天文系有兩個培養方向:天體物理學和天文高科技及其應用。天體物理學的培養目標是使學生掌握廣泛紮實的數學物理基礎和豐富的天文學知識，並接受嚴格的計算機、外語等專業技能訓練，具備從事天體物理學研究的初步能力。
天文高新技術及其應用專業的學生不僅要達到上述培養目標，還要掌握天文新技術及其應用的相關知識。由於天文新技術在相應領域的超前性，該領域的畢業生可以從事高新技術的開發應用或大型工程項目的管理，可以滿足多方面的工作需要。
近年來，天文系約90%的畢業生被國內外著名大學和天文研究機構直接錄取為研究生。
北京大學天文系歷史:
北京大學天文系於2000年正式成立，其前身是北京大學地球物理系天文專業。40年來，北京大學天文學科為國家培養了數百名優秀畢業生，其中3人成為中國科學院院士，4人先後擔任天文臺臺長、副臺長。
相當壹部分畢業生已成為國內外天文學領域的重要學術骨幹，為我國天文學的發展做出了重要貢獻。
北京大學天文系是在雙方的大力支持下，由北京大學和中國科學院共同組建的。與北京天體物理中心聯合辦學，構成壹個有機整體，發揮各自優勢，進壹步加強師資力量，改善辦學條件，促進雙方在人才培養和科學研究方面的密切合作。
北京大學天文系設有天文學本科和天體物理學碩士專業學位點、博士專業學位點和博士後流動站。現有教授7人(其中院士2人，長江特聘教授1人，博士生導師7人)，副教授4人。
天文系教師在星系與宇宙學、高能天體物理學、射電天體物理學、分子天文學、氣體星雲物理學、恒星物理學等領域取得了許多重要研究成果，部分成果達到國際先進水平。天文系教師與美國、德國、法國、英國、澳大利亞、加拿大、俄羅斯等國家的天文學家建立了密切的合作關系。
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