自然辯證法在電氣工程中的應用

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上2013-2014學年第二學期自然辯證法概論期末課程論文自然辯證法在電氣工程中的應用以電氣工程的發(fā)展歷程及前景為例姓 名：學 號：任課教師：上課地點：完成時間：2014年 4月7日專心-專注-專業(yè)摘要科學家進行具體科學的研究都是在某種世界觀的方法論的指導下進行的，缺乏正確的世界觀和方法論的指導，科學研究就會失去正確的方向。電氣工程是研究電磁領域的客觀規(guī)律及其應用的科學技術，是以電工科學中的理論和方法為基礎而形成的工程技術。自然辯證法是自然界發(fā)展和科學技術發(fā)展的一般規(guī)律、人類認識和改造自然的一般方法以及科學技術在社會發(fā)展中的作用。自然辯證法的思想和方法論不僅的電氣工程發(fā)

2、現和發(fā)明中得到了廣泛應用，而且滲透到了電氣工程實踐，對電氣工程的發(fā)展起到了無形的推動作用。本文通過對電氣工程學科技術的發(fā)展歷程及前景進行分析和闡述，找到自然辯證法在其中的一些應用，以引起電氣工程從業(yè)者對自然辯證法的重視，并給出一些電氣工程技術教學的方法。關鍵詞：電氣工程 ；自然辯證法；科學認識論；科學假說；電力系統目錄2259引言科學技術工作者經常會對哲學不屑一顧，他們會認為哲學無非是一些抽象的空談，并不具有多大的科學價值，與他們所從事的具體研究并無多少直接聯系。這種思想對科技工作者是十分有害的。頂尖的科學家都會意識到他們取得成功的原因往往并不是那些具體專業(yè)中的直接性材料，而是對這些材料進行處

3、理的方法。愛因斯坦曾經說過：“如果把哲學理解為在最普遍和最廣泛的表達式中對知識的追求，那么顯然，哲學就可以被認為是全部科學研究之母?！闭軐W為具體科學提供世界觀和方法論的指導，科學家進行具體科學的研究都是在某種世界觀的方法論的指導下進行的，缺乏正確的世界觀和方法論的指導，科學研究就會失去正確的方向，甚至陷入混亂和失敗。電氣工程是研究電磁領域的客觀規(guī)律及其應用的科學技術，是以電工科學中的理論和方法為基礎而形成的工程技術。根據電氣工程學科的發(fā)展現狀，可將其分為相對獨立的五個分學科：電機與電器、電力電子與電力傳動、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電工理論與新技術。電氣工程學科除具有其各分支學科的

4、專業(yè)理論外，還具有本學科的共性基礎理論（電路理論、電磁場理論、電磁計量理論等），它與基礎科學（物理、數學等）中的相應分支具有密切的聯系，但有具有明顯的差別。因為基礎科學的主要任務是認識客觀世界的本質及其內在的規(guī)律，而技術科學的目的則在于改造客觀世界以達到人們的預定要求。所以，電氣工程的基礎理論所研究的對象是經過人類加工改造后出現的新現象，而不是自然界固有的現象；另外，不能只限于對現象的分析，還應包括實現所需現象的綜合技術以及為此所需的代價，從而使其實現的方法和途徑也占有很重要的地位。本文通過對電氣工程學科技術的發(fā)展歷程及前景進行分析和闡述，找到自然辯證法在其中的一些應用，以期引起電氣工程技術從

5、業(yè)者對自然辯證法及哲學的指導作用的重視，并給出一些高校電氣工程教學的方法。一、自然辯證法簡述自然辯證法是馬克思主義的重要組成部分，其研究對象是自然界發(fā)展和科學技術發(fā)展的一般規(guī)律、人類認識和改造自然的一般方法以及科學技術在社會發(fā)展中的作用。自然界生存和演化的一般規(guī)律是自然辯證法的根本研究對象；科學技術活動和發(fā)展的一般規(guī)律，是自然辯證法的基本研究對象；科學技術在社會發(fā)展中的作用，是當代自然辯證法的主要研究對象。自然辯證法具有哲學性質，但又不局限于哲學。它主要研究自然界和科學技術發(fā)展中較為普遍的一般規(guī)律，具有哲學特點；它既不同于自然科學和技術的各門具體科學，也不同于對整個世界作更高度概括的一般哲學原

6、理。自然辨證法是整個馬克思主義的重要組成部分，涉及馬克思主義哲學、政治經濟學和科學社會主義三大組成。它堅持用辯證唯物主義和歷史唯物主義的基本觀點，探討自然觀和認識論、方法論問題，也進一步探討科學技術與自然、經濟、社會的互動發(fā)展規(guī)律，形成相應的價值論和歷史論。自然辯證法與西方科學技術哲學都以科學技術為基本研究對象，但二者有原則性區(qū)別。（1）前者把自然觀作為理論基礎和根本對象，后者則把自然觀放在自然哲學、科學實在論或本體論中了；（2）前者從活動及成果等多方面考察科學技術，后者著重從成果上考察；（3）前者從歷史唯物主義觀點看待科技與社會關系，后者多將局限于從資本主義制度下考察。自然辯證法的研究方法是

7、廣泛而多樣的，它涉及和應用各種自然科學、技術科學、社會科學、思維科學中的許多方法以及哲學等人文學科的研究方法，它們共同體現出一些基本的思想方法特征：第一，堅持辯證唯物主義和歷史唯物主義的基本思想方法。辯證唯物主義和歷史唯物主義是馬克思主義哲學的基本思想，是整個馬克思主義的理論基礎。作為馬克思主義重要組成部分的自然辯證法，必然要以這些思想方法作基點，來研究各種理論與現實問題。第二，以科學技術活動實踐為基礎。對自然界的認識和改造離不開科學技術。研究和掌握自然辯證法，必須把握科學技術的歷史發(fā)展，結合科學技術的最新成就，來深化和發(fā)展自然辯證法。第三，吸收人類思想文明成果。自然辯證法是具有哲學性質的交叉

8、學科。哲學思想的成就及各門社會科學的理論方法上的成果，都可豐富和深化自然辯證法的研究。應當充分自由地借鑒不同理論和觀點的學術前沿思想。第四，緊密聯系社會生活實際。理論聯系實際是馬克思主義的精神氣質，也是中國自然辯證法研究的一大基本特色。結合當代國際國內社會歷史進程的重大現實問題和熱點問題，進行深入的實際分析和深刻的理論探討，是當代自然辯證法研究主要特征。二、電氣工程的發(fā)展歷程及前景（一）電氣工程技術發(fā)展分析100 多年前，電能的發(fā)明利用，開創(chuàng)了人類文明的新紀元引發(fā)第二次產業(yè)革命，使人類金融了電氣時代。創(chuàng)造了電力、電氣裝備、汽車、石油化工等一大批新興產業(yè)，同時大幅提升了機械、冶金等產業(yè)的發(fā)展水平

9、，工業(yè)文明成為世界發(fā)展的主流。電氣化被美國工程院評為20世紀20項最偉大的工程技術成就之首。電力工業(yè)是國民經濟中重要的基礎產業(yè)與支柱產業(yè)，是國民經濟的先行官。在全球經濟高速發(fā)展的今天，能源安全、能源與環(huán)境問題已上升到世界各國國家戰(zhàn)略的高度， 電氣工程學科在保證國家能源安全、促進節(jié)能減排、推進可持續(xù)發(fā)展等戰(zhàn)略層面而必須將繼續(xù)發(fā)揮不可替代的重要作用。隨著工業(yè)化和信息化進程的推進和高新技術的不斷應用，許多專業(yè)需要的電氣知識越來越多，理工科院校幾乎所有的非電類專業(yè)都開始電工學等課程，電氣化、自動化、數字化、智能化的生產流程、工作模式及基礎裝備是各行各業(yè)必然的選擇。電氣工程經過一個多世紀的持續(xù)高速發(fā)展，

10、已成長壯大為重要的技術科學與工程領域，當代高新技術都與電能密切相關，從探索物質的粒子加速器到發(fā)射宇宙飛船和衛(wèi)星，從研究微型電機、機器人到可作為未來能源技術的受控核聚變裝置， 都需要電氣科學與技術的制裁。電氣工程技術廣泛用于國民經濟、國防建設、科學實驗、日常生活的方方面面，其水平已成為衡量一個國家現代化程度的重要標志。近幾十年來，電氣學科與信息科學、生命科學、物理學、材料科學、化學、環(huán)境科學、軍事科學等學科領域存在廣泛的交叉，形成了諸多新的學科生長點。學科交叉和相互滲透是電器科學保持長期生命力的重要因素。（二）電氣工程學科發(fā)展分析電氣工程學科大約起始于19 世紀中、后期，經歷了一個半世紀的發(fā)展，

11、已壯大成為有眾多分支學科的重要技術科學領域。19 世紀上半夜，安培發(fā)現電流的磁效應、法拉第發(fā)現電磁感應定律。19 世紀下半葉，麥克斯韋的電磁理論為電氣工程奠定了理論基礎。電氣工程是理工科院校歷史最悠久的專業(yè)之一，1878 年英國帝國理工學院率先設立了電氣工程原因。19 世紀末到20 世紀初，西方國家的大學陸續(xù)設置了電氣工程專業(yè)。最初的專業(yè)學習都是從研究電能的產生、傳輸和利用開始的，而電報作為通信的主要形式，在電氣工程專業(yè)高等教育中也占有一席之地。電氣工程學科具有很強的學科交叉和派生能力，如今的通信工程專業(yè)、電子信息工程專業(yè)、自動化專業(yè)、計算機科學與技術專業(yè)乃至生物醫(yī)學工程專業(yè)都是從電氣工程專業(yè)

12、派生或再派生而形成，這些專業(yè)統稱為電子與信息類專業(yè)，而它們和電氣工程專業(yè)一起又被稱為電類專業(yè)。自20 世紀中葉以來， 歐美傳統的以電力工程為主的電氣工程專業(yè)已發(fā)生了很大的變化，電子技術和計算機技術等新興技術逐漸占據了“電氣工程”專業(yè)的核心地位，而傳統的電力工程辦事電氣時代的高速發(fā)展?jié)u趨成熟，只是眾多的研究方向之一。從近年來世紀各地赴美留學生所青睞的熱門專業(yè)來看，美國一些著名高效的電氣工程系的主要專業(yè)方向是通信與網絡、信號處理、電子集成電路、計算機工程與科學、圖像處理、系統控制、光學與光子學、電力技術、等離子體物理學、電磁學、微/納米系統、固體材料與設備及生物醫(yī)學工程等，其學科交叉和融合程度日益

13、提高。我國的電氣工程始于1908 年上海南洋公學的電機電工學科，就是上海交大的前身，距今也有100 多年的歷史了。1917 年該校的電機專科設立了電訊門，即我國最早的無線電專業(yè)，如今的電子信息及計算機專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932 年，清華大學設置了電機系。建國后，我國建立了一大批以工科為主的多科性大學，其中大多設立了電機工程系。1977 年以后，大部分高校的“電機工程系”陸續(xù)更名為“電氣工程系”，近幾年來，部分高校又把“電氣工程系”發(fā)展成為“電氣工程學院”。我國的電氣工程雖然與國外名稱相同，但內涵有很大區(qū)別，我國大學一般都是強弱電分開，即電氣類與電信類分設在不同的學院。（三）電氣技術

14、發(fā)展前景電氣技術的未來發(fā)展前景是非常廣闊的，其影響著電力工業(yè)及其相關電力行業(yè)發(fā)展，可以說電氣技術的應用發(fā)展，是國家經濟建設的重要環(huán)節(jié)。電氣技術的發(fā)展，也推動了可再生能源技術的深化應用，滿足了國家經濟的健康可持續(xù)發(fā)展，實現了對風電技術、光伏技術及其氫能的有效應用，這符合未來電氣工程的發(fā)展需要，滿足低碳經濟的發(fā)展需要。特別是氫能技術的應用，氫能有其他能源無與倫比的優(yōu)勢，其反應后的生成物為水和氮化氫，對環(huán)境沒有污染。地球上的海水所含的氫用來發(fā)電就夠人類用數億年。單位重量的發(fā)熱量叫熱值，氫的熱值是汽油的3倍，煤炭的4倍?，F在世界上很多國家正在斥巨資研究這一能源，但目前還處在實驗室階段，距工業(yè)應用還有一

15、段距離。超導技術的深化，滿足了電氣工程的發(fā)展需要，促進其綜合社會效益的提升，通過對其超導儲能系統的深化應用，實現對其電能的有效轉換，實現對其電磁能的應用。它是一種高效的儲能系統，能夠實現對電網的安全性的提升，滿足了實際工作的需要。保障電網安全。超導大容量電纜，可大大降低輸電過程中的電耗，提高能源效率。靈活交流輸電技術，用大功率電子器實現對電力系統電壓、參數、功率、相位角等的實時調節(jié)控制，以實現電力系統的安全穩(wěn)定性和輸電過程中的能耗。三、自然辨證法在電氣工程中的應用舉例及分析（一）科學認識論與電生磁、磁生電 十九世紀電磁學的大發(fā)展是從認識到電與磁的內在統一性開始的。丹麥物理學家奧斯特一直堅信電與

16、磁之間一定有某種關系，電一定可以轉化為磁。富蘭克林萊頓瓶放電磁化鋼針現象給他很大啟發(fā)，他認識到電向磁轉化不是可能不可能的問題，而是如何將這種可能性轉化為現實，即轉化的條件才是問題的關鍵。經過無數次的失敗，1820年4月某天晚上，奧斯特在講課時發(fā)現通電導線能使與其平行放置的小磁針發(fā)生偏轉。奧斯特驚喜萬分，有反復試驗，三個月做了360多個實驗，終于在當年7月21日發(fā)表了關于磁針上電流碰撞實驗的論文，向科學界宣布了“電流的磁效應”，轟動了整個歐洲科學界。奧斯特發(fā)現電流磁效應后，英國物理學家法拉第認為既然電能轉化為磁，磁一定也能轉化為電，在這種思想的指導下，1831年8月法拉第發(fā)現了電磁感應定律。奧斯

17、特實驗和法拉第電磁感應定律均體現了科學認識的過程?？茖W認識和科學方法是人類認識自然和改造自然的基本過程及其手段，其目的在于求得關于自然界及食物本質、規(guī)律的正確認識?？茖W認識是主體對自然信息進行接收、選擇、存儲、加工和輸出的過程。科學認識的具體過程可分為五個階段：選題階段、觀察實驗階段、思維加工階段、檢驗階段、理論體系建立階段。（二）科學假說與麥克斯韋方程組科學假說是根據已知的科學事實和科學原理，對待解的科學問題所作出的一種假定性或試探性解決方案的說明，是有待進一步檢驗的科學知識。假說是自然科學理論思維的一種重要形式，是通往真理的必經之路。恩格斯曾經精辟地指出：“只要自然科學在思維著，它的發(fā)現形

18、式就是假說。”科學假說有兩個基本特點：科學性和假定性。科學假說的主要作用表現在：（1）科學假說是通向科學理論的橋梁。（2）科學假說是激發(fā)創(chuàng)造性思維的媒介。（3）科學假說為科學研究指明方向。（4）科學假說的爭論有利于科學認識的發(fā)展?？v觀電磁學發(fā)展史，不難發(fā)現科學假說起到的的重要作用。麥克斯韋是繼法拉第之后集電磁學大成的偉大科學家。他全面總結了電磁學研究的全部成果，并在此基礎上提出了“感生電場”和“位移電流”的假說，建立了麥克斯韋方程組。不僅科學預言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現象的內在聯系及統一性，完成了電磁學的一次大綜合。（三）技術預測與電力系統負荷預測 科學的預測是正確決策的依據和保

19、證。電力系統負荷預測實際上是對電力市場需求的預測。在商業(yè)化的運行體制下，做好負荷預測工作直接關系到電網運行的成本和供電公司的切身利益。電力系統負荷預測是從已知的經濟，社會發(fā)展和電力系統需求情況出發(fā)，在正確的指導下，通過調查研究掌握大量翔實的歷史數據并加以分析的基礎上，運用可靠的方法與手段，探索事物間的內在聯系和發(fā)展規(guī)律，以未來年份經濟，社會發(fā)展情況的預測結果為依據，對電力負荷的發(fā)展趨勢做出科學合理的估計和預測。符合預測的目的是得到合理的電力負荷預測結果，核心是根據預測對象的歷史資料，建立數學模型來表述其發(fā)展變化的規(guī)律。這顯然體現了自然辯證法中技術預測的方法論。技術預測就是根據社會與經濟發(fā)展目標

20、的設定，預測那些在國民經濟發(fā)展中必須解決的技術和科學技術問題。技術預測是由預測者、預測對象、預測方法以及預測結果構成的有機系統，技術預測具有兩個明顯的特性：過程性和導向性。按照不同的標準，從不同的視角，可以把技術預測分為不同的類型：（1）定量預測和定性預測。（2）探索性預測和規(guī)范性預測。（3）短期、中期、長期預測。（四）工程過程論與電力系統規(guī)劃技術的現實活動體現為技術的工程化創(chuàng)造。工程是創(chuàng)造和建構新的社會存在物的人類實踐活動。工程活動的基本標志是創(chuàng)造新的存在物。工程包含著技術與非技術的系統集成過程與系統集成產物，它有著自己的基本特征。工程設計是在工程理念指導下的思維和智力活動，它負載著工程理念

21、而貫穿于工程全過程，具有約束性、多解性和相對性。工程活動過程涉及人與自然、人與人的辯證關系。整個過程包括工程理念與工程決策、工程規(guī)劃與設計、工程組織與調控和實施，以及工程運行、評估與更新等環(huán)節(jié)。電力系統規(guī)劃分為擴展規(guī)劃和運行規(guī)劃。電力系統擴展規(guī)劃是在預測未來負荷發(fā)展水平的基礎上制定電力系統擴展規(guī)劃，以解決電力系統中發(fā)電機組和輸配電網絡在規(guī)劃期內的發(fā)展和擴充問題。即在滿足負荷增長需求和電力系統可靠性、技術、能源、環(huán)境等約束條件下，使規(guī)劃期內基建投資與運行費用的總和為最小。電力系統運行規(guī)劃用來尋找系統最優(yōu)運行方案，即在滿足系統可靠性的條件下，使整個系統的運行費用最少。學習工程過程論將會電力系統規(guī)劃

22、起到指導作用。（五）技術創(chuàng)新發(fā)展與電力新能源技術在工程化過程中不斷地創(chuàng)新，技術自身也在歷史的進程中向前發(fā)展著。技術發(fā)展呈現出一定的模式。這種發(fā)展模式可以從微觀及宏觀上考察其機制。技術創(chuàng)新把技術發(fā)明與社會應用密切地結合起來，并且突出了技術的經濟化過程和經濟發(fā)展意義。技術發(fā)展是技術系統內、外部矛盾共同作用的結果。技術本身的基本矛盾是技術發(fā)展的一種內在的動力。但是，技術發(fā)展最大量的動力卻是來自于社會需求的拉動。只有社會需求才為技術的發(fā)展提供了最根本、持久和強大的動力。根據聯合國能源統計分析，目前全球人類獲得電能的方式主要是以燃煤為主的火電（占39.1%），其余依次是水電（占18.4%），核電（占17

23、.5%），氣電（占13.3%），油電（占11.4%），新能源（占0.3%）。就火電而言，存在著環(huán)境污染、資源分布不均、儲量有限等問題，即使采用高效潔凈煤燃燒技術，也要消耗氧氣、產生二氧化碳，同時還有一個成本較高的除塵、脫氮和脫硫問題；對于水電，存在著土地淹沒、水庫移民、生態(tài)保護等問題；至于核電，在美歐一些國家有減少發(fā)展的可能性；而石油、天然氣發(fā)電，也存在溫室效應問題。另外，這些資源的蘊藏量是有限的。解決人類面臨的日益嚴重的環(huán)保和能源危機這兩個世界性問題的唯一出路，就是探索和開發(fā)新的替代能源，即電力新能源。電力新能源主要指風能、太陽能、地熱能、海洋能（潮汐能、波浪能、海流動能、海洋熱能、海洋生態(tài)

24、物能）以及生物質能等都是蘊藏量極大，取之不盡，用之不竭，不需開采和運輸，潔凈無污染的可再生能源。由于新能源發(fā)電技術方面不斷提高，造價不斷降低，使新能源發(fā)電在技術方面和經濟方面已逐漸具備了與常規(guī)能源發(fā)電進行挑戰(zhàn)的條件，此外，新能源發(fā)電站的建設還具有附加條件少，施工周期段的優(yōu)點。因此，新能源發(fā)電作為一種新興的產業(yè)正在得到迅速的發(fā)展。結論與建議縱觀電氣工程史，自然辯證法的思想和方法論不僅的電氣工程發(fā)現和發(fā)明中得到了廣泛應用，而且滲透到了電氣工程實踐，對電氣工程的發(fā)展起到了無形的推動作用。因此，學習研究電氣工程技術的師生、科技工作者及管理人員，決不能忽視自然辯證法的學習。對此筆者提出幾條高校電氣工程學科教學的建議：（1）以綜合素質、創(chuàng)新能力及實踐能力為培養(yǎng)目標，以人文社科教育和自然科學教育為根本，重視理論基礎（數學、物理、化學、力學等）和應用基礎（電工、電子技術、機械原理、計算機等）的學習，既保證基礎知識的全面性，也要保持應用知識的實用性及創(chuàng)新性，全面提高學生的綜合素質。（2）教學內容是教學體系中的重要環(huán)節(jié)，因而在教學內容方面應做到如下要求：首先，變革理論教學的內容，必須突出理論教學內容的創(chuàng)新性，與國際接軌；其次，實踐教學方面應該以突出工程實踐能力培養(yǎng)的特點，即優(yōu)化整體課程，加