求学生评价课程对自己的“作用”和学习“收获”。表2显示了学生对天文选修课的基本评价。认为天文选修课“有用”和“有收获”的都占到90%以上。

3.3存在的问题与建议

在高职院校开设天文选修课是一项新的教改实验，尚有以下问题要解决：如何定位教学目标、教学内容的组织、平衡教学内容的系统性与趣味性、课外作业内容问题、网络资源的利用、实践活动内容的设置、观测器材购置。

天文选修课的目的应该是：通过选修课学习，了解天文发展历史、天文发现方法和成果，拓宽知识面，帮助学生形成一种科学的、理性的思维方式，培养学生克服困难的意志，提高学生学习的主动性和创新性。

课外作业的选取对学生学习效果影响颇大。作业形式可以是：对某一问题的思考、课外阅读后的课堂讨论、小论文、观察记录、观测数据计算推演。研究和布置的作业要保护学生的学习积极性和热情，进一步引发其探索兴趣。

在教学中发现，文科生的感悟和追求与理科生有所不同。他们在知识的本体之外，更侧重天文奥秘中蕴含着的人类思想的美丽，更善于理解星语、品位内涵，悟出做人的道理，自我培养净化的心灵。我们不妨将他们的这一学习特点和感悟，引入到天文选修课目标中，使理科学生具有更高人文素质。

[参考文献]

[1]樊军辉.对我国高校天文学选修课开设的思考[J].湖南师范大学教育科学学报.2009（5）

[2]李华南.普通高校天文公选课的构建[J].沈阳教育学院学报.2008（10）

[3]赵娟.天文公共选修课教学的一点体会[J].北京师范大学学报（自然科学版）.2005（6）

[4]叶壬癸.天文知识选讲[M] .科学出版社.2002.4

[5]王玉民.星座世界[M] .辽宁教育出版社.2008.7

[6]

[7]【美】卡尔·萨根著.李元等译.宇宙[M] .吉林人民出版社.1998.10

篇3

中国有这样一对父子,当爹的懒、馋、没什么责任感,最理想的生活就是赚点小钱、喝点小酒、挨点小骂。他基本上没管教过儿子,不过因为他自己对天文学特别感兴趣,于是顺带着把儿子也培养成了天好者。结果,儿子在2010年的高考中考出了617分的好成绩。

梁家有儿爱天文

梁天这个爹不负责任到什么地步呢?仅从儿子的名字上就能窥见一斑,本来打算只在自己的名字中加个“小”字的,结果太太孙凤英坚决不肯,但梁天依然不肯费脑筋,最后加了个换汤不换药的“晓”字,“咱儿子就叫梁晓天啦!”

虽然出生在书香门第,父亲梁达是人民日报副主编,母亲谌容是著名作家,哥哥梁左是喜剧才子,妹妹梁欢是北大才女,梁天却有一个跟家人都搭不上边的爱好―――天文学。或许是自己的名字里面有个“天”字,又或许是因为当过炮兵,对坐标之类的东西特别有感情,转业后,他就成了一个业余的天文学爱好者。

一开始梁天只是小打小闹,花几十块钱买来入门级的天文望远镜,一到晚上就跑到天台上观星,梦想着能发现几颗尚未被天文学家们发现的恒星行星星云星座星系,然后用自己的名字给它们命名。

后来搬了家,他买了最大尺寸的天文图当壁纸,孙凤英怀孕的时候,不得不去婆家养胎,因为一见那些眼花缭乱的星空图就要害喜。儿子出世了,梁天给他买的第一个玩具是一个微缩版的太阳系模型,挂在他的摇篮正上方,装上电池后,九大行星就围着用一个小灯泡做的太阳打转。

梁晓天三岁的时候,梁天就抱着他一起在天台上用天文望远镜看星星了。虽然平时嬉皮笑脸,但在这个爱好上,梁天却态度端正得很,从月球开始介绍,金木水火土星挨个儿说起,太阳系说完了再教他逐一认识星座―――梁天觉得自己特别有当天文学老师的潜质,他可以将与星座、行星有关的故事都在教儿子辨识的时候说出来,比如牛郎织女、比如二十八星宿……那时正在热播《圣斗士星矢》,给他对儿子的星座启蒙起了很大的帮助:这个星座是冰河,那个星座是紫龙,远远的很模糊的那片星云就是阿瞬……

别人家的孩子还在听爷爷奶奶讲嫦娥奔月的凄美故事的时候,梁晓天已经通过梁天花大价钱买的Meade长焦距望远镜看清楚了月球其实只是一个充满环形山、陨石坑的清冷世界;同年龄的小朋友以为金星是个白胡子老头的时候,梁晓天已经被梁天带到天文馆看遍了麦哲伦飞行器近距离观测后发回的金星各个角度的高清照片,知道了金星的大气压是地球的90倍、表面温度很高、没有液态水……是一个不可能存在任何生命的行星。

梁天承认自己这么做完全是为了两全其美―――一来可以满足自己玩天文的爱好,二来还可以冠冕堂皇地声称自己尽到了做爹的责任。不过,连他自己都没想到,最后的结果是三全齐美―――耳濡目染之下,梁晓天对天文学也产生了浓厚的兴趣,成为了一个低龄天好者。

儿子的奖品,爹来蹭

还没开始启蒙教育,梁晓天就已经开始有模有样地举着天文望远镜跟着梁天一起观星了,儿子继承了自己的爱好,梁天觉得特别有成就感,在给梁晓天置办行头时也不遗余力―――光是望远镜就给买了三个:长焦距的用来观测行星、小焦比的用来看深空、大口径的则是观测彗星专用……

然后,梁天就发现,儿子的表现跟别人家同龄的小孩子有区别:入学时,他不哭不闹,仿佛上学跟夜观天象一样,是一件很有意思的事情;而且,他的智商似乎开掘得特别顺利,尽管在家没有受过任何学前教育,可入学后接受能力却特别强,不管是拼音汉字还是加减乘除,几乎全是一遍过。

梁天跟母亲谌容说起这个事儿,谌容问了几个从事天文学工作的朋友,喜滋滋地告诉梁天,他让梁晓天接触天文学,绝对是歪打正着的好事―――因为天文学特别需要耐得住寂寞,潜心观测,所以特别能铸就沉稳内敛的性格;再加上观测时要锁定坐标、天空范围、寻找参照星系,所以能大幅提升辨识能力;观测过的星象必须记在心里,所以又特别锻炼记忆力……总而言之一句话,从小玩天文的孩子,不管是智商情商还是心理素质,都会比普通的小孩高出一截。

果不其然,梁晓天在学业上没让家人操过心,从小学到中学,学习成绩始终名列前茅,多次在市、区比赛中获奖,高二时还作为学生代表参加了联合国儿童基金会举办的“青少年八国峰会”,与其他国家的同龄人探讨气候变暖等热点议题。

有子如此,梁天可乐颠了,当然,儿子学习好,自然是需要奖励的。不过梁天给儿子的奖品也与众不同―――小学毕业考得好,他带着儿子去了一趟澳大利亚,因为梁晓天一直惦记着想用射电望远镜看看天空,澳大利亚新南威尔士州的帕克斯天文台就有一台64米直径的射电望远镜可以有偿对公众开放。

在帕克斯天文台,梁晓天终于如愿以偿―――射电望远镜穿过了二氧化碳含量超过97%的金星大气层,又穿过厚达30公里由浓硫酸组成的浓云后,亲眼看到了伊师塔地、金星最高的麦克斯韦山脉、阿芙罗狄蒂地、艾塔兰塔平原低地……以及金星表面固化的玄武岩熔岩、从南到北穿过赤道长达1200公里的大峡谷、金星特有的一串串的环形山。最让梁晓天兴奋的是,通过射电望远镜,他看到了金星上方明亮的橙黄色天空,并无意中观测到了金星大气中一次持续八分钟的猛烈雷电现象。

梁晓天特别喜欢爸爸的这种奖励手段,每次寒暑假放假时,总会举着优异的成绩单冲梁天晃悠,言下之意非常明确―――考这么好,您又打算安排我去哪儿看看呢?

这些年来,每逢假期,梁天就得忙着安排天文观测之旅,一是为了奖励儿子,二来,自己也正好好这口。父子俩携手游历了威尔逊山天文台、帕罗玛山天文台、玛纳基亚山天文台、卡拉阿托天文台、基特峰天文台、汉堡天文台、哈佛大学天文台、伽俐略天文台……

被拍死在沙滩上,光荣!

别人家的孩子到了青春期就开始叛逆,梁天压根儿不担心儿子有这趋势。自己太了解儿子了,拿出一个海卫一卫星的仿真模型一晃,儿子马上眼睛放光。如果再告诉他刚弄到手一整套由哈勃太空望远镜拍摄的太空照片,儿子能像看见肉骨头的小狗一样缠着自己直到照片到手为止―――这样黏着爹的儿子,能叛逆?

不过,梁天的隐忧还是越来越强烈,因为自己属于二把刀的天好者,肚子里的东西有限,进步也始终不明显,在接受能力极强的儿子面前,他越来越觉得自己的权威性在动摇,尤其是在儿子DIY出了一套自制航天照相机后,他那种被后浪拍死在沙滩上的感慨就更强烈了……

今年高考一结束,梁晓天就把梁天给拖到了蒙古,因为他花了半年时间,琢磨出了一个连梁天都不知道起什么作用的神秘装备。

作为天好者,地球太空图像通常是由太空探测器拍摄的,这是常识,梁天知道。让他难以置信的是,梁晓天竟然用实践证明了拍摄这种壮观的太空地球景象并不一定需要数百万美元的资金发射太空探测器,因为他成功地用自制氦气球绑带照相机在高空拍摄到了地球。

在蒙古大草原上,梁晓天把一个聚苯乙烯的箱子系在一个氦气球上,然后让这个氦气球漂至35公里的高空,并使用了一个类似车载导航系统的GPS定位追踪设备,然后在聚苯乙烯箱子里安装了一个无线电发射器,通过它来发现箱子的返回位置。

箱子里装的是一个已经设置好程序的数码相机,数码相机每隔5分钟拍摄一张照片,气球升空后,相机就开始工作,直到气球因为高空气压过低,难以维持其中的氦气,爆炸为止。

气球爆炸后聚苯乙烯箱子就会自动释放一个微型降落伞,然后只需要根据GPS上显示的坐标去寻找,就能找到安全返回的数码相机―――梁晓天DIY的这个太空地球照相机的总开支不过5000元人民币,却拍摄到了地球表面1609公里范围的景象,并呈现出地球美丽的弯曲度。这让梁天瞠目结舌。

高考成绩公布后,因为高分被北大录取,梁晓天顿时成了网络红人,实际上,梁晓天早就是网络红人了,早在几年前,在国内最大最有影响力的牧夫天文论坛中,他就已经是最受追捧的名人了。

篇4

第一次飞跃：日心說取代了地心說

日心說代替地心說，是人类认识宇宙的第一次飞跃，日心說中行星绕太阳运动这一基本思想的正确性完全得到了验证。这一次飞跃的重要性在于，地心說隐含地支持了基督教（包括天主教）等宗教的基本教义，也就是神创造的人类和地球在宇宙中具有重要的中心位置。日心說代替地心說，则从科学上挑战了这些宗教教义。

第二次飞跃：太阳系也不是宇宙的中心

人类认识宇宙的第二次飞跃是通过天文观测得到的，不但地球不是宇宙的中心，就连太阳也不是宇宙的中心。那时人类认识的宇宙就是银河系，卡普坦（Jacobus Cornelius Kapteyn，1851年～1922年）通过测量超过45万颗恒星的距离，得到了银河系的结构，这就是卡普坦的“岛宇宙”，这个“岛宇宙”說明银河系有着明确的边界，而太阳系在稍微偏离银河系中心的位置。而沙普利（Harlow Shapley，1885年～1972年），通过测量69个球状星团的距离，得到的银河系结构显示，太阳系处于银河系比较边缘的地方。尽管这两个结果的细节有所不同，而且和现代的结果也有出入，但它们有一个共同的重要结果，就是太阳系不是银河系的中心，当然也就不是宇宙的中心。

第三次飞跃：银河系不是整个宇宙

在20世纪初，关于观测到的众多“星云”的性质，科学界有两种截然不同的观点。以沙普利为代表的多数派认为星云就是银河系内的天体，银河系就是整个宇宙。而以柯蒂斯（Heber Doust Curtis，1872年～1942年）为代表的少数派，则认为星云实际上是和银河系一样的“岛宇宙”，处于银河系以外很远的地方，而整个宇宙则是由无数个这样的“岛宇宙”组成。为此，1920年4月26日，在位于华盛顿美国国家科学院史密松学会的自然史博物馆里，这两个派系举行了一次激烈的沙普利柯蒂斯世纪大辩论。但是这场辩论并没有解决这个问题，因为辩论本身并不能解决科学问题，科学问题的解决只能通过科学研究来实现。此后不久，哈勃（1889年～1953年）就通过进一步的观测确认了这些星云实际上是众多遥远的、但是形态各异的星系，很多都和银河系类似，这有力地支持了柯蒂斯的基本观点。到此时为止，人类认识的宇宙尺度突然变得极度地广阔无涯，这是人类认识宇宙的第三次飞跃。

第四次飞跃：宇宙是膨胀的、非永恒的

由于哈勃观测到的很多星系都非常暗，因此距离银河系应该很远。把哈勃的观测结果直接外推，就会得到宇宙是无限的、永恒的，物质分布是均匀的。但是奥伯斯（Heinrich Wilhelm Matth us Olbers，1758年～1840年）佯谬（奥伯斯佯谬实际上是现代宇宙学的发端，第一次定量地考虑了整个宇宙的行为）告诉我们，这样的宇宙中，即使没有太阳光，但是由于永恒宇宙中的每一个天体的光都会照到地球，黑夜也应该像白昼一样明亮。（实际上在永恒和物质均匀分布的无限大宇宙中，宇宙中任何一处接收到的光流强都是无穷大。）但是这个推论显然和我们的常识不符，我们见到的黑夜是黑暗的，所以一定是什么地方有重大问题！到了1929年，哈勃发现远处的星系在退行，退行速度和距离成正比，因此宇宙在膨胀，反推回去就得到宇宙的年龄是有限的，更远的光来不及到达地球，所以存在“视界”（称为宇宙的视界）。宇宙空间相对于地球的巨大退行速度使得该距离以外的天体发出的光尚未到达地球，这就自然地解决了奥伯斯佯谬。因此我们可见的宇宙必顶是有边界的，这是人类认识宇宙的第四次飞跃。

第五次飞跃：宇宙大爆炸

1965年彭基亚斯（Arno Allan Penzias，1933年～）和威尔逊（Robert Woodrow Wilson，1936年～）发现了宇宙大爆炸残留的宇宙微波背景辐射，这和伽莫夫（George Gamow，1904年～1968年）的模型曾经预言的宇宙大爆炸留下的热辐射一致，证实了哈勃膨胀是宇宙大爆炸的结果，他们也因此于1978年获得了诺贝尔物理学奖。因此我们观测到的宇宙不仅是有边界的，而且也是有起点的，这是人类认识宇宙的第五次飞跃。

第六次飞跃：宇宙在加速膨胀

1998年，三位年轻的天文学家普尔穆特（Saul Perlmutter，1959年～）、施密特（Brian P.Schmidt，1967年～）和赖斯（Adam G.Riess，1969年～）通过观测一类特殊超新星（Ia型）的光度随宇宙红移的变化，发现了目前的宇宙在加速膨胀，确定了宇宙由未知的暗能量主导，并于2011年获得了诺贝尔物理学奖。把他们的结果和其它天文观测结果结合起来，可以得到宇宙从大爆炸开始（约140亿年之前）到今天的演化过程，以及在不同时期宇宙中的普通物质、暗物质和暗能量的比例的演化。今天宇宙中的普通物质、暗物质和暗能量分别占宇宙总的物质—能量的比例为4%、23%和73%，但是物理学中最成功的粒子物理标准模型只能解释其中仅仅占宇宙组成4%的普通物质，也就是說我们目前对今天宇宙成分的96%几乎毫无所知。这既是物理学和天文学共同面临的巨大挑战，当然也是人类认识宇宙的第六次飞跃。

第七次飞跃：可能有其它世界和文明

尽管有大量的证据支持生命能够从低级到高级进化，但是地球生命“种子”的来源目前仍然未知：可能产生在地球，也可能来自于太阳系其它行星，也完全可能来源于太阳系外的其它行星。科学家们于1992年在一个脉冲星（中子星）周围发现了第一颗太阳系外的行星，又于1995年在一个恒星周围发现了第一颗绕着另外一个恒星运动的行星，至今已经在太阳系外其它恒星周围共发现了超过700个行星。其中有些行星是“宜居”行星，很有可能存在生命，甚至高级生命或者文明，这是人类认识宇宙的第七次飞跃。

目前，对于太阳系外行星的搜寻以及生命的探测已经成为天文学的重要研究前沿。我们有可能找到高级生命能够存在的其它“地球”，使得外太空移民成为可能；有可能找到我们生命的“种子”，使得地球上的生命最终可以“认祖归宗”；有可能回答人类在宇宙中是否孤独这个问题；甚至可能真的和“外星人”交流！如今，人类已经开始努力搜寻外星人的通讯信号了。因此，所有这些已经不是科学幻想，也不是哲学的探讨，而是实实在在的科学研究。我想，人类认识宇宙的第八、九、十次飞跃是否都将来自于这里？

篇5

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。

根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。

那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

篇6

1．尼玛•阿卡尼一哈米德，34岁，第五维研究者

哈米德在理论物理和粒子物理学界无人不知，他的研究并非以前提出的多维空间，而是“额外的宇宙”――他认为大概有10500个。哈米德与少数见解独立的科学家认为我们的宇宙只是数不清的、并列存在的宇宙之一，我们的世界只是多元宇宙中的一个，每个宇宙都有各自的物理规则和自然界常数。多元宇宙的存在意味着什么?记得500年前哥白尼打破地心学说吗?如果哈米德是正确的，目前的宇宙理论将再次受到巨大冲击。

2．杰里•格尔德斯坦，35岁，太空气象学家

地球磁层是地球外层一个无形的磁性防护罩，格尔德斯坦对传统观念发起冲击，他参考美国航空航天局(NASA)的卫星图片，证明太阳风最猛烈时期，那些原本被认为是平静的等离子体层会完全侵蚀太空，等离子体“入侵”会让宇航员受到严重的电磁辐射，导致国防和通讯卫星内部的电路板起火，并且使全球定位系统(GPS)产生多达250英尺的误差。

3．梅勒迪•斯瓦兹，37岁，人体器官建造师

斯瓦兹向人们展示了人体内部一种神秘的液体流如何帮助器官生长。每个伤口都会提醒我们：人体内流淌着热血。但是斯瓦兹却在研究一种不为人知但又很重要的液体流――人体组织之间的细胞间液的缓慢流动。这种缓慢流动很可能是科学家梦寐以求的培植人体器官的关键所在。

4．大卫•汤普森，36岁，北极厄尔尼诺现象发现者

汤普森发现的北极气候模式将气象候科学推到了新高度。他和导师、气学家约翰•华莱士首先确定北极存在着一种席卷了1／3个地球的气候模式。他们将之称为“北极涛动”(简称AO)，这种现象改变了整个北半球的气候模式，被称为“北极厄尔尼诺现象”。

5．陶哲轩，31岁，密码世界“通才”

澳大利亚华裔数学家陶哲轩是个密码破译大师，他开发出一种崭新有效的破译方法，能够将零散的信息片段拼凑起来。这项技术正在被希望整理混乱信息的人所用，美国中央情报局窃听可疑电话或医生修复脑扫描图像中的斑点时都会用到。陶哲轩赢得了今年的菲尔兹奖(被誉为数学界的诺贝尔奖)，是1986年以来赢得这个奖项的最年轻的数学家。

6．凯莉•道甘，26岁，地下世界科学权威

达尔文认为，当蚯蚓“挤”进土里时，会吞下前方的泥土，“吃”出一条路来。这个理论已经存在120年之久。凯莉•道甘通过研究蚯蚓钻地的“工程学”原理来探索神秘的地下世界，让她达尔文理论，成为地下世界科学权威。

7．奥马尔•雅奇，41岁，氢纳米“建筑师”

雅奇目前正在研制的“微型支架”日后可能帮你在气罐里存放氢，成为“氢汽车”使用的燃料箱。如果将雅奇发明的这种物质放大10亿倍，它看上去很像一套巨大的支架。材料学家此前也见过类似框架，但无法 “定制”特殊用途的材料，雅奇就是将这个梦变成现实的人。

8．萨拉•西格，35岁，外星生命搜寻者

过去10年，天文学家发现了200颗环绕遥远恒星运行的行星，但没有一颗看起来像第二个地球。西格认为这个情况将会改变，她设计出一套鉴定遥远行星的大气成分的方法，试图证明像地球一样的行星遍布银河系。她的电脑仿真模拟有助于天文学家找到在其他行星上生活的智能生命。

9．埃里希•贾维斯，41岁，鸟语翻译家

人类和雀类都是“声音模仿者”，在动物王国中这种能力非常罕见，只有人类、鸣鸟、蜂雀、鹦鹉、蝙蝠、海豚、鲸和大象才知道如何模仿别人的声音。贾维斯极富创造力的研究，有助于神经学家通过改变基因蓝图来修复大脑损伤或者促进人类学习新语言的能力。

篇7

曹宝龙：打破旧的体系，建立一个新的体系不是那么容易的。浙江省实施综合科学课程的前十年非常艰难，也不顺利。一是教师的适应性存在很大的挑战，单科出身的教师要站在一个包括物理、化学、生物学、地球与宇宙等大综合的讲台上并不容易，尤其是重新“充电”有困难的老教师就更难了。二是学校的管理难以适应，习惯了分科管理教研组的学校遇到了如何过渡到综合学科管理的难题。学校的课程设置、人员安排、教学进程等一系列问题需要一个调整与改革的过程。三是家长与社会对综合科学课程的认识。一部分家长担心几门课变成一门课是否有“缩水”之嫌，孩子是否能适应高中生活；高中学校则担心孩子是否能够适应高中物理、化学、生物学和地理的分科学习，是否能打好“学科基础”；社会上一些关心教育的人担心教育质量是否会下降，有的还向省人大、政协提交了质疑综合科学课程的提案或议案，教育行政部门承受的压力可想而知。

综合科学课程的改革需要承受艰难的“痛”，并找准问题解决的途径与方法。我省在改革之初主要做了几件事。一是让学校、教师深刻认识综合科学的课程性质，使教师们理解综合科学是提高学生科学素养或科学能力的重要途径，对培养学生具有重大意义。二是大规模培养教师。让教研员、高中学科教师对初中科学教师进行专业知识的培训；在浙江省的高校开设科学教育本科专业；在大的初中学校或一个教研片区开展教师之间的教学研讨活动。这些措施大大减轻了教师的不适应之“痛”。三是实行评价制度的改革。初中理、化、生、地各科的教师评审中学高级教师和浙江省特级教师以一个学科——“科学”出现。因此，在浙江省只有初中科学高级教师和科学特级教师。初中学业评价与高中招生考试设置科学科目，没有分学科的考试。

现在，浙江省已基本建立并完善了初中综合科学课程体系。社会、学校、教师、学生、家长已完全适应了科学课程。

《中国教师》：浙江的综合科学课程走到今天，您认为可供大家借鉴的主要经验有哪些？

曹宝龙：犹如培养一个孩子一样，浙江省的综合科学到今天可以说已经长大了。它经历了成长的艰难期。总结20年改革的经验，最有价值的经验是浙江省各界对新事物的“呵护”和对改革的“坚持”。最初的几年，综合科学改革最困难，也最容易“夭折”。全国大部分实施综合科学的课改实验区都是在最困难的前五年内“夭折”的，因为这个时段是改革最“痛”的时期。浙江省在最初的困难期，各界人士和教育内部都对综合科学给予了有效的“呵护”，让其不至于在改革之初就“夭折”。面临困难，坚持改革也是最可贵的。困难时期我们坚持方向不动摇，坚持改革不固守，坚持工作不抱怨。“呵护”与“坚持”使浙江省的综合科学改革之路越走越顺，越走越宽。

《中国教师》：在接下来的10年中，浙江要贯彻落实2011年版课标的理念和目标，您认为可能存在的最大困难是什么？

曹宝龙：2011年版的科学课程标准与10年前的实验稿相比，更加突出科学课程的整合，也更强调了科学的探究性。科学课程作为一门综合性课程，不是原来分学科的简单相加或拼凑，它是一门整合的，体现科学探究，旨在培养学生科学素养的课程。因此，这门课程实施的关键在于课程理念的贯彻与落实。

经过20年的改革，浙江省现有的科学教师大多已成为“综合型”或“全能型”的教师了，但还有一些教师在知识层面上并不完全令人放心，所以必须加大师资培训的力度。2012年开始，各地的教师培训计划中都有各种形式的90学时以上的科学教师培训项目。实施这些项目必定会使广大科学教师受惠，使教师自身的科学素养不断提升。

科学课程的质量不仅体现在科学的知识教育，更重要的是能否体现学生科学素养或科学能力的培养。例如，在“科学入门”这一专题中，教师能否站在科学方法论的角度让学生来认识、体验或探究科学。教师课程设计中是否有科学方法的“入门教育”，如科学观察的方法、科学测量的方法、科学探究的方法等。虽然是7年级学生的入门教育，但学生必须在各种形式的简单而有趣的科学探究活动中体验方法，而不是单纯地“知道”这些方法。就是说，教师的教学着力点不仅要放在“科学的知识”上，更重要的是“关于科学的知识”。这是科学教育目前要解决的根本问题，也是浙江省的科学课程今后需要着力的关键问题。我们需要在教材建设、课程资源建设、教师培养、学校管理和学科教育评价等方面共同努力，使浙江省的科学教育真正达到“优质”水平，为全国建设一个高质量的科学教育示范区。

《中国教师》：对于综合科学课程的实施，尤其是综合科学课程的课堂教学改革，您有何建议？

曹宝龙：科学课程的核心是培养学生的科学素养，使学生能用科学的方式来解决科学问题，提高学生的科学探究能力。对于初中学生来说，培养科学素养可从三方面进行，即科学的知识和科学情感与态度。教学的立足点是学生能够识别科学问题，描述和解释科学现象，进行科学探究，并且有科学的兴趣、科学态度和科学精神。我国的科学教育总体来说对学生的问题发现意识、问题探究能力和科学解释能力不够重视，学生用科学方法来发现、探究和解释问题的能力比较薄弱，我们把太多的时间用在解一些抽象的题目上了。事实上，我们有太多的练习题没有以科学情境为基础，而是人为地编造一些数据，让学生套用死板的公式解练习题。一些练习题往往无趣无味，不仅没有能够培养学生对科学的兴趣，反而让学生感觉科学课程就是“解题目”，是很枯燥的。因此科学课程更需要重视科学思维、科学实验、科学方法的教育，使课程回归到体现科学的本质上来。

科学不仅仅是一个知识或逻辑实证的静态体系，更是一个人类获取知识、探索自然的认识活动，是创造知识的动态过程。因此，科学不仅是一种结果，也是一种过程。科学不仅是知识，更重要是体现科学方法与科学精神。科学是对观察或认识到的自然现象进行的合理解释或说明。事实上，每一堂科学课都要明确其科学目标，且目标与教学设计要有很好的协调性与一致性。科学教师在课堂上的语言、行为和形象都要有“科学味”，教师教学设计都要体现科学课程的融合性与探究性。

《中国教师》：对于综合科学课程在我国的发展走向，您是如何看待的？

曹宝龙：从“科学是一种知识体系”的传统观点来看，科学的体系可以细分为物理、化学、生物学和地理等学科。这种分科式教育可以使学生对各科知识体系的了解更系统。因此,有人认为科学教育应该是分科教育,因为分科比综合科学更能有效地掌握知识。其实，持此观点者往往是把科学只看成是一种静态的知识体系。

科学课程包括了“统一的科学概念与原理，科学探究的基本过程和方法，自然科学中最基本的事实、概念、原理、观点和思想，发展学生思维能力、创新精神和实践能力的内容，培养学生科学精神、科学态度的内容，反映现代科学技术发展的新成果以及科学技术与社会之间关系的内容”。初中学生在小学科学常识学习的基础上，学习综合科学后，能用整合的眼光来分析科学事实，用系统的方法来概述科学概念、原理、观点和思想。这样的整合课程与分科课程相比更能培养学生的素养与能力。

从“科学是一种知识探索与创造的过程”的观点来看，科学课程应该是反映科学探究过程和体现科学方法教育的一种综合性课程。在这样一个整合的科学课程中可承载科学教育所共有的一些因子。例如，观察与描述科学现象、归纳科学事实的方法，从大量的科学现象与事实中形成科学概念的能力，从事实和现象出发，在形成概念的基础上寻找科学规律或提出科学理论（假设）的能力，在科学探究过程中解释科学现象或科学事实的模型建构能力等，都是学生科学能力的形成和发展所必不可少的。对于初中学生来说，科学方法与科学精神的教育因素对于培养学生的兴趣与态度更为重要。

从学生应有的素养来看，科学知识本身尽管重要，但仅有知识意义不大。科学教育的主要任务是学生在学习科学知识的过程中学会科学的观察、思维、实验方法，这种科学探究的体验会深刻影响学生今后的学习与工作，改变人的思维方式和行事方式，这应该是科学教育宗旨所在。所谓科学素养就是学生通过科学课程的学习，学会了用“科学”方法来思考问题和处理事务。

培养公民的科学素养，不仅仅要让学生学习科学的知识体系，更重要的是学习科学的探究能力、科学思想和科学精神等。这个重任只有整合的科学课程才能较好地承担。在分科教学的情况下，很难系统、有效地培养学生的科学素养，也难以避免各自为政分割式的低效教学状态。因此，综合科学课程能够从科学的本质出发，系统地培养科学素养的各种组成成分。

因此，我国的科学教育从分科状态到综合科学需要有一个认识与探索的过程，当我们真正理解科学教育的任务和宗旨的时候，综合科学课程的时代也一定会到来的。

《中国教师》：2011年版的课标指出，综合科学课程内容的组织要突出“整合”和“探究”两个特点。那么，在教材的编写上、在课堂教学的实践中，怎么做才能发挥综合科学课程的特色呢？

曹宝龙：这一版科学课程标准要求突出“整合”与“探究”，切合了科学教育的核心理念，对今后10年的综合科学课程改革能起很好的引领作用。从课程改革进程来看，课程标准确立后，需要在教材编写和教学实施及教学评价几个方面来切实贯彻课程思想。“整合”是针对原来使用的教材还较明显地存在分科影子的背景下提出来的，“探究”是科学教育本质对我们的基本要求。

“整合”可在以下几个方面体现：一是教材内容的整合。分科教材强调的是学科的逻辑体系，是一个学科内知识条块与知识逻辑的相对融合，而综合科学强调问题或情境的体系。例如我们可以以“水”组成一个综合科学小主题。我们可以用这样的方式呈现教材：水对生命的作用；水的分布；水的结构与性质；水的力学特性；水的物态变化；水对人类繁衍与社会发展的作用等。学生用这样的教材来学习和研究水，既有宏观方法，也有微观方法，既有地理知识，更有化学、生物学、物理等分科知识。通过这样系统学习，学生对“水”会有一个深刻、全面、系统的认识。而用分科教材来学习研究“水”就难以达到系统全面理解的程度。因此，综合科学课程的教材编写实现内容整合可为科学能力的培养打下基础。

教材实现“整合”的第二个方面是科学方法上的整合。教材在科学方法、科学探究能力的培养上可以有一个系统的安排。例如，我们可以将科学方法的教授在整个初中学习阶段按照教材的内容体系和学生认知能力发展分类分层次进行：（1）科学观察与实验（观察法、实验与调查法、模拟法）；（2）科学思维（归纳法、演绎法、分析法、综合法）；（3）科学抽象（概念与符号抽象、模型抽象、数学抽象）。按照这样的分类，然后根据学生的认知发展水平和科学的内容体系展开，对这些具体的方法进行系统研究后作出一个渗透方法教育的整体方案，在综合科学学习的过程中每一种具体方法的学习时间、难度与尝试、展开方式等都有具体可行的顺序，这种教材安排的系统性更有利于培养学生的科学能力。

编写教材时，在“探究”的安排上也要有一个整体方案。一般我们可以先整体简单地让学生体会什么是探究，探究的基本概念和基本程序。这个程序可以在教材第一册基本完成。从第二册到第四册我们可以逐个安排探究活动，但每一个探究可以放一项或几项重点。例如，某一个探究可重点培养学生提出问题与形成猜想的能力，而在另外一些探究活动中可重点培养学生探究实验的设计能力或结果分析的能力，这样每一个探究都有一定的侧重与重点目标。因此，教材编写时，探究活动要有系统性设计，而每一项探究可以有重点培养的目标。到了第五册和第六册可重点让学生逐步学会探究全过程活动、探究的自我设计能力，让学生在全面体验探究的基础上，逐步学会独立探究的能力。教材编写要体现探究，既要有系统更要有重点，活动既要有探究科学结论的目标，更要有科学方法与能力的目标。

课堂教学中突出“整合”就要求我们教师有问题研究意识、科学哲学的思想，让科学方法的教育贯穿于课堂教学中，要有知识探究为科学能力提升服务的科学教育思想。课堂教学中突出“探究”就要求科学教师有“科学味”，以科学态度和科学精神引领学生探求科学的概念、规律，用科学原理解释世界，用科学思维理解与处理事务。从这个意义上来说，科学教师营造科学课堂的科学氛围显得成为重要。

《中国教师》：2011年版的课标将原来的4条科学态度、情感与价值观目标整合为3条：对自然和社会的态度，对科学的态度，学习科学、处理事务与人际关系的态度。在教学中如何落实这些目标，仍将是初中科学教育实践中的难点。关于科学态度、情感与价值观的教育，可否请您给教师们提出一些建议？

曹宝龙：科学态度与情感不仅是学生学习科学的需要，更是学生今后为人处事的需要。人们对科学情感、态度与价值观的教育在学科教育中的作用还有认识上的偏差。有人认为它不重要，对学生并没有用；有人认为情感、态度与价值观的教育可有可无，不影响学生的发展；也有人认为这方面的教育比较空洞，没有实际价值。我们认为，科学情感是一个人对待自然和社会的态度，是对科学本身的情感与态度，是以科学的方法来理解事务与处理人际关系的态度。例如，你认为应该如何处理废旧电池？你会自觉地回收废旧电池吗？你是如何认识与处理可降解垃圾和不可降解垃圾的？你的生活是否过度消耗自然资源，你有没有自觉约束的习惯？你相信2012是世界的末日吗？……这些问题可反映一个人的科学素养，尤其是科学情感和科学态度的修养水平。培养一个理解科学，自觉地遵守科学规律，以科学思维来认识与处理事务，以科学信仰自觉遵守社会公德的公民是科学教育的任务。

科学课程的情感教育应该区别于社会学科。社会学科的目标主要让学生从社会公益和社会发展的角度来理解与社会学科相关的情感目标，而科学学科的情感目标主要应该从如何理解自然、理解科学、理解自然与社会之间的联系的角度来落实科学的情感目标。学习科学知识是科学情感与态度培养的一种载体。例如，学习生态系统中食物链的概念和生态系统平衡概念时，我们不能用说教的方法，而应该用科学原理来启发引导学生。有的老师可能会急于说教：你们能不能不滥捕野生动物？你们能不能不滥砍滥伐？虽然这些教育没有错，但不是科学的本位，这反而如一位思想品德学科老师在上课。科学教师的任务是分析一种动物或植物的灭绝对系统内的其他动植物有什么影响，对人类生存环境有什么影响。让学生通过科学分析，自觉地对一种动物或一种植物消亡引起深度担忧。我们可以从全球气候变化引起的效应分析，使学生担忧冰山消失、雪线高度上升、地球大气环流变化等带来的影响……因此，科学课程的情感目标主要应该着眼于如何从科学的原理出发来理解自然，理解生命，理解自然与社会的关系。

《中国教师》：教师们曾经反映初中科学课程中天文学的内容过难，但本次课标修订基本维持了实验版课标中天文学部分的课程内容和教学要求，这就要求广大初中科学教师尽快提高自身天文学方面的素养，落实好天文学的教学内容以提升学生的科学素养。对于今后的科学教师师资培训和教师教研等方面的工作，您有何建议和要求？

曹宝龙：天文学对学生的思维能力，尤其是空间思维能力的发展是非常好的学习材料。我们生活在地球上，自然要认识地球的运动与变化，认识地球所在的太阳系和银河系的运动与变化，我们还要知道河外星系的探索方法。如果说关于地球与太阳的运动与变化与我们日常生活联系非常密切，那么，银河系与河外星系的探索与我们的文化生活相关，与我们的科学信仰有关。随着人类探索空间能力的发展，天文学与我们的联系越来越密切了。

本次课标中天文学内容适当降低了要求，一些与地球公转运动相关的定量分析与计算的要求基本上降低为定性要求。这样的变化是符合学生认知发展规律的，也是对基层学校实施课程存在困难的恰当回应。天文学的难度关键在于学生的空间思维与空间想象正处于发展阶段，有的学生的空间想象能力不足以理解天文学中位置关系与运动关系，因此一些学生在天文学习上有困难。一方面原因是课标的难度过大，这次的调整是恰当的；另一方面是教师的教学没有帮助学生搭建空间思维与空间想象的阶梯。我们可以用模型、类比等方法来帮助学生理解，也可以用计算机辅助教学的方法来帮助学生理解。

《中国教师》：2011年版的课标提出“评价的内容和方式应有利于引导教师实施真正意义上的科学教育，体现本课程整合和探究的特点”。对于科学教育评价，您可否为大家提供一些良策？

曹宝龙：评价非常重要，也非常难。学科评价也同样，是一个很重要的难题。学科评价的任务是建立客观、合理、准确的评价系统，用此系统进行的评价能对学科教育起良好的引导与促进作用。综合科学课程是一门跨分科界线的综合理科课程，其内容必须以科学的统一概念与规律来呈现，例如物质、能量等概念，守恒的思想与方法等，我们的评价在内容方面须导向“整合”。科学探究是科学知识与科学方法运用，学生可从中得到科学的体验，这对科学素养的培养极其重要。因此，评价突出“整合”与“探究”符合科学学科的本质特征。

评价需要有思想引导，方法引路，科学建立评价体系。平时的教学评价主要是突出学生学习过程中对科学学科的情感与兴趣、实验技能、科学探究的方法等项目的过程性评价，促进学生提高学习能力和学习兴趣。考试评价尤其是大规模考试，需要先建立一套评价的理论框架和评价方案，命题思想要体现科学能力。目前我们实施的考试总体来说没有突出科学能力或科学素养，而对知识本身的考查比例太大。事实上，在知识层面命题是比较简单的，大部分命题者也认为知识层面上的题目比较“靠得住”，容易命制。科学能力层面的题目命制难度较大，但促进教师平时的教学更重视学生的科学能力或素养，也能够真正回归科学的本质。如何有效命制科学试题，老师们可研究PISA的理论架构和试题编制方法，例如2006年的报告：《为明日世界的科学能力》。研究PISA每一次测试后公布的样题可以体会到PISA的命题思想和方法。

篇8

关键词：天文；科普教育；四季星空

四季星空是天文普及教学的一个重要环节。如果教师引导得法，会极大地提高学生对天文科学的兴趣。通过对星空的认识，学生可以形成对周日、周年视运动的感性认识。通过对恒星的了解，学生会对恒星物理性质的多样性，演化的必然性产生理性的认识。

一、星空的季节分期

根据周年视运动的规律，我们可用四季来划分星空，即所谓的“四季星空”。具体是：春季3月至5月，夏季6月至8月，秋季9月至11月和冬季12月至次年2月。需要注意的是，因为周日视运动规律的作用，四季星空实际适用于该季节的上半夜。

由于广州是北半球低纬度的城市，恒显星区面积只有1710平方度，仅占全天球面积的4.14%，所以在不同的季节，拱极星区的星座会有所变化。如秋季的上半夜，大熊座会位于地平线下。我们可以把仙后座和小熊座结合讲解，既能让学生了解两个星座的相对位置，又能学习由仙后座找北极星的方法。而到了春季上半夜，仙后座沉于地平之下，则要用大熊座来指示北极星了。

二、四季星空的基本教学流程

可将教学流程分为两个步骤。第一步：分东南西北和天顶五个方位介绍当季星空，使学生能初步了解当季星空的主要星座的相对位置，及寻找和辨认星座的基本方法。第二步：对当季的主要星座进行有特色的深入讲解。简而言之就是“先方位后星座”的教学策略。

笔者用下列表格说明各季节各个方位需要讲到的主要星座。

试以春季星空为例说明第一步的教学流程。

1.指向北方找到大熊座的北斗七星，通过北斗的指极星找到位于小熊座的北极星。

2.从指极星到北极星的连线延伸下去，会找到仙后座。从大熊座顺时针到仙王座，在两个星座之间可以看到天龙座和仙王座。

3.由北斗斗柄的弧线可以找到位于天顶附近牧夫座大角星。大角星北方的5颗亮星构成一个不规则的五边形。

4.由大角星向东可以找到狮子座。狮子座“头部”类似一把镰刀，“尾部”则是由三颗较亮的星组成的三角形。其中最亮的一颗叫“五帝座一”。

5.从狮子座往南会找到室女座，室女座的最亮星叫角宿一。北斗、大角的弧线最终可以落到角宿一的位置。大角、五帝座一和角宿一构成了“春季大三角”。

6.指向南方，我们会找到全天最大面积的长蛇星座。

7.指向西方，冬季星空的巨蟹、双子等星座快要西沉了。

8.指向东方，夏季星空的天秤、蛇夫等星座慢慢升起了。

一般地，讲解季节的星空，可以先从北方入手，经天顶到南方，然后就兼顾西方（上个季节的部分星座）和东方（下个季节的部分星座）。讲解过程中注意引导学生观察主要星座亮星的分布，主要星座间的相对位置等内容，将能加强学生对星座辨认的能力。

三、根据学生的不同层次进行有效的星空教学

我们将面对小学、初中和高中不同层次的学生开展四季星空的教学。上述的基本流程主要是从天文学的学科角度来进行考虑的。具体到不同层次的学生，在组织教学方面应有不同的策略。

1.小学生。小学生思维活跃，喜欢与教师交流，不过专注程度会相对较弱一些。教师应通过生动、有趣的语言吸引住学生，边回答他们的问题，边引导他们观察星空。教学内容可偏重于介绍星座和亮星的位置，教师多用比喻手段，令学生加深对星空星座的感性认识。多给学生讲述星空的传说，提高他们的兴趣和专注度，并适时地渗透最基本的天文知识，如星等，光年等。

2.初中生。初中生的思维特点从感性思维为主向理性思维转变。教师一方面要以生动、形象的方式介绍星空的基本情况，指导学生辨认星座。可以提及一些关于星空的神话，传说，加强讲解的吸引力。教师还要联系初中地理、数学、物理等学科知识来介绍天文的常识，增加知识容量。如通过天文软件（或天象馆的演示），引导学生思考纬度与星空的关系，初步了解地平坐标与赤道坐标的联系。

3.高中生。各季节星空概况的基本介绍方式可以参考对应初中生的方法。由于高中生在地理、物理和数学上获得的知识和技能要多于初中生，所以教师可以更多地介绍有关天体物理的初步知识，天球坐标的基本知识。在介绍中，要不断启发学生思考，加强互动环节的设计，而不要简单地叙述孤立的知识点。

四、各种星空教学资源的优劣势比较及应用的原则

四季星空的教学离不可教学资源的使用。教学资源可包括：真实的星空，天象馆的人造星空，天文软件的虚拟星空，星图（包括挂图，活动星图及多媒体课件中的星图照片）。

参考文献：

篇9

关键词：语文教学 教学成效 语文教师

在初中语文教学改革中，作为教育教学活动的主要组织者，语文教师发挥着重要的作用，教师教育理念的创新程度直接影响着教学活动的成效。笔者长期从事初中语文教育教学工作，在新课程改革方面进行了积极的尝试，主要在教学手段改进、教学模式创新、教学对象研究以及教学空间拓展等方面进行了探究，取得了明显成效，本文将作简要论述。

一、以多媒体手段为代表，提升教学手段，有效激发学生的学习兴趣

1.运用多媒体形象导入

在语文教学中，大多数教师对教学导入环节重视程度不够，有些时候只是轻描淡写地说上几句，没有能够充分激发出学生的学习积极性。笔者在新课导入环节，运用多媒体手段激发学生学习兴趣，成效较为明显。如教学《济南的冬天》内容时，为了激发学生对新课学习的兴趣，笔者以多媒体手段向学生展示了一段江南冬天美丽景色的纪录片，增强学生对教学内容的直观感知，学生的学习积极性被有效调动起来，效果十分明显。

2.运用多媒体补充信息

作为初中语文教学活动，需要大量的教学信息作为支撑，但是在实际教学中，教材中有限的内容无法完全满足学生对语文学习的需求，教师的教学活动难以变得更加丰润，在这样的情况下，多媒体教学手段可以发挥有效的辅助作用。如教学《宇宙里有些什么》内容时，由于涉及到天文学内容，并不是学生非常熟悉的方面，因此，笔者在教学中播放了一些天文学知识短片作为教学补充，丰富了学生的天文知识，为教学活动顺利开展发挥了良好的促进作用。

3.运用多媒体营造情境

语文教学活动是一项充满情感的活动，教师在语文教学中要用心去讲授，同时要积极创设与教学活动相应的情境，让学生在身临其境的氛围中开展学习活动，提高教学成效。为了实现这一效果，教师可以发挥多媒体的作用，如教学《“神舟”五号飞船航天员出征记》内容时，为了让学生亲身感受到这一伟大时刻给中华儿女带来的心灵震撼，笔者在教学中播放了实况新闻，学生激情高涨，仿佛来到了现场，整个教学活动富有激情。

二、以探究式模式为代表，改进教学模式，有效培养学生的自主学习能力

1.人员科学分组

为了发挥好学习小组这一载体的作用，笔者从数量、分布等方面进行了有效运作，按照6～8人的规模进行分组，每一个小组里面都确定一名品学兼优的学生作为小组长，牵头开展探究性学习活动。此外，在小组成员的选择上面兼顾到均衡性，将中等生以及后进生较为平均地编进各个小组，做到实力相当。

2.开展自主探究学习

在探究性学习教学中，笔者将学习的主动权交给学生，自己在教学中不再进行“满堂灌”式的教学灌输活动，而是将需要学生掌握的内容，设计成探究思考题的形式，在教学中向学生展示出来，让学生以学习小组为单位进行自主学习。在这一过程中，笔者也没有做旁观者，而是相机在各个小组进行检查指导，了解掌控各个小组的推进情况，同时对学生无法自行解决的难点问题予以必要的指导，促进小组探究学习深入开展。

3.注重科学引导点拨

在探究性教学中，笔者坚持做到“收放自如”，在“放”的环节，放手让学生依靠自己的努力来完成学习目标，在“收”的环节，还要将学生的学习情况进行进一步的整合与筛选。在学生完成自主学习之后，笔者要求学生代表汇报学习成果情况，其他学生可以举手予以补充，通过这样的方式提高答案的完整性以及科学性。最后，笔者还要对学生学习成果进行点评活动，帮助学生进一步梳理归纳，完成学习目标，提升了教学成效。

三、以差异性教学为代表，兼顾学生发展，有效促进学生全面发展

1.在目标设置上体现差异性

学生受到自身智力以及学习态度、技巧方法等方面的影响，存在着差异性，对于这一现状，教师要能够正确对待，要紧密结合学生的实际状况进行教学活动的设计与组织。在培养目标上，笔者将学生进行分类，分别确定不同的教学目标，对于学困生而言，笔者降低教学要求，只要求他们能够完成基础性内容的学习，对于语文学习基础较好的学生，则提出拔高性的目标，确保学生都能够找准自己在语文学习中的目标定位。

2.在教学组织上体现差异性

对学生差异性的兼顾更重要的是体现在教学活动组织过程中，在教学提问方面，笔者坚持专门为学困生设计一些较为简单的题型，能够将这些学生的注意力集中到教学活动之中，防止出现被边缘化的倾向，激发了学生对语文学习的参与热情。对于优秀生，则在一些具有拓展性或是思考难度较大的提问上为全体学生提供示范，以此来满足班级不同能力层次学生的学习需求。

3.在考试检测上体现差异性

为了能够在整体上促进教学成效的提升，笔者尤其注重对后进生群体的关注，在考试考核中，结合后进生的教学目标以及他们的学习实际水平，设计专门的教学测试卷，与班级其他学生一起开展测试活动，保证学生只要尽了自己的努力，都能够取得满意的成绩，保护学生学习积极性。

四、以开放性空间为代表，整合教育资源，有效构建立体教学框架

1.充分运用课外兴趣组织提升教学成效

作为初中语文教学活动，课堂教学短短的45分钟是无法完全满足学生对语文学习的需求的，这时，课外兴趣组织可以发挥重要的补充作用。笔者在语文教学中，按照学生的兴趣爱好，建立起多个兴趣小组，如文学社团、古文研究小组等，满足学生的差异性学习需求，促进学生语文素养提升。

2.充分运用各类竞赛组织提升教学成效

为了激发学生对语文学习的热情，笔者还结合教学进度安排，适时组织一些配套的学科竞赛活动，来激发学生的学习欲望，以赛促学，提升教学成效。如定期组织口头小作文竞赛、古文背诵和翻译比赛、文学常识抢答赛等，将教学目标要求蕴含其中，在学生喜闻乐见的活动中巩固了教学内容。同时，笔者还推荐学生参加教育主管部门以及各种学术团体举办的竞赛活动，为学生的全面发展提供帮助

篇10

作者：杨丹丹 单位：吉林大学应用技术学院

为了让学生掌握多种科学知识，在大清海关总税务司赫德的财力支持下，从各国延请名师，配备的英文教师除精通英文文法之外，还兼具多学科的高文化素养。在《再拟开办学馆章程十六条》里提出了其择师标准“：馆中延订西国学问贯通之人为西教习，似宜精通中国语言文字，斯义理之奥，名物象数之繁，方能以语言文字相为授受。“”师资从端模范”“，于中西之学确有见地者一人为山长”“，知古通今，所造即有可观，即举而任以教习”。也就是说，的西方教习既要是西国之有科学知识的人，又要精通中国语言和中国文化，方能“审读句读”，用英语讲授科学知识，使同文馆的学生“即以西语讲解其义，或以中国文义译出西文”，达到精通“西学”之目的。开馆之后，共有14位西方英文教习在此任教，他们是：包尔腾、傅兰雅、额伯连、吉德、柯理士、马士、欧礼斐、韩威礼、烈悌、安格联、贝安德、马都纳、徐迈德等，而这14位英文教习，大都来自母语为英语的国家，也大多受过高等教育，是西方各学科的饱学之士，现列举重要者分析如下：英国人包尔腾，是第一个进入的英文教习，是受英国公使威妥玛推荐的英国传教士，兼通汉语和教育理论。英方推荐他是因为“本系在外教徒，若充中国教习，系属试办”；中方聘用他是看中他“兼通汉文”。

据文献记载，当时聘用包尔腾还经过了面试“：来署察看，尚属诚实，虽未深知其人，惟以教习学生，似可无事苛求。”另外，清政府了解到他“只图薪水，不求官职”的意图之后，就更加看重这位一心做学问的包尔腾，当时聘用一名中国教习一年才需支付九十六两银子，总理衙门付给包尔腾的年薪是一千两银子，清政府不惜以十倍的高价吸引西方教习来馆任教，可见对英文教习的器重。包尔腾于1862年至1864年于任英文教习，1865年至1872年为驻华使馆牧师，1874年12月到香港出任圣公会维多利亚教区第三任会督，1877年应港督轩尼诗邀请出任香港政府考试委员会主考，并主持当年6月巡理署书吏铨选的考试。从包尔腾一生所获得重要官职来看，包尔腾是真正的西方教育家，所以才一直活跃在中西方文化沟通的重要平台上。美国人丁韪良，字冠西，系基督教新教教会长老派传教士，1846年毕业于印第安纳州大学，又入新奥尔巴尼长老会神学院。1849年被立为长老会牧师，道光三十年（1850）于长老派神学校毕业后派来中国传教，1850～1860年在中国宁波传教，1865年为同文馆英文教习，教授国际公法和富国策课程，1869至1894年为该馆总教习，并曾担任清政府国际法方面的顾问，1898至1900年，又出任京师大学堂总教习。丁韪良在中国生活了62个年头，曾协助湖广总督张之洞办学，也曾在京师创办北京崇实中学，是中国近代教育的酝酿和形成过程中的重要人物。爱尔兰人欧礼斐，英国贝尔法斯特的皇家学院的硕士，1879年入中国海关工作，同年到任英文教习，教授天文、化学课程，1894年任总教习，兼授物理课程。1902年同文馆并入京师大学堂之后，欧礼斐开始在宁波等海关任职，曾在北京海关总税务司管理汉文案税工作。从欧礼斐所授课程来看，欧礼斐的学问是多方面的，是一位既通英文语法，又通自然科学的全方面发展人才。英国人傅兰雅，1860年毕业于英国伦敦海伯雷师范学院，1861年赴香港担任圣保罗书院院长，1863至1864年在任英文教习，主讲格致课程。同治四年（1865）转任上海英华学堂校长，并主编字林洋行的中文报纸《上海新报》。同治七年（1868）受李鸿章雇佣任上海江南制造局翻译馆译员，清光绪二年正月二十三日（1876年2月17日）创办格致书院,光绪三年（1877）被举为上海益智书会干事，从事科学普及工作。光绪二十二年（1896）去美国担任加利福尼亚大学东方文学语言教授。1884年在上海创办了自己的书店和出版社，即格致书室。傅兰雅在教中国人学习英文的过程中，已对粤语、官话、上海话都能运用自如，再加上全方面的科学知识，使他能够熟练地将西方的数学、军工、矿物、化学、医学、生理学、天文学等多学科的书籍介绍给中国读者，成为中国近代史上为科学技术推广作出最杰出贡献的英国人。同时多才多艺的傅兰雅还曾在《申报》和《万国公报》上刊登过“求著时新小说启”的广告，成为中国新小说的最早倡导者，正如傅兰雅所言：“半生心血，惟望中国多兴西法，推广格致，自强自富。”

张功臣所著《洋人旧事》中提到“：从光绪朝开始，同文馆聘请的洋教习中新面孔渐多，来源不再是单一的传教士，而且总署任命人员比重加大，说明总理衙门在任用教习方面经验不断增加，渠道也有所拓展。以光绪朝前10年入馆的11名教习为例，法文教习培黎、英文教习马士、化学教习欧礼斐和天文教习骆三畏等都是海关人员，且为署任。其余的如海灵敦、费礼饬、班铎等，或是直接来华入馆，或是驻华使馆翻译。”随着的英文教习结构的改变，说明清政府在选择英文教习时更有经验，也更有目的性，因此，的英文教习的素质不断提高，他们在工作实践中摸索出西学中用的方法和途径之后，或自办杂志、出版社传播科学知识，或译介西学科技著作给中国读者，这些科学知识对于中国近代化的进程有着巨大的推进作用，也产生出如下的学术成果：《格致汇编》：傅兰雅自费创办的科学杂志，光绪二年正月（1876年2月）创刊，是中国最早的自然科学期刊，是一份以介绍声光化电等科学知识为中心内容的专门性刊物。《格致汇编》以带有新闻性质的短文来介绍科学知识，设有“互相问答”的栏目，以相互问答的形式，一共刊出了322条科学常识，交流了500个自然科学问题。现在中国学生所熟知的一些化学元素名字，如钾、钠、铅、钙等等，都是由傅兰雅制定的。《万国公法》：英国人惠顿撰，美国传教士丁韪良译，分释义明源、论诸国自然之权、论平时往来、论交战等四卷，同治三年（1864）刊行。丁韪良认为惠顿所著的《国际法原理》“更为现代而且同样权威”，此书会对中美两国的交往产生一定的积极影响，于是丁韪良采取了“惟精义是求，引证繁冗之处稍有删减耳”的翻译风格，将《国际法原理》的425个章节大量删减至4卷12章231个章节，使之更切合于中国民众的需要。丁韪良的翻译工作得到了清廷政府的支持，总理衙门专门拨白银500两，以政府名义刊印了《万国公法》。《万国公法》一书沟通了汉英语言之间关于法律法规语汇方面的交流，今天中国人所熟知的汉字法律术语如政治、责任、权利、选举、司法、国会、争端、赔偿、人民自治、利益、管辖等法律专门语汇都是来自于这本专业书中。《英文举隅》：译者汪凤藻，校订者丁韪良，是编译出版的英文语法的专业书籍，译者汪凤藻采取了文言翻译风格，使此书保留了浓郁的时代特色，《申报》称此书为“总理衙藏版，民间罕得而见之”的奇书，北京师范大学历史系邱志红指出“：《英文举隅》不仅代表了同文馆卓著的英语教学水平，同时对戊戌维新以后英语语法知识和概念传播的成熟化、深入化发展，起到了至关重要的承上启下作用，在晚清中国的英语传播史上，是值得重视的一个细节。”《富国策》：汪凤藻译，丁韪良校对。因为丁韪良在里讲授“富国策”课程，所用的教材是英国资产阶级经济学家法思德的《政治经济学提要》，故产生了将此书翻译出版的想法,1880年出版此书时名为《富国策》。这是西方资产阶级经济学的第一部中译本，也是中国人最早接触到的政治经济学专著，《富国策》自问世以来曾多次刊刻翻印,先后出现过乐善堂本、美华书馆本、益智书会本、实学新编本、鸿宝书局本等版本，其对于晚清时代的中国学者的影响可以想见。

此外，还先后译刊了《星学发韧》、《坤象究原》、《中西合历》等西方天文学著作，还有傅兰雅所撰的《重学须知》、丁韪良所撰《力学入门》、《电学入门》、《声音学测算》等科学著作，这些学术著作不仅产生了强大的学术群体，更掀起了西学东渐的新，并且为中国的教育界探索出了一条在科举选士以外培养人才的崭新途径，为清末的中国培养出了一批外交人才和翻译人才，正如《同文馆题名录》所言“：自开馆以来,译书为要务。起初总教习、教习等自译,近来学生颇可襄助,间有能自行翻译者。”