当南极冰穹的天文观测、火星“天问一号”的探测数据，以及AI解码宇宙的算法模型走进中学课堂，会激发出怎样的科学火花？我校数理学院天文与物理学术团队为上海师范大学附属中学精心打造的《天文探究·宇宙探秘》拓展课程，以“大中一体化拔尖人才培养”的科学教育新模式，交出了一份富有创新性的答卷。
依托上海师范大学数理学院及上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室的雄厚师资，该校格致书院为40名高一高二拔尖生定制了《天文探究·宇宙探秘》课程。一支由罗智坚、张少华、刘道军、方伟、陈竹、杜伟、常伊人、唐雨平、肖胡兵、李智、石卉、孙正凡等十余位教授、研究员、博士和科普专家组成的“学术天团”，将系统化的天体与宇宙科学前沿讲座引入中学课堂，带来了一场贯穿全学年的宇宙探索盛宴。
自2024年9月至2025年5月，12位专家学者共带来25场专题讲座，内容不仅覆盖宇宙演化、天体物理、深空探测等核心主题，还融合了中国航天成就（如探月工程、“天问一号”）与前沿交叉技术（如AI、计算机模拟等），构建了一个全景式的宇宙认知体系。课程内容紧扣科学前沿，罗智坚教授引领学生纵览《天文学简史》，揭开《黑洞与引力波》的深奥奥秘，并在第二学期深化讲授《天文学简史Ⅱ》；方伟教授带领大家思考《宇宙的过去、现在与未来》，探索《星空的奥秘》，并展望《生命及地球外文明》的可能性；杜伟副研究员深入浅出地讲解《宇宙学距离：理论与观测》，并在第二学期阐释《引力透镜》的神奇现象。张少华研究员以亲身经历分享《冰海寻星-南极天文观测》，并在第二学期讲授《寻找外星人》的科学探索前沿；常伊人博士详解《科学实现月球探测》，并生动讲述《火星“天问一号”探测任务的“所见所闻”》；唐雨平副教授描绘了《我们的银河系》家园，并在第二学期介绍《多波段天文观测》的技术原理；肖胡兵副教授带大家领略了《宇宙中的黑洞》的壮阔景象；陈竹副研究员展示了《形态多样的星系》，并揭示了如何利用《AI与天文数据》开展《解密宇宙》的实践。此外，李智副教授讲授《计算机中的天体物理》应用，并在第二学期追溯《暗物质的前生今世》；刘道军研究员介绍了《极早期宇宙简介》，并进一步阐述《宇宙大爆炸》理论。石卉副教授讲解了《光学与天文探测》的紧密联系。科普作家孙正凡博士从历史视角解析《历法和古代宇宙学》，引导学生进行《太阳系探索》，并剖析《天体物理学里的原子和元素》。
教授们为上海师大附中量身打造的课程，注重知识传递与科学精神启迪的双重目标。课程设计紧扣“科学教育加法”理念，精准对接拔尖人才的培养核心。教授们不仅讲授前沿知识，更注重思维方式的引导与科研素养的培育。例如，杜伟副研究员在《宇宙学距离》课堂中，以理论推导结合观测数据，引导学生建立严谨的科研逻辑；陈竹副研究员在《AI与天文数据》讲座中揭示处理海量天文图像的技术路径，激发学生对计算科学的浓厚兴趣。学生笔记中密密麻麻的公式推导与手绘星图，是他们不断突破知识边界的见证。 “每次的天文课都很有意思，这是我每周最期盼的课。” 高一（4）班孙一茜表示，她从小就对天文充满兴趣，但此前鲜有机会深入学习；如今在大学教授的引领下，她得以系统拓展知识视野。高一（10）班龚子谦说“上师大的教授与研究人员前往南极进行天文观测”，这令他印象深刻，“人类不断探索宇宙，科技不断进步，我们这代人也将担任起对宇宙探索的重任”。 高一（3）班学生吴凌忆在课后感慨道：“常伊人老师的报告让我对探月和我国卫星发射的研究历程有了新的认识。早年探索期间我国卫星发射研究也并非一帆风顺，也有过失败的经历”。高二（7）班陈宇杰表示，“在课堂上，我印象最深的是历代科学家对宇宙的不懈探索，他们为了科学为了真理而不懈追求，一点一点拓宽了人类的认知边界。在接下来的课程中，我将学习感悟并继承这种科学精神，严谨务实、不断求索，并且吸收更多天文学的知识”。
“这门课的核心价值不仅在于前沿知识的传递与科学思维的启迪，更在于科学精神与家国情怀的深度播种”，该课程联络人、上海市科普作家协会理事方伟教授如是总结。该课程的上海师大附中跟班教师、物理学博士沈萌老师表示，这门课程为附中学子打开了一扇通向宇宙奥秘的窗口。它不仅让艰深的天文知识化作学生笔下灵动的公式推导和手绘星图，更通过科学家们鲜活的科研经历，将“严谨、求实、探索、创新”的科学精神具象化。在青少年价值观塑造的关键时期，这样的课程既拓展了认知边界，又播下了科学理想的种子，充分展现了基础教育与高等教育协同育人的独特价值。学生反馈显示，该课程显著增强了学生的民族科技自豪感与跨学科综合理解能力。高一（4）班段宇菲在课程总结中写道：“我国突破了层层的技术困难，自主研发的火箭和卫星不断改进，让我感受到了祖国的伟大。一群又一群的天文学家为祖国的发展不断奉献并付出着，我为此充满敬意和感动。他们的无私奉献和孜孜不倦将被我们铭记于心。作为青少年，我们也要树立理想，热爱祖国，勇于担当时代责任，为祖国贡献自己的力量。在课堂之外，学生们自发组建课题小组，尝试用编程模拟宇宙膨胀、撰写地外文明研究报告，在实践中学习“像科学家一样思考”。
在推动“科学教育加法”纵深发展的背景下，上海师大附中依托高校科研资源，通过上海市重点实验室下沉、中学课堂直通科研一线的创新路径，探索出一条“大中贯通”的新范式，为拔尖创新人才的早期发现与系统培养提供了可借鉴的实践模板。当中学课堂的边界与宇宙探索的前沿无缝衔接，科学的种子正悄然在一代青少年心中萌芽、生长，照亮他们未来的探索之路。
（供稿、摄影：数理学院）