边缘化的自然科学：天文系既然无人报名？

我国大学设置天文系的屈指可数，每年培养的本科生不过百人，许多天文项目人才告急，作为基础学科的天文教育无法紧随天文事业发展的步伐，且弊端愈加凸显。目前，无论自主招生还是降分招生，对大学而言既属无奈之举，也无法从根本上解决问题。
■本报记者 张巧玲
“每年招20来个人都招不满，我们不得不降分招生。”在前不久举办的第四届全国中学生天文夏令营活动上，北京师范大学天文系教授陈黎向《中国科学报》记者道出了目前大学天文系招生的困窘，担忧之情溢于言表。
记者从北大和北师大天文系夏令营活动的招生简章中发现，两所学校均希望通过此类活动对“符合条件”的学生进行考察，进而向招生办推荐，以此扩充天文学自主招生的生源。

LAMOST天文望远镜张巧玲摄

天文学作为一门宇宙观的科学和提高公民基本科学素养的必修课，在教育界仍未受到相应的重视。图为天文爱好者在观测日食。崔辰州摄

南开大学附属中学师生通过数字天象仪仰望“星空”。新华社供图
“天文系招生比较困难。”陈黎坦言，每年北师大天文学系招收的新生人数约为20人，但真正以第一志愿报考的只占1/3。招生难是目前大学天文学系面临的普遍现象，降分招生已成为各个学校目前能用的主要手段。
教育倒挂
2011年从北师大本科毕业的杨轶，就曾被学校锁定为降分招生的对象。杨轶是同学中少见的天文爱好者，2005年获得过“北京天文国际奥赛高年级组一等奖”的荣誉。这张“王牌”可以让他高考降20分录取。虽然他也参加了北师大天文系的自主招生考试，但仍因成绩优异，以第一志愿顺利进入该系。
杨轶告诉《中国科学报》记者，他的同学中只有两三成是以第一志愿考进北师大天文系的，大部分则是从其他相关专业调剂过来，随后还会有1/3的人转系出去。“大多转到了数学、物理或者经济管理等专业。”
“降分招生不能不说是一件很悲哀的事情。”陈黎对此倍感心痛。
据悉，我国目前拥有2000多所高等院校，其中仅有5所大学设有天文系（厦门大学将于今年9月复建天文系），仅有十多所大学建有天文研究所、天文研究中心或在物理院系里有从事天文研究的人员。其中，每年天文学本科招生不超过百人，招生难已成普遍现象。
不仅如此，天文系的研究生招生同样不尽如人意。“天文系实在没有那么多生源，我经常去中科院物理所或数学所搜罗人，让他们报考我们的专业。”陈黎说。
北京师范大学天文系教授付建宁则告诉《中国科学报》记者另一个有趣的现象：目前每年培养的天文学本科生不到100人，但每年天文学的硕士、博士入学人数却有四五百人。
“全国天文学的本科教育和研究生教育出现严重倒挂。无论是中科院系统还是大学，天文学研究生的培养规模已远远超过本科生。”付建宁认为，这不是一个合理的现象。
天文学教育滞后
据了解，目前世界排名前100位的大学中，九成以上大学拥有天文系或者天文专业，而不是简单地开设天文公共选修课。这与我国目前的天文学教育现状形成鲜明对比。
对此，付建宁则表示：“现代大学天文学的配置是计划经济时代的产物，近几十年来没有太大变化。”
同时，我国大学建立天文系多根据“一台一校”的原则，大学中的天文系主要是为各天文台培养人才。例如，1958年中国科学院成立的北京天文台筹备处，1960年2月教育部批准北京师范大学建立天文系。
随着我国国力的持续增强，中国天文研究事业也得到迅猛发展，尤其是中国科学院系统的天文学研究队伍、研究设备和研究成果都取得了巨大的进步。
相比之下，我国天文人才的培养规模则没有太大扩张，多年来大学扩招也未惠及天文学这一古老的基础学科。
“目前的现状远不能满足天文学科迅猛发展的需要，而且已成为我国天文学发展的瓶颈，它将严重影响我国天文学研究后备力量的发展。”付建宁认为。
在科研一线，关于人才培养乏力的感受同样真切。
国家天文台研究员、LAMOST（郭守敬望远镜）项目总经理赵永恒介绍，LAMOST从去年10月开始先导巡天，今年9月将开始正式巡天。LAMOST是我国自主研制的迄今为止国际上口径最大的大视场望远镜和光谱获取率最高的望远镜。
“我们半年已获得50万条光谱供天文学家在使用，目前大概有20多个课题正在利用这些光谱开展研究。”赵永恒说。
对于望远镜建设者而言，他们的最大心愿就是有更多科学家用他们获取的光谱做出更多更好的科研成果。
“目前利用LAMOST数据开展研究的人只有四五十人，人数比国外的大项目研究少很多。”赵永恒说。据他了解，像美国Sloan（斯隆）数字化巡天项目，就有上百名天文学家在利用其获取的光谱开展研究。
“仅Sloan巡天一个项目投入的人才几乎相当于我国全部的天文人才，而且这个项目仅是一个规模及投资都不大的项目。”中国科学院院士陈建生向《中国科学报》记者介绍。
陈建生认为，我国天文人才在质和量方面都远不能满足天文事业发展的需要，“天文人才不够，其实就是天文教育发展不够”。
中国科学院国家天文台副台长郝晋新在接受《中国科学报》记者采访时表示：“如果要使我国1000所高校具备开设天文公共选修课的能力，按照目前培养天文学博士生的力量，10年都完成不了这个任务。”
中国科学院院士崔向群介绍，近十几年来国家在重大地面和空间天文项目上已投入近20亿元，许多大型望远镜项目正在建设中，此外还有几十亿元的天文项目正在立项中。这些项目将为我国天文学研究达到国际一流水平提供重要的硬件平台。
“天文上的项目很多，但真正有用的有多少？”崔向群对《中国科学报》记者说。由此，硬件建设与人才培养之间的差距正越拉越大。
郝晋新甚至担心，过不了多久，我国天文学现有的研究力量将无法支撑现有项目的发展。同时，高校中能利用这些设备并开展天文研究的人会越来越少。
人才分布不合理
郝晋新给记者提供了这样一组数据：我国天文学目前已培养了一批在国内外有影响的学术带头人和研究群体，形成了一支学科方向设置基本齐全、研究队伍年龄结构趋于合理、具有一定国际竞争力的研究队伍。截至2011年11月，有2308名固定职位人员和1163名流动人员（博士后、博士生、硕士生）。然而，约90%的科研人员集中在中国科学院天文系统。其中，课题研究人员占42％，天文技术方法研究人员占26％，技术支撑人员占17％，其余的为行政管理人员。
在郝晋新看来，高校天文学无论从研究队伍体量、科研产出规模还是学术影响力上均小于中国科学院，此外，高校天文学的研究主要集中在理论研究和数据分析，在天文终端设备的研制方面力量还较为薄弱。
据记者了解，目前我国大学的天文系几乎没有天文观测设备，只有小型的教学工具，如十几公分的望远镜，更没有专业的天文台。这种情况与发达国家形成巨大反差。以美国为例，美国有近百所大学建有天文学科，这些高校不仅是人才培养的主力军，而且在研究队伍、研究设备和研究成果等方面均可与专业的天文研究机构相媲美。
陈建生认为，我国天文队伍分布也不合理，主要集中在中科院各天文台，“合理的布局应当是：科学院天文研究机构以建设、发展和运转国家级大型观测设备为主，天文课题研究应当散布在各个大学，与人才培养结合起来”。
导向偏差
今年74岁的苏宜，是南开大学图书馆系一名退休教师，从1993年至今，他已在南开大学开设了近20年的天文选修课，学生达2万多人。正是因为同学们对天文学的兴趣，已退休的苏宜至今仍站在讲台上。
苏宜还自著了天文选修课教材《天文学新教材》和《文科天文学》。十多年来，他曾多次试图说服校领导设立天文系，但一直没有成功。苏宜坦言，虽然大家都认为这个课程不错，也受到学生的欢迎，但只能被当做选修课。“如果提出增设会计、经济之类的专业，学校更容易接受。”在他看来，这种基础学科“被边缘化”的趋势很难改变。
采访中，在谈及天文专业为何被冷落时，不少采访对象表示，这与当前的中高考“指挥棒”不无关系。例如，在中考、高考“指挥棒”的作用下，中小学教育中仅在自然或地理课涉及少量的天文学内容，从而造成中小学生对天文学知之甚少。
“很多孩子虽然很喜欢天文，但他们的喜欢只是一种朦胧的自发的喜欢，其兴趣得不到老师的指导，也很少能得到家长和学校的支持，这些孩子在天文的道路上其实走得很辛苦。”付建宁感慨地说。
在不少学者看来，当前的教育体制已严重制约了天文基础教育的发展。
相比考试“指挥棒”，就业则是制约天文基础教育发展的另一只无形的手。中国科学院院士、南京大学天文与空间科学学院教授孙义燧在接受《中国科学报》记者采访时介绍，由于生源少，天文系毕业生其实供不应求，但现在的学生却并不向往天文学。
“上世纪50年代，我们的天文系招生可以跟北大竞争，只有1%的录取率，那时大家就是希望能为科学作出贡献。但现在的学生更讲实惠，更倾向于经济、法律之类的专业。”孙义燧介绍，在南京大学，分数线最高的是经济学等更“实惠”的专业。
郝晋新认为，天文的基础教育不仅仅是为天文研究培养后备人才，还对培养青少年的求知欲、创新精神、科学思维有着不可替代的作用，因此有必要从基础教育开始，提高人们对天文教育的重视程度。
形势逼人
作为一门传统的基础学科，天文学已经明显落后于其他学科，也落后于时代发展。这一现状已引起许多人的共识。
在今年7月16日举办的2012年全国天文教育研讨会上，一些学者建议，应加强我国现有高校天文学科的建设，扩大人才培养尤其是本科生培养规模，加大天文学科教学和研究队伍的建设力度；同时，在有条件的大学增设天文系或天文研究机构；鼓励大学开设天文学公共选修课，并在全国中学课程中增加天文学内容，以提高广大学生的科学素质。
“我们最终希望由会议科学委员会草拟一份《中国天文教育十年发展战略建议书》的草案，并提交给国务院与教育部，以推动我国天文教育的可持续发展。”崔向群介绍说。
事实上，今年上半年，中国科学院组织有关天文专家完成了中国天文发展战略的研究项目。其中提到了今后20年天文发展战略，就包括要大力加强天文人才队伍建设的建议。
对此，郝晋新指出，中国科学院天文系统应与高校在天文研究方面进一步加强合作，特别是加强科教结合，推动更多高校设立天文学科教育，增大中国科学院天文系统人才培养的强度。
同时，教育部和中国科学院应加强高校天文教育和研究。如进一步提高对高校天文学教育重要性的认识；把天文学作为一门宇宙观的科学和提高公民基本科学素养的必修课来看待，在大学文理工科学生选修课中设立天文选修课。在目前已设有天文专业的院校中和天文研究机构中，加大人才培养规模和力度，增加天文硕士、博士研究生的招生指标。
此外，着力扶持“211工程”大学中的综合性大学和师范大学大力发展天文研究，设立天文学科方向，鼓励积极投入望远镜终端科学仪器和设备的研发，不断提高天文教育和科研水平。鼓励中国科学院天文单位与高校联合办学，设立专门的天文人才培养计划，开设天文前沿课程，共建天文技术教学实验室；开展合作研究，共同使用、发展我国天文观测装置，利用高校学科全面的优势建立技术发展中心。
中国天文学将迎来20年黄金期
■本报记者 张巧玲
2011年，中科院天文领域内的专家编写了《中国天文发展战略研究报告》（下称《报告》），将我国天文发展的历史、现状、机遇以及未来20年的发展战略进行了梳理。《报告》指出，改革开放30多年来，特别是最近10年，中国天文学研究取得了显著的进步。
发展迅速 差距犹在
《报告》显示，我国在太阳活动及预报、银河系磁场与化学演化、剧烈活动天体研究、高能天体爆发研究、星系形成与演化、宇宙中物质分布等领域取得了系列原创性的研究成果和具有国际显示度的科学产出，先后产生了9项国家自然科学奖二等奖。每年天文学领域在国际核心刊物发表研究论文500余篇。
不过，从论文数和引文数来看，依据1998~2009年天文学领域论文、引文的统计数据，中国在论文数上排名第7位，引文数排名第11位，篇均引文有8.4篇，远远低于国际先进水平。无论在论文指标还是引文指标中，与美国都不在同一数量级，差距悬殊；与英国、德国也有不小的差距。
在天文观测装置方面，经过我国几代天文学家的努力，一批自主研制的光学、射电和毫米波望远镜相继建成并投入使用，逐步建成20余座在全国范围广泛布局的野外观测台站。
不过在望远镜的体量方面，我国与国外仍有明显差距。以地面光学/红外望远镜为例，据不完全统计，全世界光学/红外望远镜镜面总面积近500πm2，其中，美国占全世界光学/红外望远镜总面积将近1/2，我国仅占全世界的2.1%，排名第10位。
在空间望远镜方面，国际上已发射约200颗和空间天文有关的卫星和其他航天器，实现从伽马射线、X射线、紫外、光学、红外、射电波段的空间观测，并且带来大量新发现。而我国迄今还没有发射任何一颗空间天文卫星，目前只有SVOM、HXMT和空间暗物质粒子探测卫星刚刚立项，计划于2014~2016年发射。
在望远镜质量方面，以光学望远镜为例，上世纪80年代末，我国自主研制成功口径为2.16米的光学望远镜；2009年，自主研制成功“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”（LAMOST）。
与发达国家相比，我国在望远镜质量方面仍存在较大差距。如美国仅地基10米级口径光学/红外望远镜目前就已有14架。
未来20年将快速发展
《报告》称，随着国力增强，国家对天文学的投入已明显增多。今后20年也被认为是中国天文学发展的黄金时期，无论是天文望远镜的自主研制项目，还是国际合作项目，都在酝酿和逐步实施。
在中型天文观测设备方面，国家自然科学基金委、科技部、财政部的重大科研仪器设备专项已为我国中型天文观测装置和仪器的发展提供了新的支持渠道。如新一代射电频谱日像仪是我国太阳物理规划中确定大力发展的地面设备之一，将填补在太阳爆发能量初始释放区高分辨射电成像观测的科学空白。
国家发展和改革委设立了重大科技基础设施专项（大科学装置），针对大型天文观测装置配备了专门的支持渠道。一批重要的天文观测设备已经建设成功或正在建设中，如郭守敬望远镜、500米口径球面射电望远镜（FAST）、南极2.5米光学/红外望远镜和5米太赫兹望远镜。
空间天文卫星方面，目前，空间变源监视器（SVOM）和硬X射线望远镜（HXMT）已纳入国家航天局规划并立项，暗物质粒子探测卫星纳入中国科学院“十二五”规划并在空间先导专项中立项，上述卫星有望在2014~2016年发射运行。我国深空探测计划中的深空太阳天文台（DSO）也正在推进过程中。
与此同时，我国还在参与一些重大天文科技工程建设与研究的国际合作，如光学波段的30米级望远镜（TMT)，及射电波段的平方公里阵列 （SKA），并围绕重大天文科技装置开展仪器研制和科学研究的国际合作。
此外，还有一些面向国家战略需求的项目，如昆明40米口径转台式射电望远镜、北京50米口径轮轨式射电望远镜、VLBI测定轨网络等，在相关国家战略需求方面将发挥极大作用，同时部分观测时间可用于天文研究。
据悉，上海佘山65米口径射电望远镜、新疆110米射电望远镜，建成后将分别成为国际上综合性能排名第四和第一位的射电望远镜，将在天文研究和服务国家需求方面发挥重要作用。