自然科學概論

《自然科學概論》自然科學是一切知識的基礎。

科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力。

自然科學是人類發(fā)展史中起著進步作用的革命力量，是社會進步的巨大杠桿。課程的定位：《自然科學概論》是為提高學生科學技術(shù)素養(yǎng)而開設的公共必修課。通過本課程的學習，能使學生了解科技發(fā)展的歷程、當代高科技領(lǐng)域的發(fā)展狀況以及科學技術(shù)發(fā)展與社會、經(jīng)濟和人類自身發(fā)展的相互影響，理解科學技術(shù)及其發(fā)展進程所蘊涵的科學思想、科學精神以及科學技術(shù)的社會功能，進而提高學生的科技素養(yǎng)。

人類是好奇的物種！自古以來為了自身的生命延續(xù)，人類不斷地觀察大自然、順應大自然，并從中對大自然現(xiàn)象產(chǎn)生許許多多的疑問？像是時間為何是日夜交替、又為何會有四季的循環(huán)替換等等...在解釋這些為什么的過程中，人類的祖先創(chuàng)造出許多精彩的神話傳說。然而或許是好奇心的探究、或是觀察的不斷精進、或是更為實際迫切的生存壓力，迫使人類不能再以美麗傳說為滿足，于是對大自然的現(xiàn)象就非得采取更為謹慎的邏輯解釋，科學于是誕生了?；煦缃y(tǒng)一體（公元前五世紀以前）自然哲學（公元前六世紀至公元十六世紀初）自然科學誕生與發(fā)展（公元十六世紀以后）自然科學迅速發(fā)展（公元十六世紀以后）一、引言二、為什么要學這門課三、這門課的性質(zhì)、內(nèi)容、特點四、如何完成這門課的學習1、思路2、學習要求（1）掌握基本的科學知識（2）掌握科學的學習和研究方法（3）具備一定的科學素養(yǎng)（4）能夠更多地關(guān)注科學和文化的關(guān)系，樹立對科學的崇敬和對人的關(guān)懷。3、基本的教學策略（1）從問題出發(fā)，采取邏輯推導，進入基礎理論解決問題。（2）在講解科學技術(shù)的過程中，滲入哲學方法論的精神。（3）通過科學發(fā)展的歷程，從動態(tài)的角度加深對科學技術(shù)的理解。4、教和學的方式（1）打破文理界限，注重知識的交融人類世界物理化學生物地理社會科學其他（2）注重知識環(huán)境熏陶，注重學生的自主學習（3）教學采取的形式以講授和小組研究學習相結(jié)合。（4）學習的方式閱讀教材，小組討論，查詢資料，上網(wǎng)瀏覽，整理提煉等。5、學習方法建議（1）注意認識和實踐的關(guān)系實踐認識實踐（認識純化為理論）（2）注意從多角度來觀察同一問題（3）重視方法論的變化五、本課程所講專題專題一、關(guān)于科學（從認識自然規(guī)律的角度）關(guān)注在人與自然的交往中，人對自然的看法到科學形成后，對科學本身的認識。專題二、關(guān)于工程技術(shù)(從實踐的角度）（關(guān)注運用科學理論在實踐中解決問題的技術(shù)）專題三、關(guān)于可持續(xù)發(fā)展（關(guān)注人與自然的合諧）（從人的短期需求與最終需求的關(guān)系角度）專題四、關(guān)于科學素養(yǎng)（關(guān)注國民的科學素質(zhì)）（從科學技術(shù)與教育的關(guān)系角度）專題五、關(guān)于知識經(jīng)濟從科學技術(shù)與經(jīng)濟的關(guān)系角度關(guān)注科技與經(jīng)濟的推動專題六、關(guān)于生物進化及生命科學技術(shù)。從人對生物進化的干預角度。關(guān)注生命科學技術(shù)對解決當代世界問題的應用專題七、關(guān)于新材料技術(shù)（從材料的分子結(jié)構(gòu)到功能的角度）（關(guān)注新型材料對現(xiàn)代工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的運用、影響）專題八、關(guān)于工程技術(shù)（從解決問題的角度）（關(guān)注當代的幾類工程技術(shù)及應用，及其對其他行業(yè)影響）專題九、關(guān)于環(huán)?？萍?。（從污染的形成，危害、治理、保護的角度）（關(guān)注環(huán)境及污染治理的技術(shù)及應用，探討保護環(huán)境的措施。）專題十、關(guān)于航天科技（從理論原理到技術(shù)實現(xiàn)的角度）（關(guān)注航天科技的技術(shù)及應用、探討其如何帶動民用工業(yè)發(fā)展）專題一、關(guān)于科學一、科學的進步和人類自然觀的發(fā)展理論實驗技術(shù)（一）原始時代1、原始時代的技術(shù)與經(jīng)驗態(tài)的自然知識（1）最初的技術(shù)是在一百乃至二百萬年以前產(chǎn)生的用“以石擊石”的方法制造石器的技術(shù)（2）人類學會的第二個技術(shù)是用火和人工取火（3）人類學會的第三種技術(shù)是植物栽培技術(shù)和動物馴養(yǎng)技術(shù)。（4）人類學會的第四方面的技術(shù)是制陶技術(shù)、紡織技術(shù)、建筑技術(shù)和運輸技術(shù)。（5）人類學會的第五種技術(shù)是文字的發(fā)明。隨著這些技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，人類也就積累著越來越多的經(jīng)驗形態(tài)的自然知識。這些在生產(chǎn)實踐中產(chǎn)生并以經(jīng)驗形態(tài)存在于技術(shù)之中的自然知識，就構(gòu)成了自然科學萌芽的最初形式。技術(shù)的發(fā)展理性的線索科學的起源科學起源的兩種線索理性思維感性思維（在解釋自然的過程中）2、對自然的敬畏和原始的宗教自然觀原始自然觀：擬人化萬物有靈論3、古代樸素的唯物主義自然觀木火土金水（肝）（心）（脾）（肺）（腎）當時古巴比倫和古埃及的文明成了后來希臘文明的源泉在這種條件下，一些自然學者開始用理性考察自然，用技術(shù)經(jīng)驗解釋自然界的萬物，這就是古代的自然哲學，也就是古代人的樸素唯物主義的自然觀。（1）最早對自然界進行理性考察的是米利都學派的自然哲學家。泰勒斯阿那克西曼德（2）畢達哥拉斯學派畢達哥拉斯學派雖象伊奧尼亞的哲學家一樣談論世界的本源，但他們不把世界的本源看作是具體的物質(zhì)，而看作是抽象的“數(shù)”蘇格拉底：辨證法：“接生術(shù)”蘇格拉底諷刺柏拉圖亞里士多德（集大成者）將理性精神和求實精神統(tǒng)一起來了。4、古代科學的繁榮（1）歐幾里得幾何學通過幾十個公理演繹幾何體系（2）天文學：阿利斯塔克已早在哥白尼一千八百年前提出了太陽中心說5、基督教的興起與中世紀的宗教神學自然觀（1）歷史背景公元前334年到公元前30年，馬其頓王亞歷山大征服許多國家，建立了地跨歐、亞、非的亞歷山大帝國。在巴勒斯坦地區(qū)，人們受到壓迫，希望救世主來拯救他們。日耳曼騎兵掃光了其他文明，僅留了基督教。到公元476年，西羅馬帝國滅亡，從此西歐進入了封建時代。（2）教會的神父們企圖利用哲學和科學為基督教教義進行論證。這就要求把教義和哲學結(jié)合起來。（3）在漫長的中世紀，在神學的自然觀的支配下，科學不可能得到發(fā)展，科學要想發(fā)展，就必須沖破宗教神學的自然觀。近代科學就是在這種斗爭中產(chǎn)生的。（二）近代科學革命與形而上學自然觀1、“文藝復興”與科學解放。（1）時期本質(zhì)：生產(chǎn)關(guān)系變革時期（2）宗教改革運動（3）地理大發(fā)現(xiàn)對科學的影響航海活動直接推動：天文學、力學、數(shù)學、大地測量學的發(fā)展開闊了人們的眼界，促進了生物學的發(fā)展2、自然科學革命（1）1543年出版的兩本著作哥白尼的《天體運行論》維薩里的《人體的構(gòu)造》標志著近代科學革命的開始（2）實驗科學的興起近代科學有兩個輪子一是哥白尼的《天體運行論》二是實驗科學的方法近代實驗科學的主要奠基人和主要代表是伽利略。近代在哲學上充當近代實驗科學發(fā)言人的是弗朗西斯.培根3、經(jīng)典力學體系的建立哥白尼給出了一個正確的坐標系開卜勒在第谷基礎提出了行星運動三定律伽利略奠定了動力學基礎牛頓建立了經(jīng)典力學的基本理論體系第谷：測量數(shù)據(jù)，重要貢獻在天文觀測其他科學家的成就生物學方面：哈維發(fā)現(xiàn)了血液循環(huán)理論維薩里出版《人體的構(gòu)造》林耐：提出系統(tǒng)分類思想（綱、目、科、屬、種）化學方面：波意爾提出了元素的概念，把化學變?yōu)榭茖W光學方面：惠狄斯提出光的波動說牛頓提出光的微粒說4、近代前期科學的特點與形而上學自然觀的形成從學科內(nèi)容上看，力學較完善，其他科學基本上還處于收集材料的階段。（1）近代前期自然科學特點自然科學主要研究既成事物，還沒研究演化的問題。近代自然科學主要采取研究方法是分析解剖的方法（2）形而上學自然觀的形成及其作用上述研究方法久而久之，最終發(fā)展成為一種固定的、普遍的思維形式，即注意局部，不注意整體。（三）近代自然科學的全面發(fā)展與辯證唯物主義自然觀的產(chǎn)生。1、近代后期科學的主要成就及其對形而上學自然觀的沖擊（1）天文學新觀念（2）地質(zhì)學的新理論康德：星云假說賴爾的地質(zhì)漸變理論（3）物理學的新綜合第一大綜合是牛頓力學大綜合第二大綜合是熱力學大綜合第三大綜合是電磁學大綜合（4）化學的新發(fā)現(xiàn)（5）生物學上的新進展原子、分子學說，元素周期表被發(fā)現(xiàn)細胞理論、生物進化論2、特點（1）研究對象擴大了。（2）研究方法上，學科之間，不同領(lǐng)域的綜合。（3）自然科學出現(xiàn)全面的繁榮這樣逐漸形成新時代的自然觀聯(lián)系的觀點，發(fā)展的觀點科學開始出現(xiàn)超前生產(chǎn)的勢頭（四）現(xiàn)代科學革命與辯證唯物主義自然觀的發(fā)展。1、現(xiàn)代物理學革命的過程（1）三大實驗發(fā)現(xiàn)（2）以太飄移實驗與相對論的建立（3）黑體輻射實驗與量子物理學的建立（X射線、放射性、電子）被發(fā)現(xiàn)邁克爾遜、莫雷實驗2、現(xiàn)代自然科學的發(fā)展（1）20世紀以來，物理學革命外，天文學、化學、生物學、地質(zhì)學各領(lǐng)域也都取得了重大突破?，F(xiàn)代宇宙學：相對論與宇宙結(jié)合現(xiàn)代化學：量子學與化學結(jié)合現(xiàn)代生物學：孟德爾遺傳實驗遺傳與進化論結(jié)合，產(chǎn)生綜合進化論（2）當代自然科學愈來愈深刻地揭示了自然界各種不同物質(zhì)運動形式之間互相轉(zhuǎn)化和統(tǒng)一性。發(fā)現(xiàn)了前所未知的新的自然現(xiàn)象和自然界有規(guī)律的聯(lián)系，從而產(chǎn)生了一大批分支學科，中間學科，邊緣學科，橫向?qū)W科和綜合性學科，這種高度分化和高度綜合的發(fā)展，顯示了現(xiàn)代自然科學愈益走向整體化的重要趨勢和特點。（3）生物學革命——分子生物學的產(chǎn)生（4）系統(tǒng)科學的產(chǎn)生與發(fā)展

第一是研究生命系統(tǒng)客體的理論生物學中產(chǎn)生的一般系統(tǒng)論。

第二是從研究人工技術(shù)系統(tǒng)客體的技術(shù)科學中所產(chǎn)生的控制論、信息論和系統(tǒng)工程等

第三是從研究非生物界物理系統(tǒng)客體的物理學中所產(chǎn)生的非平衡理論。3、辯證唯物主義自然觀的發(fā)展（1）物理學革命，使經(jīng)典物理學的理論基礎發(fā)生了翻天覆地的變，在這種科學理的急劇變革面前，少數(shù)物理學家在物理學革命中走向了錯誤的哲學道路。（2）“物理學”唯心主義產(chǎn)生的兩個認識論根源。（3）由物理學和其他自然科學革命、技術(shù)革命所提供的極為豐富的、新鮮的材料，雄辯地證明了辯證唯物主義自然觀的正確性，而且進一步豐富和發(fā)展了自然辯證法的內(nèi)容。

相對論以具體的科學事實提示了空間、時間與物質(zhì)及物質(zhì)的運動之間，空間與時間之間，質(zhì)量與運動之間，質(zhì)量與能