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对天文天体物理本科教学的一点儿小想法

已有 2976 次阅读 2013-7-4 02:43 |系统分类:观点评述|关键词:天体物理,本科,教学| 教学, 本科, 天体物理

Xiaobo 参加一个国家天文教指委的会,给我们这些小辈发了封email询问我们有什么想法,

把我的回复email贴在下面,算作我的第一篇科学网博文。


Hi Xiaobo,


    我对这个还比较有体会,在科大接受的本科教学,物理基础很扎实,老师也都很负责,

但是,要思考一个问题,是不是有些过时了? 现代天文的发展,并不需要手算2000个积分,

推一本Weinberg的广义相对论。


      Arizona 的天文教学很实用,很多问题都是叫学生自己解决,比如编一些小的Simulation:

并不像我们理论力学里用手算轨道(不知道现在天体物理专业是否还是

这么上理论力学),他们会给学生真正的数据,然后让学生编程去预言太阳系1000年后
200个小行星的position; 本科实测课是Dennis Zaritsky亲自教,Bok 2.5米和Mountain Lemmon 1.5米
望远镜每年都要分出很多时间专门为本科生做观测用。imaging和spectroscopy,自己take data,
老师手把手教用IRAF reduce这些data (当然都很基本的几个task, 真正做科研还要在这个基础上根据
需要进行修改,但最重要的几步, bias, flat (sky/dome), comparison lamp, cosmic ray rejection, bad
pixel removal  都已经涉及到了。)  然后自己测光,定zeropoint, 然后解决一些小问题。
至于射电,可以看MIT 本科生的interferometer project:  http://www.haystack.mit.edu/edu/undergrad/srti/Interferometry_info.html 

我们的课,必须尽量让学生动手。


    有些理论的东西,老师能不能有一个高度直接掠过细节,直指本质?比如,量子力学历来认为

是围观世界的物理,但其实天文里全都是量子力学。星系里的氢原子什么条件下是基态n=1,

什么条件可能有下是n=2,由此联想到从哪儿出来的光谱里可能有Balmer absorption,从哪儿只

可能有基态相关的absorption (Lya, CII, SiII, CIV 等等)。在学量子力学的时候,能不能用实际谱线

做例子,让同学算谱线的展宽(natural broadening ? )   convolve rotation之后是什么样的?

convolve velocity dispersion 是什么样的? 这些都不难,但都很实用。学量子力学的时候,

能不能拿实际光谱,让学生体会到天文的所有发射,吸收线都是量子力学的精确验证?

并且顺便教学生认识几根常用的星系发射线?

   

    我自己有一点小想法,就是观测的课, 用S/N 把每一部分串起来。比如讲AO的部分,

不需要照本宣科自己也没接触过的仪器细节,但能不能给学生一个概念,S/N是怎么计算的,

为什么提高分辨率之后,任何望远镜任何仪器的性能都会大幅提高?这就是AO的好处,并不

只对做行星的有帮助,对于任何观测问题,分辨率的提高都会大大降低noise, 望远镜分辨率

提高4倍,2米望远镜直接变8米。让学生仪式到一些仪器为什么重要,一些技术为什么要发展。

(我们国家要把中等尺度光学望远镜放在首要发展的地位上,不是LAMOST那种,而是普通的

中等尺度,这个以后再说。)

 
        总之一点,要实用,我们要思考我们的教学重基础很好,但是不是有点慢,学生科研中短兵

相接能力不强?


    是为一点思考和抛砖引玉!




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