張一鳴，李盤興

(貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院天文系，貴州 貴陽(yáng) 550025)

天文學(xué)是以觀測(cè)為基礎(chǔ)的科學(xué)，推動(dòng)著人類認(rèn)識(shí)論和世界觀的發(fā)展。天文學(xué)的學(xué)科特征及其特殊意義，對(duì)天文學(xué)的本科教學(xué)提出了較高的要求。在高校天文學(xué)專業(yè)，基礎(chǔ)天文學(xué)課程具有重要的承上啟下作用，一方面可以為學(xué)生在研究生階段的深造打好基礎(chǔ)，另一方面可以為面向公眾和學(xué)生的天文學(xué)教育、天文科普等提供專業(yè)支撐。在實(shí)際教學(xué)中容易發(fā)現(xiàn)，如果單從數(shù)理基礎(chǔ)與一般性描述來(lái)講解基礎(chǔ)天文學(xué)課程內(nèi)容，往往不容易引導(dǎo)學(xué)生探究知識(shí)點(diǎn)的科學(xué)本質(zhì)，難以真正讓“天文學(xué)成為傳播科學(xué)知識(shí)和科學(xué)思想方法最積極和最有效的學(xué)科之一”[1]。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的天文學(xué)本科教學(xué)研究偏少，難以給出有效借鑒。在“中國(guó)知網(wǎng)”搜索到以篇名含“天文”且主題含“教學(xué)”的論文共計(jì)228篇，而其中涉及高等教育領(lǐng)域的僅占15.8%，相關(guān)內(nèi)容介紹了天文學(xué)的本科教育概況、天文選修課的開設(shè)與建設(shè)情況、基于數(shù)據(jù)和技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐等，缺乏對(duì)天文學(xué)教學(xué)內(nèi)容的研究。結(jié)合授課反思與教學(xué)改革的需要，我們選擇先對(duì)基礎(chǔ)天文學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的核心知識(shí)點(diǎn)之一“赫茨普龍—羅素圖”(以下簡(jiǎn)稱“赫—羅圖”，英文為Hertzsprung-Russell diagram)展開優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的案例研究，以期豐富教學(xué)理論，探索教學(xué)路徑，提升教學(xué)實(shí)效。

一、基礎(chǔ)天文學(xué)經(jīng)典教材中赫—羅圖的編寫簡(jiǎn)況與特征

20世紀(jì)初，丹麥天文學(xué)家埃希納·赫茨普龍(Ejnar Hertzsprung)與美國(guó)天文學(xué)亨利·諾利斯·羅素(Henry Norris Russell)分別繪制過(guò)天體的光譜—光度圖，該圖最早稱為“羅素圖”(見圖1)，后確定為“赫茨普龍—羅素圖”(赫—羅圖)。此后，赫—羅圖始終處于天文學(xué)教學(xué)的核心地位，這主要表現(xiàn)在三方面：一是赫—羅圖被視為天文學(xué)發(fā)展進(jìn)程中的標(biāo)志性事件[2]11，其建立過(guò)程中使用了重要的科學(xué)方法；二是赫—羅圖的建立對(duì)于恒星演化有著相當(dāng)重要的科學(xué)價(jià)值，而恒星演化同樣在天文學(xué)教學(xué)中是非常核心的知識(shí)點(diǎn)；三是赫—羅圖作為經(jīng)典的科學(xué)圖像[3](散點(diǎn)圖)體現(xiàn)出了許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，可被視為很好的教學(xué)案例[4]。

圖1 羅素于 1914 年正式發(fā)表的第一幅光譜—光度圖，一般被認(rèn)為是現(xiàn)代赫—羅圖的原型 注：轉(zhuǎn)自卞毓麟的《恒星身世案 循跡赫羅圖》[2]14

在赫—羅圖的教學(xué)準(zhǔn)備中，參考了國(guó)內(nèi)外頗具代表性的基礎(chǔ)天文學(xué)教材。國(guó)內(nèi)的教材很少，在此重點(diǎn)選取了由天文學(xué)工作者撰寫并在高校天文系使用的兩冊(cè)教材：一是2004年出版且于2019年重印的《基礎(chǔ)天文學(xué)》[5](以下簡(jiǎn)稱“教材1”)，二是2020年出版且前身已跨越20年的《天文學(xué)教程》[6](以下簡(jiǎn)稱“教材2”)。國(guó)外的教材相對(duì)豐富，選取了兩冊(cè)高校使用的教材：一是2019年引進(jìn)的Astronomy：ABeginner′sGuidetotheUniverse(SeventhEdition)[7]250-311(以下簡(jiǎn)稱“教材A”)，二是2017年出版的FundamentalAstronomy(SixthEdition)[8](以下簡(jiǎn)稱“教材B”)。國(guó)內(nèi)教材的編寫體現(xiàn)出三個(gè)特征：一是內(nèi)容安排上板塊性較強(qiáng)，利于整體講授和理解相關(guān)概念；二是再版內(nèi)容的時(shí)間跨度較大，但內(nèi)容更全面；三是對(duì)學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)和相關(guān)能力的要求相對(duì)較高。作者在對(duì)比研究以后，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)教材在保留自身優(yōu)勢(shì)的前提下，還可以借鑒教材A和教材B以下三方面的特點(diǎn)。

第一，教材A與教材B對(duì)赫—羅圖本質(zhì)的揭示顯得相對(duì)自然。赫—羅圖不是單單一幅科學(xué)圖像，而是基于一定的研究目標(biāo)和研究方法所形成的系列示意圖(用來(lái)闡明某些關(guān)聯(lián))，這從赫—羅圖的英文描述中可以明顯發(fā)現(xiàn)，但中文語(yǔ)境下容易與其他的科學(xué)圖像(如英文中的image、curve等)相混(僅一個(gè)漢語(yǔ)詞匯“圖像”來(lái)對(duì)應(yīng))，這可能導(dǎo)致國(guó)內(nèi)教材在編寫過(guò)程中不自然地省略了對(duì)赫—羅圖本質(zhì)的理解與揭示。

第二，國(guó)外教材A更善于用準(zhǔn)確易懂的語(yǔ)言描述天文學(xué)內(nèi)容，在適量減少?gòu)?fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的同時(shí)，對(duì)天文學(xué)中許多重要概念依然設(shè)法分析得完整、準(zhǔn)確，體現(xiàn)出對(duì)專業(yè)知識(shí)的深度掌握和教材的編排技巧。當(dāng)某個(gè)概念相對(duì)復(fù)雜時(shí)，教材中往往使用讀者熟悉的物體或現(xiàn)象進(jìn)行類比，比如，使用人的身高、體重類比鄰近恒星的赫—羅圖的坐標(biāo)，生動(dòng)展示“人的身高和體重沿主序星下降”的變化過(guò)程。

第三，教材編寫要相對(duì)提升學(xué)術(shù)性。教材A中的赫—羅圖大多為以階段性的觀測(cè)為依據(jù)直接給出的準(zhǔn)確結(jié)論，凸顯嚴(yán)謹(jǐn)性；增加了赫—羅圖的最新觀測(cè)結(jié)果，如教材A第10章第5節(jié)給出了依據(jù)依巴谷衛(wèi)星測(cè)量結(jié)果而形成的赫—羅圖(見圖2)，標(biāo)明該圖僅通過(guò)少量恒星的觀測(cè)結(jié)果所得，說(shuō)明相關(guān)圖像還存在變化的空間與可能；注重標(biāo)注各類經(jīng)典赫—羅圖的早期文獻(xiàn)來(lái)源，如教材B中圖12.1和12.2中均標(biāo)注了相關(guān)學(xué)術(shù)論文。

圖2 依巴谷赫—羅圖

上述教材的優(yōu)點(diǎn)無(wú)疑有助于教學(xué)的優(yōu)化，不過(guò)，國(guó)外教材的友好性和學(xué)術(shù)性依然不足以引導(dǎo)學(xué)生有效理解赫—羅圖的科學(xué)本質(zhì)。因此，有必要嘗試將赫—羅圖相關(guān)的科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)(主要涉及科學(xué)方法相關(guān)內(nèi)容)以及科學(xué)社會(huì)學(xué)(主要指科學(xué)發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)、科學(xué)共同體、實(shí)驗(yàn)室研究)的內(nèi)容融入教學(xué)[9-10]，引導(dǎo)學(xué)生比較全面、深入地理解赫—羅圖。此類嘗試反映在科學(xué)課程與教學(xué)改革中，國(guó)內(nèi)教育工作者近年來(lái)對(duì)此也越來(lái)越重視。但由于對(duì)教師有較高要求，該做法在引入教學(xué)的過(guò)程中面臨三方面的實(shí)際困境[11]。因此，在改良赫—羅圖教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)確并有針對(duì)性地介紹相關(guān)科學(xué)史內(nèi)容，相對(duì)深入地分析相關(guān)科學(xué)方法及其與理論的關(guān)聯(lián)，選擇性地探討科學(xué)共同體、實(shí)驗(yàn)室研究等科學(xué)社會(huì)學(xué)話題。

二、分析赫—羅圖的科學(xué)史有助于發(fā)掘其科學(xué)本質(zhì)

赫—羅圖具有比較特殊的歷史地位，作為一種特殊的示意圖，它既體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)天文學(xué)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，又反映了近年天文學(xué)發(fā)展的最新狀況，還承載了恒星演化的深度理解，具有強(qiáng)大的生命力。恒星的種類眾多、各具特色，對(duì)于這些各具特色的恒星，19世紀(jì)的天文學(xué)者希望找到一種方法，對(duì)恒星進(jìn)行分類，并且能通過(guò)一系列探索，演示恒星的演化軌跡。恒星的性質(zhì)主要由恒星表面溫度和恒星光度(絕對(duì)星等)這兩個(gè)參數(shù)決定。恒星光譜形態(tài)的影響因素(元素豐度、溫度和壓力)中，元素豐度一般相似(相同)，導(dǎo)致恒星光譜的主要差異與恒星的溫度、壓力密切相關(guān)，可以說(shuō)，恒星光譜隨溫度和光度而變化。因此，眾多天文學(xué)家通過(guò)恒星溫度和光度的數(shù)據(jù)，對(duì)恒星光譜開展了分類研究[12]。1888年，英國(guó)天文學(xué)家洛基爾·約瑟夫·諾曼(Lockyer Joseph Norman)根據(jù)自己對(duì)光譜分類以及恒星演化模型的獨(dú)特見解，提出了恒星演化的模型。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，愛德華·查爾斯·皮克林(Edward Charles Pickering)領(lǐng)導(dǎo)美國(guó)哈佛大學(xué)天文臺(tái)開展恒星光譜分類研究，安妮·坎農(nóng)(Annie Jump Cannon)女士的哈佛分類系統(tǒng)得到了高度的評(píng)價(jià)，并且廣泛使用。同一時(shí)期，安東尼·莫里(Antonia Maury)發(fā)表了恒星光譜表，其分類法沒有得到足夠的重視。1900年，英國(guó)天文學(xué)家大衛(wèi)·吉爾(David Gill)發(fā)表《恒星視差研究》。在這一時(shí)期，有不少關(guān)于恒星演化的研究，但當(dāng)時(shí)存在各種原因，很多研究未受到應(yīng)有的重視。

20世紀(jì)初，赫茨普龍從光化學(xué)研究轉(zhuǎn)向天文學(xué)，并在許多天文臺(tái)開展觀測(cè)工作。赫茨普龍對(duì)恒星亮度測(cè)定和光譜研究十分感興趣。他知道坎農(nóng)女士的分類法，但他對(duì)莫里女士的光譜分類更加關(guān)注。赫茨普龍研究了莫里女士的光譜分類法，并借助統(tǒng)計(jì)的科學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)了“巨星序”和“矮星序”，并提出了更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓庾V分類方法。1905年和1907年，赫茨普龍?jiān)诘聡?guó)《科學(xué)照相》發(fā)表了兩篇題名均為《恒星輻射》的論文，由此報(bào)道其研究成果。前述論文對(duì)于天文學(xué)史而言，是非常重要的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，它們揭示了恒星光譜型與光度的關(guān)系，然而，由于未發(fā)表在天文學(xué)專業(yè)期刊上，并未及時(shí)引起當(dāng)時(shí)天文學(xué)界的注意。[2]13同一時(shí)期，羅素正開展通過(guò)照相術(shù)確定恒星的研究，并于1910年發(fā)表了與吉爾不同的論文——《恒星視差的確定》。1910年8月，羅素將恒星分成兩個(gè)序列，這與赫茨普龍的做法一致，但由于信息閉塞，當(dāng)時(shí)未有人將兩者論文聯(lián)想起來(lái)。赫茨普龍后面的幾年時(shí)間里繼續(xù)從事星團(tuán)研究，并于1911年修訂、發(fā)表了昴星團(tuán)和畢星團(tuán)的“顏色—星等”圖。羅素則于1913年宣讀了自己的重要論文——《恒星光譜與其他特征之間的關(guān)系》。文中，羅素以光譜型為橫坐標(biāo)、絕對(duì)星等為縱坐標(biāo)，根據(jù)已知三角視差的300多顆恒星的數(shù)據(jù)，制作了這些恒星的光譜—光度圖，后于同年7月發(fā)表。1933年，北歐天文學(xué)家最早將這類圖稱之為赫茨普龍—羅素圖，該圖推動(dòng)了天文學(xué)的快速發(fā)展。

上述科學(xué)史的簡(jiǎn)要內(nèi)容可引導(dǎo)老師提煉出赫—羅圖教學(xué)的三方面新內(nèi)容：一是分析形成赫—羅圖的根本原因——對(duì)已觀測(cè)的各類恒星進(jìn)行分類的需求，思考并探索恒星分類的各類科學(xué)方法，將成為赫—羅圖教學(xué)中較適合科學(xué)探究的部分，由此可以進(jìn)一步深入理解天文學(xué)家洛基爾、坎農(nóng)女士、莫里女士等的光譜分類法的形成過(guò)程，為充分理解赫—羅圖的科學(xué)本質(zhì)奠定基礎(chǔ)，這也反映出科學(xué)哲學(xué)的研究目標(biāo)——研究科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)、科學(xué)解釋、科學(xué)觀察與理論的關(guān)系等[13]。二是進(jìn)一步了解赫茨普龍選擇研究莫里女士光譜分類法而非坎農(nóng)女士分類法的原因，這需要更詳實(shí)的天文學(xué)與科學(xué)史史料，借此引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)方法在赫—羅圖形成過(guò)程中所發(fā)揮的作用，同時(shí)探討“赫—羅圖研究者”這一科學(xué)共同體的特征[14]167-216。三是體驗(yàn)天文學(xué)家的思維差異，羅素與赫茨普龍的分類方法和思維有何異同，羅素又如何借此研究了恒星光譜與其他特征之間的關(guān)系。前述三方面內(nèi)容在教學(xué)的前期和中期加入，或較大程度上解答了學(xué)生在學(xué)習(xí)和思考赫—羅圖過(guò)程中的主要困惑。這對(duì)老師提出了較高要求，可建立跨學(xué)科的教學(xué)小組在假期開展研究，并相應(yīng)更新教案內(nèi)容，同時(shí)要注意避免沖淡原知識(shí)點(diǎn)的講授。

三、探索赫—羅圖中蘊(yùn)含的科學(xué)方法有助于提升思維高度

科學(xué)哲學(xué)在天文學(xué)中的重要運(yùn)用，表現(xiàn)在探索天體運(yùn)行和發(fā)展規(guī)律以及人對(duì)天體認(rèn)識(shí)的規(guī)律，而科學(xué)方法的探索或可視為科學(xué)哲學(xué)的最早淵源[15]27-28。國(guó)內(nèi)學(xué)者提煉出科學(xué)方法中的十大關(guān)系并提出方法論研究的新階段[16]46-50，而各種“天文學(xué)發(fā)現(xiàn)”蘊(yùn)含了該學(xué)科的科學(xué)方法論基礎(chǔ)[17]。從赫—羅圖的科學(xué)史不難發(fā)現(xiàn)，(光譜)分類法、統(tǒng)計(jì)法都是典型的科學(xué)方法，這與天文學(xué)的學(xué)科特征有關(guān)。天文學(xué)是一門以觀測(cè)為基礎(chǔ)的學(xué)科，而天文觀測(cè)具有被動(dòng)性、粗略性、瞬時(shí)性、長(zhǎng)期性和連續(xù)性等特征：天文學(xué)無(wú)法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，只能被動(dòng)觀測(cè)；整個(gè)宇宙中，往往受望遠(yuǎn)鏡分辨度、靈敏度、設(shè)備折舊等條件限制，只能對(duì)龐大而不夠精確(一直在提升精度)的數(shù)據(jù)進(jìn)行“粗略”計(jì)算(相對(duì)實(shí)驗(yàn)室的精確測(cè)量)，而只有經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)的篩選、計(jì)算才能得出相對(duì)正確的理論；人類研究天體的演化，對(duì)宇宙來(lái)說(shuō)是短暫一瞬，且觀測(cè)結(jié)果也可能轉(zhuǎn)瞬即逝，這也體現(xiàn)了觀測(cè)的瞬時(shí)性。因此，天文學(xué)可以被認(rèn)為在比較“短暫”時(shí)間里，以基本“被動(dòng)”的觀測(cè)手段面向廣袤無(wú)垠的宇宙空間，探索各類天體在漫長(zhǎng)歷程中的存在和演變的一門學(xué)科[18]。上述特征側(cè)重反映出人類對(duì)天體認(rèn)識(shí)的規(guī)律。

在赫—羅圖的建立過(guò)程中，學(xué)者們嘗試了很多科學(xué)方法，最終使赫—羅圖得以建立，并使其獲得強(qiáng)勁的生命力。研究天體時(shí)往往首先使用觀測(cè)法，而赫—羅圖正是建立在大量的天文觀測(cè)基礎(chǔ)上。在形成赫—羅圖的過(guò)程中，至少使用了分類法、統(tǒng)計(jì)法、歸納法和模型法等科學(xué)方法，包括丁蔚在系統(tǒng)梳理赫—羅圖的建立過(guò)程時(shí)提及的演化假說(shuō)與統(tǒng)計(jì)分類的方法[19]，卞毓麟在詳細(xì)分析赫—羅圖揭示的恒星演化14個(gè)階段中談及“可能是發(fā)現(xiàn)世界秩序的最簡(jiǎn)單方法——分類法”[2]11，溫韌和孫逸倩在討論赫—羅圖的方法論時(shí)具體分析了恒星分類研究、統(tǒng)計(jì)關(guān)系與進(jìn)化模式[12]89-92等。赫—羅圖的形成前提，是恒星的分類研究。有學(xué)者指出，通過(guò)恒星分類，可以超越幾何或力學(xué)關(guān)系，進(jìn)入多種物理屬性為主的深層關(guān)系的分析；赫—羅圖就是在對(duì)恒星光譜進(jìn)行二元分類的研究中慢慢產(chǎn)生的，這也是人類對(duì)恒星認(rèn)識(shí)的一大飛躍，反過(guò)來(lái)，赫—羅圖也提供了重要的分類方法，有助于開拓對(duì)恒星的認(rèn)知；更重要的是，赫—羅圖可以視為恒星時(shí)空轉(zhuǎn)化的一種橋梁。[12]90-91赫—羅圖已然成為恒星各類信息的儲(chǔ)藏庫(kù)，可提供大小、質(zhì)量、化學(xué)成分、星團(tuán)年齡、星團(tuán)成員、星團(tuán)距離等信息。而上述幾個(gè)方面，使得赫—羅圖成為研究恒星非常特殊的方法[12]92。

赫—羅圖的核心用途之一是展現(xiàn)恒星演化的過(guò)程，但赫—羅圖的形成是通過(guò)歸納法(將越來(lái)越多的恒星按照一定的關(guān)系標(biāo)記在示意圖上)獲得的，而恒星演化是一種演繹型理論且較為復(fù)雜，那嘗試用一種歸納法形成的示意圖來(lái)直接展現(xiàn)演繹型理論將似乎產(chǎn)生矛盾，這是學(xué)生(包括老師)在理解赫—羅圖時(shí)的主要困惑之一。鑒于此，有必要同步介紹并分析赫—羅圖形成的時(shí)代所發(fā)展出的恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論(如1926年天文學(xué)家亞瑟·斯坦利·愛丁頓(Arthur Stanley Eddington)出版的相關(guān)學(xué)術(shù)名著)及其進(jìn)展，該理論可以說(shuō)明赫—羅圖上恒星的分布和演化以及元素的合成和演化，闡明各種星團(tuán)的赫—羅圖的意義。在觀測(cè)手段與計(jì)算能力同步提升后，天文學(xué)家可以從球狀星團(tuán)中各類恒星的三維分布旋轉(zhuǎn)圖直觀地看到赫—羅圖的生成。將上述內(nèi)容引入后，學(xué)生所見的赫—羅圖不再是冰冷靜止的科學(xué)圖像，而是對(duì)赫—羅圖背后的科學(xué)方法與科學(xué)理論有了更深入的了解，有望進(jìn)一步理解其科學(xué)本質(zhì)。

四、觀測(cè)與理論的新進(jìn)展提升了赫—羅圖教學(xué)的學(xué)術(shù)性

不論是赫—羅圖的科學(xué)史還是其體現(xiàn)的科學(xué)方法，都離不開天文觀測(cè)結(jié)果的精進(jìn)、天文學(xué)理論的更迭，將最新進(jìn)展納入教學(xué)內(nèi)容，能提升教學(xué)的學(xué)術(shù)性。隨著時(shí)代的進(jìn)步，現(xiàn)有的天文觀測(cè)手段越來(lái)越多，觀測(cè)儀器越來(lái)越先進(jìn)，通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星對(duì)宇宙不斷的精確觀測(cè)，可以繪制出更加科學(xué)、精確和完整的赫—羅圖(會(huì)不斷更新和演進(jìn))。根據(jù)高精視差測(cè)量衛(wèi)星(High Precision Parallax Collecting Satellite，縮寫為Hipparcos)觀測(cè)結(jié)果所繪制的赫—羅圖已在國(guó)內(nèi)外天文學(xué)教材上廣泛使用。其后，全球天體物理干涉測(cè)量?jī)x(Global Astrometric Interferometer for Astrophysics，縮寫為GAIA)的觀測(cè)效率提升了數(shù)百萬(wàn)倍，主要觀測(cè)銀河系。該衛(wèi)星在赫—羅圖的更新上自有建樹：GAIA DR2數(shù)據(jù)在天體測(cè)量和光度測(cè)量上獲取的深度、均勻度及高精度得以讓天文學(xué)家繪制出迄今為止最詳盡的赫—羅圖，如Jao W C和Feiden G A運(yùn)用GAIA衛(wèi)星發(fā)布的數(shù)據(jù)(超過(guò)10億顆恒星的高精度天文測(cè)量)嘗試揭示赫—羅圖主序列的精細(xì)結(jié)構(gòu)，有望徹底改變?nèi)祟愒诤阈翘煳膶W(xué)中看待赫—羅圖的基本方式，給赫—羅圖帶來(lái)新的認(rèn)知。[20]同時(shí)需注意的是，天文儀器及數(shù)據(jù)處理帶給天文學(xué)研究的改變是革命性的，赫—羅圖的認(rèn)知變化及其本質(zhì)，還應(yīng)從科學(xué)社會(huì)學(xué)的視角(尤其是實(shí)驗(yàn)室研究)加以思考。

赫—羅圖具有很強(qiáng)的生命力。不管是在觀測(cè)上還是理論研究上都取得了許多重大的成果。國(guó)內(nèi)學(xué)者田斌、鄧?yán)畈藕托艽箝c[21]提出，已有的理論演化模型與觀測(cè)結(jié)果之間存在著嚴(yán)重的分歧，該分歧處在主導(dǎo)大質(zhì)量恒星演化最主要因素的處理過(guò)程中，他們還提供了太陽(yáng)周圍3kpc范圍內(nèi)超巨星的赫—羅圖，大麥哲倫云內(nèi)R127和R128兩個(gè)星團(tuán)的赫—羅圖等。洪雅芳、蔣書云[22]通過(guò)對(duì)3～10倍太陽(yáng)質(zhì)量恒星在赫—羅圖上演化軌跡的研究分析，給出了中等質(zhì)量恒星由早期AGB星演化至熱脈沖AGB星階段在赫—羅圖上的分界點(diǎn)、5個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星在赫—羅圖中的演化軌跡、各個(gè)質(zhì)量恒星在赫—羅圖上的演化軌跡圖等。Farag E，Timmes F X和Taylor M等人[23]認(rèn)為大多數(shù)氫和氦燃燒時(shí)，來(lái)自核反應(yīng)中的中微子占主導(dǎo)地位，并分析了兩種可能性，同時(shí)展示出多種赫—羅圖。Sichevskij， S. G[24]通過(guò)半徑、有效溫度和表面重力之間的關(guān)系近似用恒星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化的模型進(jìn)行了研究，有望對(duì)赫—羅圖的運(yùn)用提供新的角度。這些新進(jìn)展取決于天文觀測(cè)的不斷精進(jìn)、研究方法的持續(xù)演進(jìn)以及計(jì)算能力的重大提升，為教學(xué)內(nèi)容提供了豐富的新案例。前述各類赫—羅圖的特征也反映出天文儀器與觀測(cè)結(jié)果對(duì)恒星演化理論形成的持續(xù)影響。天文學(xué)工作者、天文儀器或設(shè)備、天文觀測(cè)活動(dòng)以及理論探索等，已構(gòu)成觀測(cè)天文學(xué)的“行動(dòng)者—網(wǎng)絡(luò)”[14]216-220，據(jù)此可適當(dāng)深化教學(xué)內(nèi)容并展開科學(xué)社會(huì)學(xué)方面的討論。

五、討論與建議

赫—羅圖在天文學(xué)本科生階段的學(xué)習(xí)中具有重大的學(xué)習(xí)和研究?jī)r(jià)值，將科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)以及科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容引入該教學(xué)內(nèi)容及其過(guò)程，具有一定的必要性與重要性，但也為基礎(chǔ)天文學(xué)教學(xué)帶來(lái)一定的困難，并對(duì)授課教師也提出了更高的要求。在嘗試優(yōu)化赫—羅圖教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中，可適當(dāng)增加講授時(shí)間，以自制課件為講授主體并選擇性地融入科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)以及科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容，輔以測(cè)試學(xué)生對(duì)教材相應(yīng)部分(文字描述與多種類型的赫—羅圖)的理解程度，作為檢驗(yàn)教學(xué)效果的方法之一。同時(shí)，嘗試優(yōu)化教學(xué)方式，不再進(jìn)行單一的講授，而通過(guò)小組討論、案例探討、原理探究、歷史再現(xiàn)等方式，活躍課堂氣氛，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，達(dá)成教學(xué)的核心目標(biāo)——理解赫—羅圖的科學(xué)本質(zhì)，并提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。另一方面，為緩解課時(shí)少、內(nèi)容多的困難，可嘗試在系內(nèi)其他專業(yè)選修課程的相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容中，針對(duì)性地從科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)以及科學(xué)社會(huì)學(xué)的一個(gè)或多個(gè)方面對(duì)基礎(chǔ)天文學(xué)的核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行一定的補(bǔ)充講解，但這對(duì)課程設(shè)置的頂層設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)調(diào)控提出了較高要求。

天文學(xué)學(xué)科與科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)均具有重大關(guān)聯(lián)，將這三方面內(nèi)容引入天文學(xué)教學(xué)，至少可能會(huì)帶來(lái)三方面的有益變化：一是促進(jìn)教師(在一定的幫助下)開始探索基礎(chǔ)天文學(xué)知識(shí)點(diǎn)所承載的科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)乃至科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容，在提升自身科學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效果；二是有助于引導(dǎo)學(xué)生將科學(xué)本質(zhì)理解為一種累積性和連續(xù)性的過(guò)程，充分體會(huì)到天文學(xué)知識(shí)是孕育在相應(yīng)的學(xué)科文化中的；三是有助于引導(dǎo)學(xué)生深刻理解天文學(xué)在科學(xué)革命中的重要地位、科學(xué)方法中的重要貢獻(xiàn)，進(jìn)而掌握天文學(xué)的學(xué)科特征及其特殊意義。近年來(lái)，基礎(chǔ)學(xué)科獲得越來(lái)越多的重視。在高校建設(shè)天文學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，離不開優(yōu)質(zhì)的教學(xué)，從科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)三方面對(duì)基礎(chǔ)天文學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度反思與相應(yīng)優(yōu)化，將有助于推進(jìn)基礎(chǔ)學(xué)科(理科)基礎(chǔ)教學(xué)的改革與創(chuàng)新。在一定程度上，這已不僅是天文學(xué)課程需達(dá)到的目標(biāo)，更是基礎(chǔ)學(xué)科(理科)課程共同努力的方向。