مرحله اول چهارمین المپیاد نجوم کشور در هفته دوم بهمن ماه سال جاری برگزار شد. بسیاری از دانش‌آموزان دبیرستانی علاقمند به نجوم، پس‌از ماه‌ها تلاش و مطالعه در بعدازظهر یازدهم بهمن‌ماه در این آزمون شرکت کردند تا معلومات و تجربیات خود را با معیارهای باشگاه دانش‌پژوهان جوان محک بزنند. اما آن‌چه این عزیزان با آن روبرو شدند، بر خلاف رویه معمول باشگاه دانش پژوهان جوان بود.
این موضوع را می‌توان با نگاهی به آمار سوال‌ها و سرفصل‌های ارایه‌شده در آزمون‌های سه مرحله پیشین و آزمون امسال به‌وضوح دید. در مرحله اول آزمون‌های سال گذشته سوال‌ها از مبحث‌های آشنایی با آسمان، نجوم کروی، اخترفیزیک و منظومه شمسی مطرح می‌شد و از مباحث فیزیکی‌تر، پرسش‌های کم‌تری مطرح می‌شد. اما آزمون امسال به وضوح نشان از تغییری وسیع داشت. در ادامه به چند نمونه از اشکال‌های این آزمون می‌پردازم تا بهتر بتوانم این آزمون را تحلیل کنم. البته در همین آغاز مطلب اعلام می‌کنم که قصد حقیر از بیان این مطلب، کمک به بهتر شدن سطح سوالات و بالاتر رفتن کیفیت آن است و قصد هیچ‌گونه اهانتی به کمیته علمی المپیاد نجوم که اعضای آن‌را کمابیش می‌شناسم و از کیفیت کارهای علمی‌شان بی‌اطلاع نیستم، ندارم.
|
سرفصل |
1385 |
1386 |
|
تست |
کوتاه |
تست |
کوتاه |
|
آسمان شب |
4 |
0 |
2 |
0 |
|
اخترفیزیک |
8 |
4 |
7 |
5 |
|
اطلاعات عمومی |
6 |
0 |
5 |
0 |
|
قوانین کپلر |
1 |
0.5 |
4.5 |
1 |
|
مثلثات کروی |
1 |
1 |
3 |
1 |
|
مکانیک |
1 |
0.5 |
4 |
1 |
|
منظومه شمسی |
5 |
1.5 |
3 |
0 |
|
نجوم کروی |
6 |
0.5 |
0 |
0 |
|
تلسکوپ، نورهندسی |
3 |
0 |
0.5 |
0 |
|
فشار |
1 |
0 |
0 |
0 |
1. همان‌طور که در جدول مقایسه آزمون سال 1385 و1386 می‌بینید، تنوع موضوعی پرسش‌ها نسبت به سال گذشته بسیار کاهش یافته است و سهم پرسش‌های فیزیکی افزایش چشم‌گیری یافته است. جالب این‌جا است دانش‌آموزانی که خود را برای شرکت در آزمون المپیاد کشوری فیزیک آماده کرده بودند، ساده‌تر از دوستان نجومی خود از عهده این آزمون برآمدند و کافی بود فرمول قدر را بدانند تا به‌سادگی همه پرسش‌های کوتاه را پاسخ دهند. بهتر بود کمیته علمی تنها به معرفی چند مرجع مفید (که البته اغلب آنها قدیمی‌اند و بی‌اشتباه هم نیستند) بسنده نکند و سرفصل های آزمون را مشخص کند. در این صورت دانش‌آموز می‌داند خود را برای چه آماده کند و گزینش دانش آموزان به نحو موثرتری انجام خواهد شد.
2. این آزمون قرار است المپیاد باشد، نه کنکور کارشناسی که از متن یک کتاب خاص، عددی خاص را عینا بپرسند. به این پرسش دقت کنید:
مقدار ثابت هابل اندازه‌گیری‌‌شده توسط ادوین هابل به کمک کهکشان‌های نزدیک، چند برابر مقدار اندازه‌گیری‌شده‌ی کنونی است؟
1) 1 2) 3.5 3) 7 4) 12
طراح به‌جای آن‌که از اهمیت کشف هابل، یا روش‌های اندازه‌گیری آن، یا دلیل اندازه‌گیری سرعت کهکشان‌های دوردست و نه نزدیک، یا حتی یک مساله عددی و استفاده از قانون هابل، یا بسیاری از شکل‌های دیگر این موضوع مهم بپرسد، می‌پرسد عددی که هفتاد سال پیش بدست آمد چند برابر مقدار امروزی است! دانستن این عدد چه فایده‌ای دارد و نشان‌دهنده چه سطحی از دانسته‌های دانش‌آموز خواهد بود؟ آیا نمونه‌ای در آزمون‌های فیزیک سراغ دارید که مثلا از دانش‌آموز یا دانشجویی بخواهند که بگوید مقداری که میلیکان برای بار بنیادی الکترون بدست آورد، یا مقداری که کاوندیش برای ثابت جهانی گرانش اندازه‌گیری کرد، چقدر با ثابت‌های امروزی اختلاف دارد؟
درحالی که اکثر قریب به اتفاق استادان فیزیک و اخترفیزیک تاکید می‌کنند که حفظ کردن عددها و ثابت‌های فیزیکی و تمام فرمول‌ها کاری عبث و بیهوده است، این اقدام کمیته علمی المپیاد نجوم سوال برانگیز است. به نظر نمی‌رسد این سوال به سنجش دانش و مهارت علمی دانش آموز کمک کند.
3. مشکل بعدی در نوع سوالات مکانیک و قوانین کپلر است. تعداد این سوالات نسبت به دوره‌های پیشین بسیار افزایش یافته است و این به دانش‌آموزانی که در برنامه‌ریزی خود، مطالعه مکانیک و قوانین حرکت را در اولویت‌های بعدتر از نجوم کروی و اخترفیزیک قرار داده بودند، آسیب رساند. جالب‌تر این است که به‌جای آن‌که سوالات را متنوع طرح کنند، در بسیاری از آنها از یک اصل استفاده شده بود. فرض کنید شما فرمول مساحت بیضی را نمی‌دانید. در سالهای گذشته از قانون دوم کپلر یا سوالی مطرح نمی‌شد یا اگر مطرح می‌شد، سوال کیفی بود که انصافا سوالات زیبایی بود و به تحلیل عددی و دانستن مساحت بیضی نیاز نداشت! اما امسال 2 سوال تحلیل عددی فقط با استفاده از مساحت بیضی حل می‌شد.
4. باشگاه دانش‌پژوهان، المپیاد را در سطح ملی برگزار می‌کند و در غیاب منبع رسمی درس نجوم و اعلام سرفصل‌های این المپیاد، شاید رویه اعمال‌شده در سه دوره گذشته ملاک مناسبی برای برنامه‌ریزی باشد. طبق همین ملاک دانش‌آموزان بسیاری به فراگیری آسمان شب و نجوم کروی پرداخته بودند. نجوم با اخترفیزیک و مکانیک مداری تفاوت دارد. اولین چیزی که از نجوم به ذهن می‌رسد، آسمان شب و پیش‌بینی رویدادهای نجومی است که در سالهای گذشته بخش قابل توجهی از سولات را به خود اختصاص می‌داد؛ اما آزمون امسال فاقد این سرفصل‌ها بود. تنها دو سوال از آسمان شب مطرح شده بود، یکی از ستاره مشترک صورت‌های فلکی زن در زنجیر و اسب بزرگ؛ و سوال دوم که در نوع خود بی‌نظیر است! ببینید:
کدام‌یک از اجرام زیر برای ناظری در عرض‌جغرافیایی 36درجه شمالی زودتر غروب می‌کند؟
1. M42 2. M41 3. M45 4. M31 5. M95
در میان این اجرام M41 که در نزدیکی ستاره شباهنگ قرار دارد، میل کم‌تری دارد و برخی با توجه به این نکته، این گزینه را انتخاب کرده بودند، درحالی‌که کهکشان آندرومدا به دلیل نزدیکی به بعد صفر، از همه زودتر غروب می‌کند. هرکس که با آسمان آشنا باشد و صورت‌های فلکی و اجرام غیرستاره‌ای را بشناسد، می‌داند که این شکل سوال برای پرسیدن درمورد بعد اجرام غیرستاره‌ای نامعمول است. مفهوم سوال ساده، اما شکل سوال نامانوس است.
تعداد اندک سوال‌های آسمان شب و بخصوص نجوم کروی که غایب بزرگ امسال بود، (منظور از نجوم کروی، سوال‌هایی است که بدون مثلثات کروی حل می‌شوند، مانند رسم آسمان، ارتفاع خورشید و مانند این‌ها) نشان از این دارد که اعضای کمیته علمی المپیاد نجوم به نجوم آماتوری و آسمان‌شب توجهی ندارند. این درحالی است که در بخش عملی المپیاد جهانی نجوم، بدون آشنایی با آسمان کار دان‌آموز بسیار سخت خواهد بود. آنهایی که با آسمان آشنا هستند، می‌دانند که شناخت آسمان کاری نیست که بتوان بدون دانسته‌های قبلی و تنها طی یک ماه تمرین در دوره تابستانی به آن تسلط یافت، درحالی‌که آموزش مفاهیم فیزیک و اخترفیزیک در چنین مدتی کاری آسان‌تر است. آیا بهتر نیست در پرسش‌های آزمون مرحله اول، از موضوع‌هایی استفاده شود که توان تجربی و آشنایی دانش‌آموزان را با آسمان شب بهتر و کامل‌تر بسنجد؟ آیا فکر نمی‌کنید برای چنین پرسش‌هایی آزمون مرحله اول بهترین جا باشد؟
5. یکی دیگر از غایبان آزمون امسال، سرفصل نورهندسی و تلسکوپ بود. البته باید به پرسش زمان عبور قمر مشتری از سایه این سیاره اشاره کرد، اما این سوال بیشتر به یک پرسش هندسی و استفاده از قضیه تالس شبیه است تا نور هندسی. بعید می‌دانم که دانستن اپتیک برای شرکت‌کنندگان در المپیاد نجوم ضروری نباشد.
6. در انتخاب و طراحی گزینه‌ها نیز به‌نظر می‌رسد آن‌طور که باید و شاید، دقت نشده بود. مثلا به سوال زیر دقت کنید:
بیشترین ارتفاع یک ماهواره زمینی 3800 کیلومتر و کم‌ترین ارتفاع آن 500 کیلومتر است. وقتی این ماهواره نسبت به حضیض مدارش 90 درجه چرخیده باشد، در چند کیلومتری سطح زمین قرار دارد؟
أ. 880 ب. 1240 ج. 1830 د. 1970 هـ. 8210
پاسخ این سوال گزینه ج است. اما برخی از دانش‌آموزان با توجه به این‌که اختلاف گزینه هـ و ج برابر با شعاع زمین است، بدون حل این مساله گزینه ج را انتخاب کردند. بعضی وقت‌ها روش‌های حل معکوس با توجه به گزینه، خوب جواب می‌دهد! و شایسته نیست وقتی باشگاه دانش‌پژوهان جوان چنین آزمونی را در این سطح وسیع برگزار می‌کند، زیبایی سوال را با چنین ایرادی خدشه‌دار کند. اختلاف بین گزینه‌ها در برخی پرسش‌ها نیز به‌قدری زیاد بود که دانش‌آموز با یک تحلیل ساده می‌توانست به گزینه درست برسد. مثلا:
فاصله زاویه‌ای یک ستاره از خورشید در اعتدال بهاری 70 درجه است و اختلاف‌منظر آن در اعتدال بهاری و پاییزی 0.094 ثانیه قوسی است. فاصله این ستاره از زمین چند سال نوری است؟
أ. 65 ب. 91 ج. 130 د. 220
اگر دانش‌آموز حواسش به فاصله 2 واحد نجومی زمین در اعتدال بهاری و پاییزی نباشد، پاسخ 32.5 سال نوری را بدست می‌آورد که در گزینه‌ها نیست. بدون درنظر گرفتن زاویه 70 درجه پاسخ حدود 70 سال نوری بدست می‌آید که با توجه به این گزینه‌ها، به‌سادگی می‌توان گزینه درست را که همان گزینه 1 است را انتخاب کرد.
7. برخی سوال‌های بحث‌برانگیز نیز در آزمون وجود داشت که در کتاب‌های مختلف پاسخ‌های متنوعی دارد. مانند این سوال که:
بررسی بی‌نظمی‌های حرکت سیارات در منظومه شمسی منجر به کشف کدام‌یک از سیارات منظومه شمسی شد؟
در برخی کتاب‌ها مانند Universe، به وضوح ذکر شده است که نپتون تنها سیاره‌ای بود که با بررسی اختلالات مداری اورانوس پیش‌بینی و در کم‌تر از یک نصف شب در همان موقعیت پیش‌بینی‌شده کشف شد. اما در برخی کتاب‌های دیگر مانند نجوم دینامیکی، بدون آن‌که داستان دقیق کشف پلوتو گفته شود، می‌گویند دانشمندان با بررسی اختلالات مدار نپتون به دنبال پلوتو گشتند و در نهایت پس از چند سال، پلوتو پیدا شد. برداشت از این موضوع کار ساده‌ای نیست که چنین پرسشی درمورد آن مطرح شود.
8. در مورد مساله‌های کوتاه باید گفت مسایل امسال غیر از سوالی که سرعت ماهواره‌ای را در اوج و حضیض داده، بسیار ساده بودند. البته این سوال سرعت ماهواره نیز با یک تقریب به حالت حدی مدار دایره‌ای شکل قابل حل بود! اما در مساله باتری خورشیدی مشکل بزرگ تعدد اطلاعات وجود داشت. ببینید:
یک باتری خورشیدی با استفاده از نور خورشید در حالی‌که خورشید در سرسو قرار دارد، مقدار مشخصی انرژی تولید می‌کند. برای این‌که همان مقدار انرژی را از ماه بدری که در سرسو قرار دارد، بدست آوریم، سطح جمع‌آوری چند برابر بزرگ‌تر شود؟
برای حل این مساله، هم ضریب بازتاب ماه داده شده است و هم قدر ماه بدر! این مساله به 2 روش حل می‌شود که به جوا‌ب‌های متفاوتی می‌رسد. از قرار معلوم، پاسخنامه رسمی باشگاه دانش‌پژوهان مساله را بدون فرض ضریب بازتاب حل کرده و پاسخ روش دوم را نادیده گرفته است!
9. از انصاف دور نشویم! برخی از پرسش‌ها زیبا بود، مانند این سوال:
ستاره‌ای را به شکل کره درنظر بگیرید که منبسط می‌شود، طوری‌که حاصل‌ضرب دما در حجم به توان آلفا ثابت می‌ماند. شرط لازم و کافی برای آن‌که با انبساط این ستاره، توان تابشی آن افزایش یابد چیست؟
حیف که تعداد این پرسش‌های زیبا کم بود.
اما مشکل کلی این آزمون را می‌توان در عدم توزیع مناسب سوال‌ها یافت، چه در مورد دشواری و چه در مورد توزیع سرفصل‌ها. از یک سرفصل خاص چندین سوال شبیه به یکدیگر ارایه شده بود و از چندین مبحث، هیچ پرسشی مطرح نشده بود. این شکل آزمون زیبنده کمیته علمی نیست و در ضمن عادلانه نیز نیست. ممکن است برخی حدس بزنند که هدف از طرح سوالات امسال، پذیرش دانش‌آموزانی باشد که توانایی ریاضی بالاتری داشته باشند. آیا نمی‌توان پرسش‌هایی با سطح ریاضی بالاتر از تمام سرفصل‌ها مطرح کرد؟
شاید راه‌حل مناسب این مشکل، تشکیل یک بانک سوال غنی از تمام مباحث و سرفصل‌ها باشد. می‌توان ازصاحب‌نظران خواست پرسش‌های فراوانی را طرح و به کمیته علمی ارسال کنند. قطعا از بین تعداد زیادی سوال می‌توان ایده‌های جدیدتر، زیباتر و متنوع‌تری را پیدا کرد و آزمون‌های المپیاد نجوم را به آزمون‌هایی عادلانه‌تر و زیباتر تبدیل کرد.
هم‌چنین به‌نظر می‌رسد بهتر باشد تعداد منجمان آماتور دارای تحصیلات آکادمیک در رشته اخترفیزیک در کمیته علمی المپیاد نجوم افزایش یابد. چنین افرادی در کشور کم نیستند و می‌توانند بار علمی کمیته را افزایش دهند. قطعا کمیته علمی با همکاری با این پتانسیل عظیم نجومی در کشور، می‌تواند توان علمی خود را افزایش دهد و به موفقیت‌های بیشتری دست پیدا کند.
ذوالفقار دانشی
daneshi@mech.sharif.edu
پاسخنامه تشریحی سوالات مرحله اول چهارمین المپیاد نجوم