W tym samym roku powrócił do Poznania i 1 czerwca został przyjęty na studia w zakresie astronomii na Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Uniwersytetu Poznańskiego. Studia ukończył 4 kwietnia 1951 roku, uzyskując stopień magistra filozofii. Dyplom magisterski podpisali ówczesny rektor Kazimierz Ajdukiewicz i dziekan Kazimierz Smulikowski.
Jeszcze w trakcie nauki, w 1948 roku, rozpoczął pracę w uniwersyteckim Obserwatorium Astronomicznym, początkowo w charakterze bibliotekarza, wolontariusza. Dnia 1 grudnia 1949 roku został młodszym asystentem przy Katedrze Astronomii UP, następnie asystentem (od 1 kwietnia 1951), a po ukończeniu studiów – od 1 grudnia 1952 roku – aspirantem przy tej Katedrze. Jak pisał rektor Uniwersytetu Poznańskiego, Dobrzycki (jeszcze przed uzyskaniem magisterium) brał czynny udział w obserwacjach, rachunkach astronomicznych i innych pracach Obserwatorium. W 1949 roku odkrył wspólnie z mgr. A. Kwiekiem nową planetoidę, nazwaną Posnania, włączoną następnie do światowego katalogu małych planet, za co otrzymał nagrodę Ministra Szkolnictwa Wyższego w 1953 roku.