《星空探索》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：20150052 课程名称：星空探索 英文名称：Cosmic Discovery 课程类别：通识课 学 时：32 学 分：2 适用对象：全日制本科生 考核方式：考察 先修课程：拥有高中数学、物理与化学知识即可 二、课程简介 本课程是一门自然科学类通识教育课程。天文学是六大基础学科之一，与人类的 文明程度密切相关，其研究内容包含了一些长期以来人类需要回答的根本性问题。天 文学的研究囊括了几平所有的自然现象，从不可见的基本粒子及字宙大尺度结构到空 间与时间的本质，并提供了一个框架来说明自然现象的统一性以及解释这些现象的科 学理论。通过介绍天文学知识和人类认识宇宙的历程，帮助学生树立正确的宇宙观， 提高科学素养，培养批判性思维，增强人与自然和谐共生的意识。 Astronomy is a basic disciplines,which is closely related to the level of human civilization.Its research content contains some fundamental questions that human beings need to answer for a long time.Astronomical research covers almost all natural phenomena. invisible basic particles and large-scale structure of the universe to the nature of space and time,and provides a framework to explain the unity of natural phenomena and the scientific theory to explain these phenomena.By introducing the knowledge of astronomy and the course of human understanding of the universe,we can help students to establish a correct outlook on the universe,improve scientific literacy,cultivate critical thinking,and enhance the awareness of harmonious coexistence between man and nature 三、课程性质与数学目的 课程性质：本课程为通识选修课，使学生了解天文学研究的方法与成果，激发学 生广泛的学习兴趣，揭示字宙之美及其背后的规律。 教学目的：通过学习，帮助学生直观快捷地了解某些天文现象及天体物理学问题， 1
1 《星空探索》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：20150052 课程名称：星空探索 英文名称：Cosmic Discovery 课程类别：通识课 学 时：32 学 分：2 适用对象: 全日制本科生 考核方式：考察 先修课程：拥有高中数学、物理与化学知识即可 二、课程简介 本课程是一门自然科学类通识教育课程。天文学是六大基础学科之一，与人类的 文明程度密切相关，其研究内容包含了一些长期以来人类需要回答的根本性问题。天 文学的研究囊括了几乎所有的自然现象，从不可见的基本粒子及宇宙大尺度结构到空 间与时间的本质，并提供了一个框架来说明自然现象的统一性以及解释这些现象的科 学理论。通过介绍天文学知识和人类认识宇宙的历程，帮助学生树立正确的宇宙观， 提高科学素养，培养批判性思维，增强人与自然和谐共生的意识。 Astronomy is a basic disciplines, which is closely related to the level of human civilization. Its research content contains some fundamental questions that human beings need to answer for a long time. Astronomical research covers almost all natural phenomena, invisible basic particles and large-scale structure of the universe to the nature of space and time, and provides a framework to explain the unity of natural phenomena and the scientific theory to explain these phenomena. By introducing the knowledge of astronomy and the course of human understanding of the universe, we can help students to establish a correct outlook on the universe, improve scientific literacy, cultivate critical thinking, and enhance the awareness of harmonious coexistence between man and nature. 三、课程性质与教学目的 课程性质：本课程为通识选修课，使学生了解天文学研究的方法与成果，激发学 生广泛的学习兴趣，揭示宇宙之美及其背后的规律。 教学目的：通过学习，帮助学生直观快捷地了解某些天文现象及天体物理学问题
高效地抓住现象背后的本质。强化当代大学生对待自然的科学态度和对待社会的人文 情怀。让学生形成一定的去伪存真的科学评判力，习惯以批判性眼光来看待前人的工 作，培养学生不断探索、勇于创新的科学精神。 四、教学内容及要求 第一章导论 (一)目的与要求 宇宙起源是一个极其复杂的问题。现代天文观测证明它处于不断的运动和发展 中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。通过本章学习， 掌握宇宙的概念与天文学的研究方法，初步了解与认识我们的宇宙，掌握宇宙大爆炸 理论。 (二)教学内容 第一节我们的字由 第二节天文学的观测方法（介绍贵州的天眼，培养学生的中华民族自豪感） 第三节万物的开始：宇宙大爆炸 (三)思考与实践 人们对宇宙的认识经历了哪些阶段？贯穿我国古代与近现代对宇宙的观察和认 识，培养学生的爱国主义情操。 未知的命运：宇宙的结局是什么？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第二章万物组成 (一)目的与要求 了解物质与元素的基本概念与构成，掌握各种自然元素与人造元素的产生过程， 初步认识我们的世界。 (二)教学内容 第一节基本粒子 第二节核聚变过程 第三节超新星爆发 (三)思考与实践 了解物质的组成对于人类社会的发展有何价值？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第三章我们的家园 (一)目的与要求 了解地球的起源和圈层分异，生物进化和地球地质年代的对应关系，了解人类的 2
2 高效地抓住现象背后的本质。强化当代大学生对待自然的科学态度和对待社会的人文 情怀。让学生形成一定的去伪存真的科学评判力，习惯以批判性眼光来看待前人的工 作，培养学生不断探索、勇于创新的科学精神。 四、教学内容及要求 第一章 导论 （一）目的与要求 宇宙起源是一个极其复杂的问题。现代天文观测证明它处于不断的运动和发展 中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。通过本章学习， 掌握宇宙的概念与天文学的研究方法，初步了解与认识我们的宇宙，掌握宇宙大爆炸 理论。 （二）教学内容 第一节 我们的宇宙 第二节 天文学的观测方法（介绍贵州的天眼，培养学生的中华民族自豪感） 第三节 万物的开始：宇宙大爆炸 （三）思考与实践 人们对宇宙的认识经历了哪些阶段？贯穿我国古代与近现代对宇宙的观察和认 识，培养学生的爱国主义情操。 未知的命运：宇宙的结局是什么？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第二章 万物组成 （一）目的与要求 了解物质与元素的基本概念与构成，掌握各种自然元素与人造元素的产生过程， 初步认识我们的世界。 （二）教学内容 第一节 基本粒子 第二节 核聚变过程 第三节 超新星爆发 （三）思考与实践 了解物质的组成对于人类社会的发展有何价值？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第三章 我们的家园 （一）目的与要求 了解地球的起源和圈层分异，生物进化和地球地质年代的对应关系，了解人类的
起源和发展过程。要求学生掌握地球上的生命起源和生物图的形成和发展过程 (二)教学内容 第一节地球的起源 第二节生命的进化 第三节人类的起源 (三)思考与实践 天文学中的新奇观点层出不穷，有些是假说，有些是模型，有些是猜想，这些都 需要观测一一证实。 从非生命有机物质演化为原始生命的关键环节是什么？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第四章我们的邻居 (一)目的与要求 认识太阳到各大行星及其卫星、令人莞尔的小行星、辉散着神秘光芒的彗星：从 整体到局部，展示太阳系内各具精彩的天体世界与特征，掌握太阳系起源的主要理论 得说。 (二)教学内容 第一节太阳系 第二节行星与卫星 第三节彗星与流星 第四节奥尔特云 (三)思考与实践 太阳系的结构特征？ 系内行星的分异机制是什么？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段 第五章恒星世界 (一)目的与要求 学握恒星基本知识。认识恒星的亮度、距离、大小、温度及其色彩、光谱分类等 特征和探测方法，了解恒星的类型、起源与演化的主要理论。 (二)教学内容 第一节恒星概述 第二节恒星起源与演化 第三节死亡还是重生？ (三)思考与实践 3
3 起源和发展过程。要求学生掌握地球上的生命起源和生物圈的形成和发展过程。 （二）教学内容 第一节 地球的起源 第二节 生命的进化 第三节 人类的起源 （三）思考与实践 天文学中的新奇观点层出不穷，有些是假说，有些是模型，有些是猜想，这些都 需要观测一一证实。 从非生命有机物质演化为原始生命的关键环节是什么？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第四章 我们的邻居 （一）目的与要求 认识太阳到各大行星及其卫星、令人莞尔的小行星、辉散着神秘光芒的彗星；从 整体到局部，展示太阳系内各具精彩的天体世界与特征，掌握太阳系起源的主要理论 假说。 （二）教学内容 第一节 太阳系 第二节 行星与卫星 第三节 彗星与流星 第四节 奥尔特云 （三）思考与实践 太阳系的结构特征? 系内行星的分异机制是什么？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第五章 恒星世界 （一）目的与要求 掌握恒星基本知识。认识恒星的亮度、距离、大小、温度及其色彩、光谱分类等 特征和探测方法，了解恒星的类型、起源与演化的主要理论。 （二）教学内容 第一节 恒星概述 第二节 恒星起源与演化 第三节 死亡还是重生？ （三）思考与实践
恒星的本质特征、演变、寿命和最终的命运取决于什么？ 思考《流浪地球》背后的科学原理 (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第六章银河系与河外星系 (一)目的与要求 在茫茫的宇宙海洋中，千姿百态的“岛屿”，星罗棋布，上面居住着无数颗恒星 和各种天体，天文学上称为星系。认识银河系的组成与特征，了解星系的概念、类型 与演变过程。 (二)教学内容 第一节银河系 第二节河外星系 第三节星系形成与演化 (三)思考与实践 我们居住的地球就在一个巨大的星系一一银河系之中。在银河系之外的宇宙中， 像银河这样的太空巨岛还有上万亿个，它们统称为河外星系。在一个神秘的字宙中， 我们是否居住在一个独特而与众不同的场所？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第七章看不到的宇宙 (一)目的与要求 了解暗物质、反物质与黑洞的基本概念，人类如何发现暗物质与反物质，这些发 现对于人类有何意义。 (二)教学内容 第一节暗物质 第二节反物质 第三节黑洞 (三)思考与实践 电子和反电子的质量相同，但有相反的电荷。质子与反质子也是这样。那么中子 与反中子的性质有什么差别？ 如何观察黑洞？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多煤体教学手段。 第八章危难紧迫的地球
4 恒星的本质特征、演变、寿命和最终的命运取决于什么？ 思考《流浪地球》背后的科学原理。 （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第六章 银河系与河外星系 （一）目的与要求 在茫茫的宇宙海洋中，千姿百态的“岛屿”，星罗棋布，上面居住着无数颗恒星 和各种天体，天文学上称为星系。认识银河系的组成与特征，了解星系的概念、类型 与演变过程。 （二）教学内容 第一节 银河系 第二节 河外星系 第三节 星系形成与演化 （三）思考与实践 我们居住的地球就在一个巨大的星系——银河系之中。在银河系之外的宇宙中， 像银河这样的太空巨岛还有上万亿个，它们统称为河外星系。在一个神秘的宇宙中， 我们是否居住在一个独特而与众不同的场所？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第七章 看不到的宇宙 （一）目的与要求 了解暗物质、反物质与黑洞的基本概念，人类如何发现暗物质与反物质，这些发 现对于人类有何意义。 （二）教学内容 第一节 暗物质 第二节 反物质 第三节 黑洞 （三）思考与实践 电子和反电子的质量相同，但有相反的电荷。质子与反质子也是这样。那么中子 与反中子的性质有什么差别？ 如何观察黑洞？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第八章 危难紧迫的地球
(一)目的与要求 要求学生熟悉地史上的几次生物绝灭事件，了解地史上绝灭事件的原因，能对其 绝灭过程进行基本的分析，了解人类在环境变迁中的作用，珍爱地球守望家园。 (二)教学内容 第一节地球发展史中的危机 第二节人类活动与环境变迁 (三)思考与实践 地球历史上生物灭绝的原因是什么？ 当代生物多样性减少的主要原因何在？有何危害？ 地球未来的命运如何？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第九章走向宇宙深处 (一·)目的与要求 航天技术(space technology)又称空间技术。是一项探索、开发和利用太空以及地 球以外天体的综合性工程技术。是一个因家现代技术综合发展水平的重要标志。认识 目前的航天技术发展的现状，了解未来可能的星际航行技术。 (二)教学内容 第一节蹒跚学步（介绍我国航空航天的进展与成就，培养学生的祖国自豪 第二节飞出太阳系 第三节走向宇宙深处 (三)思考与实践 我们有没有可能飞出太阳系？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第十章系外行星的探索 (一)目的与要求 了解行星的类型、认识人类在宇宙中的位置。 (二)教学内容 第一节艰难的探索 第二节系外行星概述 第三节我们是特殊的么？ (三)思考与实践 从数学概率上分析，在浩瀚的字宙里，应该有着众多的类似地球的适合于生命存 5
5 （一）目的与要求 要求学生熟悉地史上的几次生物绝灭事件，了解地史上绝灭事件的原因，能对其 绝灭过程进行基本的分析，了解人类在环境变迁中的作用，珍爱地球守望家园。 （二）教学内容 第一节 地球发展史中的危机 第二节 人类活动与环境变迁 （三）思考与实践 地球历史上生物灭绝的原因是什么？ 当代生物多样性减少的主要原因何在？有何危害？ 地球未来的命运如何？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第九章 走向宇宙深处 （一）目的与要求 航天技术(space technology) 又称空间技术。是一项探索、开发和利用太空以及地 球以外天体的综合性工程技术。是一个国家现代技术综合发展水平的重要标志。认识 目前的航天技术发展的现状，了解未来可能的星际航行技术。 （二）教学内容 第一节 蹒跚学步（介绍我国航空航天的进展与成就，培养学生的祖国自豪 感） 第二节 飞出太阳系 第三节 走向宇宙深处 （三）思考与实践 我们有没有可能飞出太阳系？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第十章 系外行星的探索 （一）目的与要求 了解行星的类型、认识人类在宇宙中的位置。 （二）教学内容 第一节 艰难的探索 第二节 系外行星概述 第三节 我们是特殊的么？ （三）思考与实践 从数学概率上分析，在浩瀚的宇宙里，应该有着众多的类似地球的适合于生命存
在的星体。并且这其中，有些星体的年龄要远远大于地球，因此，它们上面的生命进 化，也要远远早于地球上的人类。 (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第十一章与地外文明的接触 (一)目的与要求 认识人类文明的未来，了解费米悖论与黑暗森林法则。 (二)教学内容 第一节生命的可能形态 第一节费米悖论 第三节接触还是隐藏？ (二)思老与实践 在1950年的一次非正式讨论中，诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论 飞碟及外星人的问题时，突然冒出一句：“他们都在哪儿呢？”，如果银河系存在大量 先进的地外文明，那么为什么连飞船或者探测器之类的证据都看不到？ (四)教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段
6 在的星体。并且这其中，有些星体的年龄要远远大于地球，因此，它们上面的生命进 化，也要远远早于地球上的人类。 （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段。 第十一章 与地外文明的接触 （一）目的与要求 认识人类文明的未来，了解费米悖论与黑暗森林法则。 （二）教学内容 第一节 生命的可能形态 第二节 费米悖论 第三节 接触还是隐藏? （三）思考与实践 在 1950 年的一次非正式讨论中，诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论 飞碟及外星人的问题时，突然冒出一句：“他们都在哪儿呢？”，如果银河系存在大量 先进的地外文明，那么为什么连飞船或者探测器之类的证据都看不到？ （四）教学方法与手段 课堂讲授为主、辅之以提问学生。采用多媒体教学手段
五、学时分配建议学时分配表 周次 教学内容 教学方式 教学媒体 学时 课外作业及平时考核内容 第一章导论 课堂讲投 投影 思考，如何认识宇宙？ 第二章万物组成 课堂讲授 投影 2 思考：元素周期表有没有上限？ 第三章地球的起源与演化 课堂讲授 投影 2 思考：地球的演化历程？ 第四章太阳系 课堂讲授 投影 2 思考：太阳系的结构 5 第四章太阳系 课堂讲授 投影 2 思考：太阳系形成的相关理论？ 第五章恒星世界 课堂讲投 计算机 思考：恒星的类型 第五章恒星世界 课堂讲授 投影 2 思考：恒星的生命周期 第六章银河系与河外星系 课堂讲授 投影 2 思考：什么是字宙岛？ 第七章看不到的宇宙 课堂讲授 计算机 思考：暗物质与反物质对人类有何 2 价9 第八章危难紧迫的地球 课堂讲授 计算机 思考：地球历史上经历过几次危 机？ 第八章危难紧追的地球 课堂讲授 计算机 思考：人类活动对地球造成的影响 思考：宇航技术未来的可能发展力 第九章走向字宙深处 课堂讲授 向男 13 第十章系外行星的探索 课堂讲授 投影 2 思考，我们是不是孤独的？ 第十一章与地外文明的接触 课堂讲授 投影 2 思考：什么是费米论 思考：地外文明是善意的还是恶武 第十一章与地外文明的接触 课堂讲授 投影 2 的 期末考试 考试 投影
7 五、学时分配建议学时分配表 周次 教学内容 教学方式 教学媒体 学时 课外作业及平时考核内容 1 第一章 导论 课堂讲授 投影 2 思考：如何认识宇宙？ 2 第二章 万物组成 课堂讲授 投影 2 思考：元素周期表有没有上限？ 3 第三章 地球的起源与演化 课堂讲授 投影 2 思考：地球的演化历程？ 4 第四章 太阳系 课堂讲授 投影 2 思考：太阳系的结构 5 第四章 太阳系 课堂讲授 投影 2 思考：太阳系形成的相关理论? 6 第五章 恒星世界 课堂讲授 计算机 2 思考：恒星的类型 7 第五章 恒星世界 课堂讲授 投影 2 思考：恒星的生命周期 8 第六章 银河系与河外星系 课堂讲授 投影 2 思考：什么是宇宙岛？ 9 第七章 看不到的宇宙 课堂讲授 计算机 2 思考：暗物质与反物质对人类有何 价值？ 10 第八章 危难紧迫的地球 课堂讲授 计算机 2 思考：地球历史上经历过几次危 机？ 11 第八章 危难紧迫的地球 课堂讲授 计算机 2 思考：人类活动对地球造成的影响 12 第九章 走向宇宙深处 课堂讲授 投影 2 思考：宇航技术未来的可能发展方 向？ 13 第十章 系外行星的探索 课堂讲授 投影 2 思考：我们是不是孤独的？ 14 第十一章 与地外文明的接触 课堂讲授 投影 2 思考：什么是费米悖论 15 第十一章 与地外文明的接触 课堂讲授 投影 2 思考：地外文明是善意的还是恶意 的？ 16 期末考试 考试 投影 2
六、推荐教材和教学参考资源 1.刘学富主编.基础天文学.高等教育出版社：2005年2月第1版 2.Discovering the Universe,8th Edition,N.F.Comins,W.J.Kaufmann WH Freeman and Company New York,2007: 3.The Cosmos:Astronomy in the New Millennium,J.M.Pasachoff.A.Filippenko,Brooks Cole 2006: 4天文知识基础一你想知道的天文学，姚建明，清华大学出版社，2008： 5.Fundamental Astronomy,H.Karttunenet al,Springer,2007: 6,现代天文学十五讲，吴鑫基，温学诗，北京大学出版社，2005： 7.现代天文学一拓展宇宙，（美）丽莎扬特著刘彭译，上海科学技术文献出版社，2008： 8宇宙大百科，（美）马丁·里斯主编余恒等译，电子工业出版社，2014。 七、其他说明 大纲修订人： 叶浩 修订日期：2021.12.30 大纲审定人：朱孟珏 审定日期：2021.12.30 8
8 六、推荐教材和教学参考资源 1.刘学富 主编. 基础天文学. 高等教育出版社：2005 年 2 月第 1 版 2. Discovering the Universe，8th Edition, N. F. Comins，W. J. Kaufmann, WH Freeman and Company, New York，2007； 3. The Cosmos：Astronomy in the New Millennium， J. M. Pasachoff, A. Filippenko，Brooks Cole ， 2006； 4.天文知识基础——你想知道的天文学，姚建明，清华大学出版社，2008； 5.Fundamental Astronomy，H. Karttunen et al，Springer，2007； 6.现代天文学十五讲，吴鑫基，温学诗，北京大学出版社，2005； 7.现代天文学——拓展宇宙，（美）丽莎·扬特著 刘彭译，上海科学技术文献出版社，2008； 8.宇宙大百科，（美）马丁·里斯主编 余恒等译，电子工业出版社，2014。 七、其他说明 大纲修订人： 叶浩 修订日期：2021.12.30 大纲审定人： 朱孟珏 审定日期：2021.12.30