科學(xué)(試驗本)(高三年級)教學(xué)建議

1、科學(xué)（試驗本）科學(xué)（試驗本）（高三年級）教學(xué)（高三年級）教學(xué)建議建議第第10章章 科學(xué)的發(fā)展科學(xué)的發(fā)展和我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)和我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化代化 華東師范大學(xué)華東師范大學(xué) 張沁源張沁源 2006年年1月月10日日一、本章教材結(jié)構(gòu)一、本章教材結(jié)構(gòu)二、本章教材分析二、本章教材分析v本章教材以科學(xué)發(fā)展為主線，講述當(dāng)代科學(xué)本章教材以科學(xué)發(fā)展為主線，講述當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的圖景和特點、科學(xué)和技術(shù)的高度結(jié)合發(fā)展的圖景和特點、科學(xué)和技術(shù)的高度結(jié)合和正在走向現(xiàn)代化的我國的科學(xué)技術(shù)，讓學(xué)和正在走向現(xiàn)代化的我國的科學(xué)技術(shù)，讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)是無止境的，認(rèn)識到我國科學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)是無止境的，認(rèn)識到我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的必要性和

2、現(xiàn)實性以及加速科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的必要性和現(xiàn)實性以及加速科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化對于我國現(xiàn)代化建設(shè)的重要性。技術(shù)成果轉(zhuǎn)化對于我國現(xiàn)代化建設(shè)的重要性。本章的核心內(nèi)容本章的核心內(nèi)容20世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的主要成就和特征以世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的主要成就和特征以及科學(xué)發(fā)展帶來的新觀念；高技術(shù)及科學(xué)發(fā)展帶來的新觀念；高技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)和技術(shù)結(jié)合的主要表現(xiàn)是當(dāng)代科學(xué)和技術(shù)結(jié)合的主要表現(xiàn)方式；我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和主要方式；我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和主要成果。成果。v本章教材對學(xué)生態(tài)度、情感和價值觀的培養(yǎng)本章教材對學(xué)生態(tài)度、情感和價值觀的培養(yǎng)有較高要求：要求學(xué)生進(jìn)一步理解科學(xué)的本有較高要求：要求學(xué)生進(jìn)一步理解科學(xué)的本質(zhì)、科學(xué)發(fā)展與人類文明進(jìn)步

3、的關(guān)系，理解質(zhì)、科學(xué)發(fā)展與人類文明進(jìn)步的關(guān)系，理解科學(xué)、技術(shù)與社會三者的聯(lián)系與互動，知道科學(xué)、技術(shù)與社會三者的聯(lián)系與互動，知道科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與我國現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)系，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與我國現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)系，學(xué)習(xí)科學(xué)家的優(yōu)秀品質(zhì)、樹立科學(xué)精神，培學(xué)習(xí)科學(xué)家的優(yōu)秀品質(zhì)、樹立科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生為社會主義祖國的現(xiàn)代化建設(shè)而奮發(fā)養(yǎng)學(xué)生為社會主義祖國的現(xiàn)代化建設(shè)而奮發(fā)學(xué)習(xí)的態(tài)度和價值觀。學(xué)習(xí)的態(tài)度和價值觀。v本章教材的部分內(nèi)容從某種意義上來說是對江澤民本章教材的部分內(nèi)容從某種意義上來說是對江澤民同志在同志在2000年年6月發(fā)表在美國月發(fā)表在美國科學(xué)科學(xué)雜志上一篇雜志上一篇社論中一段話的解讀。這篇社論指出：社論

4、中一段話的解讀。這篇社論指出：“即將過去即將過去的的20世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)空前輝煌和科學(xué)理性充分發(fā)世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)空前輝煌和科學(xué)理性充分發(fā)展的世紀(jì)。相對論、量子論、信息論和基因論的形展的世紀(jì)。相對論、量子論、信息論和基因論的形成，標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)沿著微觀和宏觀這兩個相反的成，標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)沿著微觀和宏觀這兩個相反的路徑，不斷走向極端和本原，走向復(fù)雜和綜合。正路徑，不斷走向極端和本原，走向復(fù)雜和綜合。正是基于物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和思維科學(xué)等的突破性是基于物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和思維科學(xué)等的突破性進(jìn)展，人類創(chuàng)造了超過以往任何一個時代的科學(xué)成進(jìn)展，人類創(chuàng)造了超過以往任何一個時代的科學(xué)成就和物質(zhì)財富，為世界文明

5、的新飛躍奠定了堅實基就和物質(zhì)財富，為世界文明的新飛躍奠定了堅實基礎(chǔ)。（礎(chǔ)。（ 引自引自2000年年6月月30日出版的美國日出版的美國科學(xué)科學(xué)雜雜志的社論）志的社論）”本章的教學(xué)目的本章的教學(xué)目的v本章共本章共5小節(jié)：向微觀和宏觀的兩極深入、科學(xué)的小節(jié)：向微觀和宏觀的兩極深入、科學(xué)的綜合和復(fù)雜性科學(xué)、走近了關(guān)于自然界本原問題的綜合和復(fù)雜性科學(xué)、走近了關(guān)于自然界本原問題的核心、科學(xué)和技術(shù)的結(jié)合、走向現(xiàn)代化的我國科學(xué)核心、科學(xué)和技術(shù)的結(jié)合、走向現(xiàn)代化的我國科學(xué)技術(shù)。本章的教學(xué)目的是讓學(xué)生了解技術(shù)。本章的教學(xué)目的是讓學(xué)生了解20世紀(jì)一些重世紀(jì)一些重大科學(xué)成就，知道科學(xué)發(fā)展的若干特征，知道科學(xué)大科學(xué)成就

6、，知道科學(xué)發(fā)展的若干特征，知道科學(xué)發(fā)展對物質(zhì)觀、時空觀、運動觀等觀念帶來變化，發(fā)展對物質(zhì)觀、時空觀、運動觀等觀念帶來變化，知道科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合和高技術(shù)，知道我國科學(xué)家知道科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合和高技術(shù)，知道我國科學(xué)家的貢獻(xiàn)和科學(xué)技術(shù)的重大成就，知道科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代的貢獻(xiàn)和科學(xué)技術(shù)的重大成就，知道科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要性和必要性，關(guān)注當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展和我國化的重要性和必要性，關(guān)注當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展和我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生思維探究以及探究綜合科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生思維探究以及探究綜合性較強的科學(xué)技術(shù)社會（性較強的科學(xué)技術(shù)社會（STS）問題的能力。）問題的能力。本章教材的重點本章教材的重點v本章教材的重點是科

7、學(xué)在本章教材的重點是科學(xué)在20世紀(jì)的發(fā)展和由此帶來世紀(jì)的發(fā)展和由此帶來的新觀念以及我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化過程中的成就和的新觀念以及我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化過程中的成就和要求。本章的難點有物質(zhì)的層次、相對論與時空觀、要求。本章的難點有物質(zhì)的層次、相對論與時空觀、量子力學(xué)與非決定論、復(fù)雜性科學(xué)、宇宙的演化、量子力學(xué)與非決定論、復(fù)雜性科學(xué)、宇宙的演化、統(tǒng)一性規(guī)律、高技術(shù)以及重視基礎(chǔ)科學(xué)的研究等。統(tǒng)一性規(guī)律、高技術(shù)以及重視基礎(chǔ)科學(xué)的研究等。這些內(nèi)容的困難之處，主要在于學(xué)生以前接觸不多，這些內(nèi)容的困難之處，主要在于學(xué)生以前接觸不多，名稱和術(shù)語比較陌生。我們并不要求學(xué)生掌握這些名稱和術(shù)語比較陌生。我們并不要求學(xué)生掌

8、握這些知識性的內(nèi)容，這些內(nèi)容是為了讓學(xué)生知道科學(xué)發(fā)知識性的內(nèi)容，這些內(nèi)容是為了讓學(xué)生知道科學(xué)發(fā)展的特征和有關(guān)新觀念而引入的。根據(jù)展的特征和有關(guān)新觀念而引入的。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)課程標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）的要求，只希望學(xué)生簡單了解本章（征求意見稿）的要求，只希望學(xué)生簡單了解本章中的知識性內(nèi)容。中的知識性內(nèi)容。v根據(jù)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)課程標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿），本章除以課堂教學(xué)形式（征求意見稿），本章除以課堂教學(xué)形式完成教學(xué)任務(wù)外，還可以采用課堂教學(xué)與非課堂教學(xué)相結(jié)合完成教學(xué)任務(wù)外，還可以采用課堂教學(xué)與非課堂教學(xué)相結(jié)合的形式安排學(xué)生學(xué)習(xí)。例如在學(xué)生自學(xué)部分教材內(nèi)容的基礎(chǔ)的形式安排學(xué)生學(xué)習(xí)。例如在學(xué)生自學(xué)部分教材內(nèi)容的

9、基礎(chǔ)上，請科學(xué)家、專家作科普講座和有關(guān)科技創(chuàng)新與國家發(fā)展上，請科學(xué)家、專家作科普講座和有關(guān)科技創(chuàng)新與國家發(fā)展關(guān)系的報告，組織學(xué)生參觀有關(guān)展覽會、博物館、高技術(shù)園關(guān)系的報告，組織學(xué)生參觀有關(guān)展覽會、博物館、高技術(shù)園區(qū)等展示科學(xué)技術(shù)成就的場所，組織學(xué)生自辦關(guān)于當(dāng)代科學(xué)區(qū)等展示科學(xué)技術(shù)成就的場所，組織學(xué)生自辦關(guān)于當(dāng)代科學(xué)和我國科學(xué)技術(shù)成就的展覽、撰寫小論文組織小型討論會、和我國科學(xué)技術(shù)成就的展覽、撰寫小論文組織小型討論會、報告會等。采用上述方式安排本章教學(xué)的學(xué)校和教師，可以報告會等。采用上述方式安排本章教學(xué)的學(xué)校和教師，可以不參照以下的教學(xué)建議進(jìn)行教學(xué)，但是本章教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)不參照以下的教學(xué)建議進(jìn)行

10、教學(xué)，但是本章教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)總時數(shù)（總時數(shù)（7課時）不應(yīng)變更，此外，教師應(yīng)預(yù)先制訂好詳細(xì)課時）不應(yīng)變更，此外，教師應(yīng)預(yù)先制訂好詳細(xì)的教學(xué)計劃，不能讓本章教學(xué)流于形式。的教學(xué)計劃，不能讓本章教學(xué)流于形式。三、本章教學(xué)目標(biāo)三、本章教學(xué)目標(biāo) 知識與技能知識與技能v知道科學(xué)的發(fā)展永無止境，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和探究欲望；v知道科學(xué)認(rèn)識正在向微觀和宏觀的兩極深入；v知道科學(xué)的綜合和復(fù)雜性科學(xué)；v知道科學(xué)正在走近關(guān)于自然界本原問題的核心；v知道我國在科學(xué)技術(shù)上取得的重大成果，知道我國在科學(xué)技術(shù)上取得的重大成果，增強學(xué)生的愛國情懷；增強學(xué)生的愛國情懷；v知道科學(xué)技術(shù)社會之間的關(guān)聯(lián)和互動；知道科學(xué)技術(shù)社會之間

11、的關(guān)聯(lián)和互動；v知道基礎(chǔ)科學(xué)與科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化在我國知道基礎(chǔ)科學(xué)與科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化在我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中的意義，科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中的意義， 態(tài)度情感價值觀態(tài)度情感價值觀v知道提倡科學(xué)精神與我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化知道提倡科學(xué)精神與我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的關(guān)系；的關(guān)系；v關(guān)注當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展和我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)關(guān)注當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展和我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步；步；v樹立為我國現(xiàn)代化建設(shè)而努力學(xué)習(xí)科學(xué)技樹立為我國現(xiàn)代化建設(shè)而努力學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)的理想術(shù)的理想 。四、本章課時分配建議四、本章課時分配建議五、各節(jié)教材分析和教學(xué)要求五、各節(jié)教材分析和教學(xué)要求 第一節(jié)第一節(jié) 向微觀和宏觀的兩極深入向微觀和宏觀的兩極深入 （一）教學(xué)目標(biāo)

12、（一）教學(xué)目標(biāo)v知道科學(xué)探究已經(jīng)深入到知道科學(xué)探究已經(jīng)深入到10的的-19次方次方 m 的極小空間和到的極小空間和到達(dá)達(dá)10的的17次方次方 m（10的的10次方光年）以上的大尺度范圍。次方光年）以上的大尺度范圍。v知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知道物質(zhì)結(jié)構(gòu)的5個層次。個層次。v知道相對論和量子力學(xué)是科學(xué)家探究微觀和宏觀兩極的有知道相對論和量子力學(xué)是科學(xué)家探究微觀和宏觀兩極的有力工具。力工具。v會通過閱讀和思考的方式了解相對論時空觀與牛頓力學(xué)時會通過閱讀和思考的方式了解相對論時空觀與牛頓力學(xué)時空觀的主要不同。空觀的主要不同。v會通過閱讀和思考的方式了解量子力學(xué)帶來的非決定論觀會通過閱讀和思考的方式了解量子力學(xué)

13、帶來的非決定論觀念。念。（二）教材分析和教學(xué)建議（二）教材分析和教學(xué)建議v微觀和宏觀是自然界物質(zhì)系統(tǒng)的兩個層面。通常把微觀和宏觀是自然界物質(zhì)系統(tǒng)的兩個層面。通常把分子原子以及分子原子以下的物質(zhì)系統(tǒng)稱為微觀系分子原子以及分子原子以下的物質(zhì)系統(tǒng)稱為微觀系統(tǒng)，而把分子原子以上的物質(zhì)系統(tǒng)稱為宏觀系統(tǒng)。統(tǒng)，而把分子原子以上的物質(zhì)系統(tǒng)稱為宏觀系統(tǒng)?？茖W(xué)告訴我們，微觀和宏觀的區(qū)分不僅僅在于它們科學(xué)告訴我們，微觀和宏觀的區(qū)分不僅僅在于它們尺度的大小，還在于它們所遵循的基本運動規(guī)律上尺度的大小，還在于它們所遵循的基本運動規(guī)律上的差異。微觀物質(zhì)系統(tǒng)遵循量子力學(xué)規(guī)律而宏觀物的差異。微觀物質(zhì)系統(tǒng)遵循量子力學(xué)規(guī)律而宏觀

14、物質(zhì)系統(tǒng)則遵從牛頓力學(xué)、相對論等給出的運動規(guī)律。質(zhì)系統(tǒng)則遵從牛頓力學(xué)、相對論等給出的運動規(guī)律。v本節(jié)教材不可能深入介紹量子力學(xué)和相對論，本節(jié)教材不可能深入介紹量子力學(xué)和相對論，只介紹它們在時空觀和運動觀方面帶來的變只介紹它們在時空觀和運動觀方面帶來的變革。因此，本節(jié)教材不是去講量子力學(xué)和相革。因此，本節(jié)教材不是去講量子力學(xué)和相對論，而是把它們的一些知識性概念作為載對論，而是把它們的一些知識性概念作為載體，目的在于告訴學(xué)生，科學(xué)的發(fā)展會改變體，目的在于告訴學(xué)生，科學(xué)的發(fā)展會改變那些人們習(xí)以為常的舊觀念而帶來新觀念。那些人們習(xí)以為常的舊觀念而帶來新觀念。v本節(jié)教材為本節(jié)教材為2課時，建議教師在第課

15、時，建議教師在第1課時先從微觀和課時先從微觀和宏觀的概念談起，可以讓學(xué)生回顧高一高二物理、宏觀的概念談起，可以讓學(xué)生回顧高一高二物理、化學(xué)和生命科學(xué)課程中學(xué)過的物質(zhì)和運動中哪些屬化學(xué)和生命科學(xué)課程中學(xué)過的物質(zhì)和運動中哪些屬于宏觀，哪些屬于微觀，回顧物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子原子于宏觀，哪些屬于微觀，回顧物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子原子學(xué)說。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生閱讀第學(xué)說。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生閱讀第93頁關(guān)于頁關(guān)于5個層個層次的物質(zhì)系統(tǒng)這一段材料，從而了解科學(xué)對自然界次的物質(zhì)系統(tǒng)這一段材料，從而了解科學(xué)對自然界物質(zhì)系統(tǒng)在微觀和宏觀兩極的深入程度。爾后用物質(zhì)系統(tǒng)在微觀和宏觀兩極的深入程度。爾后用5分鐘左右的時間在課內(nèi)完成第分鐘

16、左右的時間在課內(nèi)完成第93頁的思考與討論。頁的思考與討論。 v第第1課時的其余時間則用來閱讀和討論第課時的其余時間則用來閱讀和討論第9495頁的頁的“相對論的時空觀相對論的時空觀”。閱讀前，。閱讀前，建議教師（或有組織地安排學(xué)生）先介紹愛建議教師（或有組織地安排學(xué)生）先介紹愛因斯坦的生平和他在科學(xué)上的貢獻(xiàn)，閱讀后因斯坦的生平和他在科學(xué)上的貢獻(xiàn)，閱讀后教師應(yīng)組織學(xué)生討論閱讀中的重點和難點。教師應(yīng)組織學(xué)生討論閱讀中的重點和難點。第第1課時結(jié)束前教師要求學(xué)生在課外對第課時結(jié)束前教師要求學(xué)生在課外對第96頁第頁第6行的思考與討論作準(zhǔn)備。行的思考與討論作準(zhǔn)備。v第第2課時一開始，先完成第課時一開始，先完

17、成第1課時結(jié)束時要求課時結(jié)束時要求學(xué)生在課外準(zhǔn)備的思考與討論，而后組織學(xué)學(xué)生在課外準(zhǔn)備的思考與討論，而后組織學(xué)生閱讀第生閱讀第98頁的材料，閱讀的速度盡量慢一頁的材料，閱讀的速度盡量慢一些，并在課內(nèi)完成第些，并在課內(nèi)完成第99頁的思考與討論。由頁的思考與討論。由于量子力學(xué)對中學(xué)生來說是一個陌生的概念，于量子力學(xué)對中學(xué)生來說是一個陌生的概念，建議教師可適當(dāng)介紹從早期量子論到量子力建議教師可適當(dāng)介紹從早期量子論到量子力學(xué)的簡單歷史以及創(chuàng)立量子力學(xué)的主要科學(xué)學(xué)的簡單歷史以及創(chuàng)立量子力學(xué)的主要科學(xué)家。家。v教材中的思考與討論主要用于幫助學(xué)生抓住教材中的思考與討論主要用于幫助學(xué)生抓住閱讀材料的要點，并對

18、這些要點去進(jìn)一步理閱讀材料的要點，并對這些要點去進(jìn)一步理解和思考。思考與討論的基本答案在閱讀材解和思考。思考與討論的基本答案在閱讀材料中都能找到。為了提高閱讀效率，教師在料中都能找到。為了提高閱讀效率，教師在安排學(xué)生自行閱讀前，可以先讓學(xué)生了解思安排學(xué)生自行閱讀前，可以先讓學(xué)生了解思考與討論的內(nèi)容，使學(xué)生帶著問題閱讀。考與討論的內(nèi)容，使學(xué)生帶著問題閱讀。（三）閱讀指導(dǎo)（三）閱讀指導(dǎo)v第第93頁頁“5個層次的物質(zhì)系統(tǒng)個層次的物質(zhì)系統(tǒng)”這一段，應(yīng)這一段，應(yīng)讓學(xué)生知道這樣幾個要點：第一，這讓學(xué)生知道這樣幾個要點：第一，這5個物個物質(zhì)層次是科學(xué)發(fā)展到質(zhì)層次是科學(xué)發(fā)展到20世紀(jì)才得以真正認(rèn)世紀(jì)才得以真正

19、認(rèn)識或初步認(rèn)識的。例如，雖然在識或初步認(rèn)識的。例如，雖然在19世紀(jì)就世紀(jì)就已有分子原子論，但那時分子原子論還只已有分子原子論，但那時分子原子論還只是假說，直到是假說，直到1900年前后，科學(xué)家還在爭年前后，科學(xué)家還在爭論原子究竟真的存在還只是一種模型。論原子究竟真的存在還只是一種模型。 v第二，我們所說的物質(zhì)層次，不完全取決于第二，我們所說的物質(zhì)層次，不完全取決于它們的大小和它們在物質(zhì)結(jié)構(gòu)中所占的位置，它們的大小和它們在物質(zhì)結(jié)構(gòu)中所占的位置，例如，我們通常說，原子是由原子核和核外例如，我們通常說，原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，但不能說原子核和電子就處在電子構(gòu)成的，但不能說原子核和電子就處在同

20、一層次，決定物質(zhì)不同層次的根本原因是同一層次，決定物質(zhì)不同層次的根本原因是它們有著不同的基本運動規(guī)律，即起主導(dǎo)因它們有著不同的基本運動規(guī)律，即起主導(dǎo)因素的相互作用不同。第三，對物質(zhì)層次的認(rèn)素的相互作用不同。第三，對物質(zhì)層次的認(rèn)識和對自然界中相互作用的認(rèn)識是分不開的。識和對自然界中相互作用的認(rèn)識是分不開的。 v通過這幾個要點，學(xué)生們可提升以下幾個通過這幾個要點，學(xué)生們可提升以下幾個觀念：第一，自然界是物質(zhì)的；第二，自觀念：第一，自然界是物質(zhì)的；第二，自然界的物質(zhì)都處在一定的層次中；第三，然界的物質(zhì)都處在一定的層次中；第三，自然界的物質(zhì)必定存在相互作用，反之，自然界的物質(zhì)必定存在相互作用，反之，我

21、們也可以認(rèn)為，凡是參與自然界相互作我們也可以認(rèn)為，凡是參與自然界相互作用的一定是物質(zhì)；第四，只有科學(xué)才能使用的一定是物質(zhì)；第四，只有科學(xué)才能使我們真正認(rèn)識自然界。我們真正認(rèn)識自然界。v第第9495頁閱讀材料的主題是頁閱讀材料的主題是“相對論帶來相對論帶來的時空觀變革的時空觀變革”。在這段閱讀材料中應(yīng)抓住。在這段閱讀材料中應(yīng)抓住這樣幾個要點：第一，愛因斯坦創(chuàng)立的相對這樣幾個要點：第一，愛因斯坦創(chuàng)立的相對論包括狹義相對論和廣義相對論。第二，在論包括狹義相對論和廣義相對論。第二，在日常生活中，空間的概念往往和是否被物體日常生活中，空間的概念往往和是否被物體占有相關(guān)，而一個物體在空間中的位置需要占有相

22、關(guān)，而一個物體在空間中的位置需要前后、左右、上下三個方位來確定，并且與前后、左右、上下三個方位來確定，并且與時間沒有關(guān)系。時間沒有關(guān)系。 v第三，在日常生活中，時間往往用年、月、第三，在日常生活中，時間往往用年、月、日、小時、分鐘等表示，并用以前、以后、日、小時、分鐘等表示，并用以前、以后、同時等術(shù)語來描述事件的發(fā)生、過程和結(jié)同時等術(shù)語來描述事件的發(fā)生、過程和結(jié)束，只要大家把鐘表對準(zhǔn)，對兩個事件是束，只要大家把鐘表對準(zhǔn)，對兩個事件是同時發(fā)生還是有前后的不同不會有什么異同時發(fā)生還是有前后的不同不會有什么異議。議。 v第四，牛頓力學(xué)中的空間和時間概念與日常生活第四，牛頓力學(xué)中的空間和時間概念與日常

23、生活中的空間時間概念是一致的，即空間與時間無關(guān)，中的空間時間概念是一致的，即空間與時間無關(guān)，而且在牛頓力學(xué)中空間和時間仿佛是一個而且在牛頓力學(xué)中空間和時間仿佛是一個“大箱大箱子子”，與這個箱子中是否有物體沒有任何關(guān)系，與這個箱子中是否有物體沒有任何關(guān)系，牛頓力學(xué)給出的時空觀葉就是絕對時空觀。第五，牛頓力學(xué)給出的時空觀葉就是絕對時空觀。第五，在狹義相對論中，由于認(rèn)為光速是一切物體速度在狹義相對論中，由于認(rèn)為光速是一切物體速度的極限，因而必定得到空間和時間不可分割的結(jié)的極限，因而必定得到空間和時間不可分割的結(jié)論。論。 v第六，廣義相對論進(jìn)一步給出了空間、時間和物質(zhì)不可分割的結(jié)論；科學(xué)家在1919年

24、觀測到遠(yuǎn)處星光經(jīng)過太陽邊緣時會偏折。 v通過這幾個要點，學(xué)生們可進(jìn)一步提升以下幾個觀念：第一，通常把對空間和時間的認(rèn)識或看法稱為時空觀，牛頓力學(xué)的時空觀是對來自生活經(jīng)驗時空觀的提煉和升華； v第二，相對論給出了空間和時間是一個整體四維時空的時空觀，而且時空和物質(zhì)是相互關(guān)聯(lián)的 ；第三，相對論時空觀否定了牛頓力學(xué)的絕對時空觀以及與絕對時空觀相呼應(yīng)的超距作用，但并沒有否定牛頓力學(xué)本身，只是給出了牛頓力學(xué)適用的范圍宏觀低速領(lǐng)域，在宏觀和低速的條件下，相對論的許多公式和牛頓力學(xué)的公式是一樣的； v第四，科學(xué)理論在不斷進(jìn)步，在牛頓力學(xué)和電磁場理論基礎(chǔ)上創(chuàng)立的相對論，較之牛頓力學(xué)更接近客觀真理（這一觀點在第

25、一冊第一章中已經(jīng)闡述過，這里進(jìn)一步闡述，以強化學(xué)生的認(rèn)識）。在閱讀這一段文字時，那些不影響理解上述要點的較為陌生的科學(xué)名詞（如四維時空等）可以暫時“跳過”，不去深究。v第96頁閱讀材料的主題是“量子力學(xué)帶來的非決定論觀念”。通過對這段材料的閱讀，應(yīng)讓學(xué)生知道以下幾點：第一，量子力學(xué)是描述微觀粒子運動規(guī)律的科學(xué)理論，它的主要特點之一是用波函數(shù)來描述粒子的運動狀態(tài)，而在牛頓力學(xué)中是用粒子的空間位置和時間（出現(xiàn)在該位置的時間）以及速度等來表示粒子的運動狀態(tài)。 v第二，牛頓力學(xué)中給出的物體運動規(guī)律（如牛頓第二定律）是決定論性的規(guī)律。它告訴我們，在知道物體的運動規(guī)律（即運動方程）后只要再知道物體運動的初

26、始條件，就可以知道該物體的一切運動狀況（或者說該物體的運動軌道），等于是運動規(guī)律（運動方程）和初始條件決定了該物體的一切運動狀態(tài)。因為牛頓力學(xué)在宏觀、低速領(lǐng)域的成功，決定論的觀念成為闡釋自然界的主流觀念； v第三，利用量子力學(xué)的基本方程（薛定諤方程）可以知道微觀粒子在某時某地出現(xiàn)的幾率，但是不能確定粒子究竟出現(xiàn)在何時何地，也就是說，粒子的運動不象在宏觀領(lǐng)域里那樣有確定的軌道，所以量子力學(xué)規(guī)律是非決定論性的規(guī)律。 v通過這幾個要點，學(xué)生應(yīng)提升以下兩個觀念：第一，微觀領(lǐng)域和宏觀領(lǐng)域具有不同的運動規(guī)律；第二，在微觀領(lǐng)域中，粒子的運動雖然不能精確地預(yù)測、沒有確定的軌道，但是可以精確地預(yù)測它可能在某時某

27、地出現(xiàn)的幾率，也就是說量子力學(xué)規(guī)律具有統(tǒng)計性；第三，決定論性的規(guī)律和統(tǒng)計性的規(guī)律都是自然界物質(zhì)運動的規(guī)律，表明自然界物質(zhì)運動的規(guī)律至少存在著兩種不同的類型。（四）教學(xué)參考資料（四）教學(xué)參考資料v1、 愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論v2、愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對論、愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對論v3、量子力學(xué)的誕生、量子力學(xué)的誕生（五）思考與討論參考答案（五）思考與討論參考答案v課本第課本第93頁思考與討論的答案，前半題參頁思考與討論的答案，前半題參見第見第93頁的閱讀材料，后半題要學(xué)生根據(jù)頁的閱讀材料，后半題要學(xué)生根據(jù)高一高二學(xué)過的知識回答，例如可以回答高一高二學(xué)過的知識回答，例如可以回答原

28、子層次的結(jié)構(gòu)：原子是由原子核和核外原子層次的結(jié)構(gòu)：原子是由原子核和核外電子組成的，原子中的電子在圍繞原子核電子組成的，原子中的電子在圍繞原子核運動，運動規(guī)律是量子力學(xué)規(guī)律。運動，運動規(guī)律是量子力學(xué)規(guī)律。v課本第課本第96頁的思考與討論，回答時要指出，頁的思考與討論，回答時要指出，牛頓力學(xué)的時空觀是絕對時空，即空間與牛頓力學(xué)的時空觀是絕對時空，即空間與時間沒有聯(lián)系，而且它們的特性與一切外時間沒有聯(lián)系，而且它們的特性與一切外在事物無關(guān)；相對論的時空觀是相對的，在事物無關(guān)；相對論的時空觀是相對的，即空間和時間是不可分割的整體即空間和時間是不可分割的整體四維四維時空，而且它們的特性與物質(zhì)有關(guān)。時空，而

29、且它們的特性與物質(zhì)有關(guān)。v課本第課本第96頁思考與討論中的第一題，簡單的回答頁思考與討論中的第一題，簡單的回答是：用通過求解薛定諤方程得到的波函數(shù)來描述是：用通過求解薛定諤方程得到的波函數(shù)來描述微觀粒子的運動。第二題主要根據(jù)該頁閱讀材料微觀粒子的運動。第二題主要根據(jù)該頁閱讀材料的內(nèi)容回答，要能說出微觀粒子的運動狀態(tài)由波的內(nèi)容回答，要能說出微觀粒子的運動狀態(tài)由波函數(shù)描述，利用薛定諤方程求解得到的某微觀粒函數(shù)描述，利用薛定諤方程求解得到的某微觀粒子的波函數(shù)可以確定此粒子在某時某地出現(xiàn)的幾子的波函數(shù)可以確定此粒子在某時某地出現(xiàn)的幾率，但不能確定此粒子究竟在何時何地出現(xiàn)。率，但不能確定此粒子究竟在何時

30、何地出現(xiàn)。 第第2節(jié)節(jié) 科學(xué)的綜合和復(fù)雜性科學(xué)科學(xué)的綜合和復(fù)雜性科學(xué)（一）教學(xué)目標(biāo)（一）教學(xué)目標(biāo)v知道探究宇宙的誕生和演化需要微觀領(lǐng)域知道探究宇宙的誕生和演化需要微觀領(lǐng)域和宏觀領(lǐng)域科學(xué)的綜合；和宏觀領(lǐng)域科學(xué)的綜合；v知道分子生物學(xué)的誕生是生物學(xué)、化學(xué)和知道分子生物學(xué)的誕生是生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域綜合的結(jié)果；物理學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域綜合的結(jié)果；v知道在自然界和社會中大多數(shù)系統(tǒng)都是復(fù)知道在自然界和社會中大多數(shù)系統(tǒng)都是復(fù)雜系統(tǒng)，探究復(fù)雜系統(tǒng)需要復(fù)雜性科學(xué)；雜系統(tǒng)，探究復(fù)雜系統(tǒng)需要復(fù)雜性科學(xué)；v知道混沌理論屬于復(fù)雜性科學(xué)。天氣系統(tǒng)等對初始條件敏感的系統(tǒng)都服從混沌理論的規(guī)律，混沌理論表明在宏觀領(lǐng)域同樣存

31、在著非決定論性的規(guī)律；v知道復(fù)雜性科學(xué)與科學(xué)方法中簡單性要求之間的區(qū)別；v會通過閱讀和思考的方式知道包括地球在內(nèi)的天體系統(tǒng)的組成物質(zhì)都是在宇宙大爆炸后最初三分鐘（精確地為189秒）產(chǎn)生的。v會通過閱讀和思考的方式知道混沌理論的綜合性特征和復(fù)雜系統(tǒng)的基本特點。（二）教材分析和教學(xué)建議（二）教材分析和教學(xué)建議v本節(jié)教材講述當(dāng)代科學(xué)發(fā)展中的綜合性和復(fù)本節(jié)教材講述當(dāng)代科學(xué)發(fā)展中的綜合性和復(fù)雜性特點。教材以熱大爆炸宇宙學(xué)、分子生雜性特點。教材以熱大爆炸宇宙學(xué)、分子生物學(xué)為例，表明科學(xué)領(lǐng)域各分支的綜合對于物學(xué)為例，表明科學(xué)領(lǐng)域各分支的綜合對于深入探究自然界運動規(guī)律的必要性和重要性。深入探究自然界運動規(guī)律的

32、必要性和重要性。復(fù)雜性科學(xué)是復(fù)雜性科學(xué)是20世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的方向之一。世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的方向之一。 v復(fù)雜性科學(xué)的誕生使人們認(rèn)識到，復(fù)雜現(xiàn)象復(fù)雜性科學(xué)的誕生使人們認(rèn)識到，復(fù)雜現(xiàn)象有其自身的特點和規(guī)律，復(fù)雜現(xiàn)象不只是許有其自身的特點和規(guī)律，復(fù)雜現(xiàn)象不只是許許多多簡單事物的疊加。本節(jié)教材以天氣系許多多簡單事物的疊加。本節(jié)教材以天氣系統(tǒng)的復(fù)雜性為例，使學(xué)生對復(fù)雜現(xiàn)象和復(fù)雜統(tǒng)的復(fù)雜性為例，使學(xué)生對復(fù)雜現(xiàn)象和復(fù)雜性特點有一個感性的認(rèn)識。性特點有一個感性的認(rèn)識。 v本節(jié)教材的最后一段，對復(fù)雜性科學(xué)與科學(xué)本節(jié)教材的最后一段，對復(fù)雜性科學(xué)與科學(xué)研究方法中的簡單性原則之間的區(qū)別作了說研究方法中的簡單性原則之間的區(qū)別作

33、了說明，應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識到，科學(xué)探究中倡導(dǎo)的簡明，應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識到，科學(xué)探究中倡導(dǎo)的簡單性，是一種方法原則，與復(fù)雜現(xiàn)象及復(fù)雜單性，是一種方法原則，與復(fù)雜現(xiàn)象及復(fù)雜性科學(xué)完全是兩回事。性科學(xué)完全是兩回事。v本節(jié)教材為本節(jié)教材為1課時，教師可先安排課時，教師可先安排15分鐘讓學(xué)生自分鐘讓學(xué)生自行閱讀第行閱讀第9798頁上的頁上的“宇宙的最初三分鐘宇宙的最初三分鐘微微觀與宏觀兩極相通觀與宏觀兩極相通”，并完成第，并完成第98頁的思考與討論。頁的思考與討論。通過閱讀和討論，學(xué)生除了能知道一些關(guān)于宇宙大通過閱讀和討論，學(xué)生除了能知道一些關(guān)于宇宙大爆炸的知識外，更重要的是應(yīng)知道，只有宏觀科學(xué)爆炸的知識外，更重要

34、的是應(yīng)知道，只有宏觀科學(xué)與微觀科學(xué)的綜合才能理解宇宙。接著讓學(xué)生用與微觀科學(xué)的綜合才能理解宇宙。接著讓學(xué)生用5分鐘時間閱讀分鐘時間閱讀“分子生物學(xué)分子生物學(xué)生物學(xué)、化學(xué)和物生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)的綜合理學(xué)的綜合”，以讓學(xué)生知道，在學(xué)科的交叉點往，以讓學(xué)生知道，在學(xué)科的交叉點往往會出現(xiàn)新的領(lǐng)域并取得重大科學(xué)成就，這正是科往會出現(xiàn)新的領(lǐng)域并取得重大科學(xué)成就，這正是科學(xué)綜合的魅力。學(xué)綜合的魅力。 v建議讓學(xué)生用建議讓學(xué)生用15分鐘時間閱讀第分鐘時間閱讀第100頁上的頁上的材料材料關(guān)于天氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，知道混沌關(guān)于天氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，知道混沌理論屬于復(fù)雜性科學(xué)以及混沌理論給出的非理論屬于復(fù)雜性科學(xué)以及混沌

35、理論給出的非決定論觀念，并完成第決定論觀念，并完成第101頁第頁第3行的思考與行的思考與討論。課時的最后討論。課時的最后5分鐘用于說明復(fù)雜性科學(xué)分鐘用于說明復(fù)雜性科學(xué)與科學(xué)方法中簡單性之間的區(qū)別，并完成第與科學(xué)方法中簡單性之間的區(qū)別，并完成第101頁上最后一個思考與討論。頁上最后一個思考與討論。（三）閱讀指導(dǎo)（三）閱讀指導(dǎo)v第第9798頁的閱讀頁的閱讀“宇宙的最初三分鐘宇宙的最初三分鐘微觀微觀和宏觀兩極相通和宏觀兩極相通”，應(yīng)讓學(xué)生知道以下幾點：第，應(yīng)讓學(xué)生知道以下幾點：第一，根據(jù)宏觀世界的科學(xué)理論（如相對論、光學(xué)一，根據(jù)宏觀世界的科學(xué)理論（如相對論、光學(xué)理論、波動理論等）和天文觀測，科學(xué)家得

36、出了理論、波動理論等）和天文觀測，科學(xué)家得出了宇宙大爆炸這一結(jié)論；第二，宇宙大爆炸不同于宇宙大爆炸這一結(jié)論；第二，宇宙大爆炸不同于炸彈、炮彈、爆竹等一切從中心向外炸開的爆炸，炸彈、炮彈、爆竹等一切從中心向外炸開的爆炸，宇宙大爆炸不存在中心點，它一開始就充滿整個宇宙大爆炸不存在中心點，它一開始就充滿整個空間；空間； v第三，知道現(xiàn)在自然界的一切物質(zhì)都是在宇第三，知道現(xiàn)在自然界的一切物質(zhì)都是在宇宙最初三分鐘內(nèi)形成和演化生成的，這一結(jié)宙最初三分鐘內(nèi)形成和演化生成的，這一結(jié)論是根據(jù)天文觀測和微觀世界的科學(xué)理論論是根據(jù)天文觀測和微觀世界的科學(xué)理論（如量子力學(xué)、粒子物理學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)等）（如量子力學(xué)、粒子

37、物理學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)等）得出的，根據(jù)這些科學(xué)理論，可以精確地計得出的，根據(jù)這些科學(xué)理論，可以精確地計算出宇宙大爆炸后宇宙中物質(zhì)的形成的情況。算出宇宙大爆炸后宇宙中物質(zhì)的形成的情況。v根據(jù)以上要點，學(xué)生應(yīng)提升以下觀念：第根據(jù)以上要點，學(xué)生應(yīng)提升以下觀念：第一，對宇宙的研究既需要宏觀的科學(xué)也需一，對宇宙的研究既需要宏觀的科學(xué)也需要微觀的科學(xué)，需要兩者的綜合，微觀和要微觀的科學(xué)，需要兩者的綜合，微觀和宏觀是兩極相通的；第二，科學(xué)的宇宙觀，宏觀是兩極相通的；第二，科學(xué)的宇宙觀，即宇宙有起源，起源于熱大爆炸，宇宙在即宇宙有起源，起源于熱大爆炸，宇宙在膨脹，宇宙在演化。膨脹，宇宙在演化。v第第98頁頁99頁

38、的閱讀頁的閱讀“分子生物學(xué)分子生物學(xué)生生物學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)的綜合物學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)的綜合”，應(yīng)讓學(xué)生知，應(yīng)讓學(xué)生知道以下幾點：第一，生物學(xué)受化學(xué)和物理學(xué)道以下幾點：第一，生物學(xué)受化學(xué)和物理學(xué)的影響，漸漸從定性研究走向定量研究；第的影響，漸漸從定性研究走向定量研究；第二，物理學(xué)家薛定諤首先把物理知識用于研二，物理學(xué)家薛定諤首先把物理知識用于研究生命的本質(zhì)；究生命的本質(zhì)； v第三，生命科學(xué)家德爾布里克運用物理知第三，生命科學(xué)家德爾布里克運用物理知識用于噬菌體遺傳學(xué)研究；第四，發(fā)現(xiàn)識用于噬菌體遺傳學(xué)研究；第四，發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的沃森和克里克是綜合地雙螺旋結(jié)構(gòu)的沃森和克里克是綜合地應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)

39、和物理學(xué)的典范。應(yīng)用生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)的典范。 v通過以上要點，學(xué)生應(yīng)提升以下觀念：第一，當(dāng)人們的認(rèn)識從現(xiàn)象趨向本質(zhì)時特別需要各門學(xué)科的綜合；第二，自然界中生命運動相對化學(xué)運動、機械運動、電磁運動等運動形式而言是高級的運動形式。 v在研究生命運動時需要應(yīng)用化學(xué)和物理學(xué)的規(guī)律，但是生命運動的規(guī)律不能簡單地還原為化學(xué)規(guī)律和物理規(guī)律，生命運動有其特有的規(guī)律，研究生命運動的規(guī)律需要生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)的綜合；第三，取得卓越成就的現(xiàn)代生物學(xué)家大多善于綜合運用生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)的指示和理論。v第100101頁的閱讀“天氣系統(tǒng)與混沌理論”，應(yīng)讓學(xué)生知道以下幾點：第一，電子計算機之父馮諾伊曼曾希望根據(jù)氣體

40、分子運動規(guī)律并用大型電子計算機計算能夠準(zhǔn)確地給出中長期天氣預(yù)報，但是沒有成功；第二，在探究天氣系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，天氣系統(tǒng)是對初始條件極為敏感的系統(tǒng)，也就是說，在遵從同樣的規(guī)律下，只要初始條件有極微小的改變，這種系統(tǒng)的運動結(jié)果會完全不同，因此對這種系統(tǒng)的未來行為無法預(yù)測； v第三，對初始條件敏感的系統(tǒng)都服從混沌理論的規(guī)律，在自然界和社會中存在大量對初始條件敏感的系統(tǒng)；第四，混沌理論使人們認(rèn)識到，在宏觀領(lǐng)域決非是決定論的一統(tǒng)天下。通過這幾個要點，學(xué)生應(yīng)提升以下觀念：第一，天氣系統(tǒng)和其他服從混沌理論的系統(tǒng)以及生命系統(tǒng)等都是復(fù)雜系統(tǒng)，凡是能從無序生成有序、從無組織變?yōu)橛薪M織以及能不斷進(jìn)化的系統(tǒng)在科學(xué)上都被稱

41、為復(fù)雜系統(tǒng)，一個復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為不能簡單地還原成各個子系統(tǒng)的疊加，不能簡單地把整體還原成部分； v第二，混沌理論既可以用于探究天氣系統(tǒng)，也可用于探究化學(xué)系統(tǒng)、社會系統(tǒng)等，這說明，混沌理論等復(fù)雜性科學(xué)對于生物學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域而言具有綜合性； v第三，認(rèn)識到自然界物質(zhì)的運動方式是多樣的，既有按牛頓力學(xué)規(guī)律的機械運動，也有按量子力學(xué)規(guī)律運動的微觀粒子運動，還有按混沌理論規(guī)律運動的復(fù)雜系統(tǒng)的運動等等多種運動方式，不同的運動方式遵從不同的運動規(guī)律，從中還可進(jìn)一步樹立科學(xué)發(fā)展沒有止境的觀念； v第四，馮諾伊曼尋求中長期天氣預(yù)報沒有成功，表明科學(xué)家也會犯錯誤，科學(xué)不承認(rèn)權(quán)威只承認(rèn)事實；第五，混

42、沌理論等復(fù)雜性科學(xué)的出現(xiàn)，充分體現(xiàn)了科學(xué)研究的進(jìn)步性特點（參見本教材第一冊第1章）。 （四）教學(xué)參考資料（四）教學(xué)參考資料v（1）熱大爆炸宇宙學(xué)（參見本教材第一冊第）熱大爆炸宇宙學(xué)（參見本教材第一冊第4章的教學(xué)建議）章的教學(xué)建議）v（2）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和分子生物學(xué)雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和分子生物學(xué)的誕生。的誕生。v（3）復(fù)雜性科學(xué)）復(fù)雜性科學(xué)（五）思考與討論參考答案（五）思考與討論參考答案v 1、課本第、課本第98頁的思考與討論有兩個問題，頁的思考與討論有兩個問題，答案在閱讀材料答案在閱讀材料“宇宙的最初三分鐘宇宙的最初三分鐘微微觀與宏觀兩極相通觀與宏觀兩極相通”中可以找到。中可以找到。v課

43、本第課本第99頁的思考與討論，只要認(rèn)真閱讀頁的思考與討論，只要認(rèn)真閱讀“分子生物學(xué)分子生物學(xué)生物學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)生物學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)的綜合的綜合”，學(xué)生是不難回答的。在，學(xué)生是不難回答的。在DNA雙雙螺旋分子結(jié)構(gòu)木星的研究過程中的研究中，螺旋分子結(jié)構(gòu)木星的研究過程中的研究中，沃森和克里克進(jìn)行了與物理學(xué)有關(guān)的沃森和克里克進(jìn)行了與物理學(xué)有關(guān)的X射線射線衍射研究、與化學(xué)有關(guān)的堿基含量研究以衍射研究、與化學(xué)有關(guān)的堿基含量研究以及與生命科學(xué)有關(guān)的遺傳復(fù)制學(xué)理論研究。及與生命科學(xué)有關(guān)的遺傳復(fù)制學(xué)理論研究。v課本第101頁第3行的思考與討論，可以結(jié)合本章第1節(jié)提及的量子力學(xué)是非決定論規(guī)律的一些內(nèi)容回答。首先

44、要搞清楚什么是決定論規(guī)律，在本章第1節(jié)的教學(xué)建議中曾經(jīng)指出，決定論的觀念就是只要給出物體運動的初始條件，那么根據(jù)運動規(guī)律就可知道物體在任意時刻的運動狀況。現(xiàn)在混沌理論告訴我們，對初始條件非常敏感的系統(tǒng)，無法知道該系統(tǒng)任意時刻的運動狀態(tài)，也就是說，即使知道它的運動規(guī)律，也無法根據(jù)現(xiàn)在的狀態(tài)決定以后的狀態(tài)，因此，混沌理論是對決定論觀念的挑戰(zhàn)。v課本第課本第101頁另一個思考與討論，可根據(jù)第頁另一個思考與討論，可根據(jù)第101頁上的一段文字來回答，即科學(xué)研究中頁上的一段文字來回答，即科學(xué)研究中提倡的簡單性并不是說要把復(fù)雜還原成簡提倡的簡單性并不是說要把復(fù)雜還原成簡單，也不是指不存在復(fù)雜系統(tǒng)，而是指通單

45、，也不是指不存在復(fù)雜系統(tǒng)，而是指通過最少的公理去獲得最多的有價值的結(jié)論，過最少的公理去獲得最多的有價值的結(jié)論，所以它與科學(xué)中的復(fù)雜性不矛盾。所以它與科學(xué)中的復(fù)雜性不矛盾。第三節(jié)走近了關(guān)于自然界本源問題的第三節(jié)走近了關(guān)于自然界本源問題的核心核心 v（一）教學(xué)目標(biāo)（一）教學(xué)目標(biāo)v（1）知道宇宙起源、生命起源、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等問題）知道宇宙起源、生命起源、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等問題都屬關(guān)于自然界本源的問題；都屬關(guān)于自然界本源的問題；v （2）知道夸克、輕子是比中子、質(zhì)子更基礎(chǔ)的粒）知道夸克、輕子是比中子、質(zhì)子更基礎(chǔ)的粒子；子；v （3）知道夸克、輕子都各有六種不同的形態(tài)；）知道夸克、輕子都各有六種不同的形態(tài)；v （4

46、）知道除夸克、輕子外，光子、膠子、引力子）知道除夸克、輕子外，光子、膠子、引力子等也是基礎(chǔ)粒子；等也是基礎(chǔ)粒子；v（5）知道科學(xué)認(rèn)識的道路，是一條探索自然）知道科學(xué)認(rèn)識的道路，是一條探索自然界統(tǒng)一性規(guī)律的道路；界統(tǒng)一性規(guī)律的道路；v （6）知道科學(xué)發(fā)展的歷史上曾經(jīng)有過）知道科學(xué)發(fā)展的歷史上曾經(jīng)有過6次次重大的理論統(tǒng)一；重大的理論統(tǒng)一；v （7）知道當(dāng)代的科學(xué)家正在尋找自然界）知道當(dāng)代的科學(xué)家正在尋找自然界4種相互作用的統(tǒng)一。種相互作用的統(tǒng)一。（二）教材分析和教學(xué)建議（二）教材分析和教學(xué)建議 v 本節(jié)教材的主題是當(dāng)代科學(xué)正在逼近關(guān)于自本節(jié)教材的主題是當(dāng)代科學(xué)正在逼近關(guān)于自然界本原問題的核心。我們

47、知道，自人類誕然界本原問題的核心。我們知道，自人類誕生之日起，人們就在思考著這樣一些問題：生之日起，人們就在思考著這樣一些問題：天地究竟是怎樣的？天地是不變的還是在變天地究竟是怎樣的？天地是不變的還是在變化、甚至是有一個開端的？包括人在內(nèi)的一化、甚至是有一個開端的？包括人在內(nèi)的一切生命是怎樣產(chǎn)生的？切生命是怎樣產(chǎn)生的？ 我們所見到的一切物我們所見到的一切物體究竟是由什么組成的？有沒有最小的組成體究竟是由什么組成的？有沒有最小的組成單元？單元？ v這些問題在科學(xué)落后的年代里往往通過神話這些問題在科學(xué)落后的年代里往往通過神話的形式給出回答。例如我國古代就有盤古開的形式給出回答。例如我國古代就有盤古

48、開天辟地的傳說，西方有天辟地的傳說，西方有“創(chuàng)世紀(jì)創(chuàng)世紀(jì)”的傳說，的傳說，在在“創(chuàng)世紀(jì)創(chuàng)世紀(jì)”里，自然界的一切都是由上帝里，自然界的一切都是由上帝在七天里造出來的。這些問題在今天來說就在七天里造出來的。這些問題在今天來說就是關(guān)于宇宙起源、生命起源和物質(zhì)結(jié)構(gòu)等自是關(guān)于宇宙起源、生命起源和物質(zhì)結(jié)構(gòu)等自然界的本源問題。然界的本源問題。 v雖然在幾百年前已經(jīng)開始從科學(xué)上探討這些問題，但是真正接近這些問題的核心是20世紀(jì)的科學(xué)，包括分子生物學(xué)、熱大爆炸宇宙學(xué)及粒子物理學(xué)等，而這些科學(xué)領(lǐng)域的誕生和發(fā)展又都和相對論及量子力學(xué)的誕生和發(fā)展有關(guān)。 v由于宇宙起源和生命起源我們在本冊教材的其他章節(jié)中已提及，所以，

49、本節(jié)只介紹與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題和相互作用統(tǒng)一的問題，相互作用的統(tǒng)一問題實際上也和宇宙起源問題有關(guān)，由于將涉及比較深奧的理論，教材中沒有深入介紹這方面內(nèi)容。對高三學(xué)生來說，本節(jié)教材的專業(yè)術(shù)語是陌生的，所以不要求學(xué)生理解這些專業(yè)術(shù)語的科學(xué)含義。v本節(jié)教材為本節(jié)教材為1課時。建議教師在課堂上先用提問和課時。建議教師在課堂上先用提問和講解的方式讓學(xué)生知道哪些是關(guān)于自然界本源的問講解的方式讓學(xué)生知道哪些是關(guān)于自然界本源的問題。爾后用題。爾后用1520分鐘時間讓學(xué)生自行閱讀第分鐘時間讓學(xué)生自行閱讀第101頁上的頁上的“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識基礎(chǔ)粒子基礎(chǔ)粒子”并完成并完成第第102頁的思考與討論。

50、建議教師用頁的思考與討論。建議教師用5分鐘時間給學(xué)分鐘時間給學(xué)生講解生講解“科學(xué)認(rèn)識的道路，是一條探索自然界統(tǒng)一科學(xué)認(rèn)識的道路，是一條探索自然界統(tǒng)一性規(guī)律的道路性規(guī)律的道路”或用啟發(fā)式方法讓學(xué)生自行獲得這或用啟發(fā)式方法讓學(xué)生自行獲得這一觀點。而后用一觀點。而后用10分鐘時間組織學(xué)生閱讀第分鐘時間組織學(xué)生閱讀第103頁頁上的上的“探索統(tǒng)一的自然規(guī)律探索統(tǒng)一的自然規(guī)律”，并完成第，并完成第103頁的頁的思考與討論。思考與討論。（三）閱讀指導(dǎo)（三）閱讀指導(dǎo)v第第101頁的閱讀頁的閱讀“物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識基基礎(chǔ)粒子礎(chǔ)粒子”。 v第103頁的閱讀“探索統(tǒng)一的自然規(guī)律”。 （四）教學(xué)參考資料

51、（四）教學(xué)參考資料v （1） 基本粒子v（2）自然力的統(tǒng)一或相互作用的統(tǒng)一v （五）思考與討論參考答案（五）思考與討論參考答案v 課本第課本第102 頁的思考與討論頁的思考與討論v課本第課本第103頁思考與討論頁思考與討論 第四節(jié)第四節(jié)科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合 v（一）教學(xué)目標(biāo)（一）教學(xué)目標(biāo)v （1）知道科學(xué)對技術(shù)具有重大影響是）知道科學(xué)對技術(shù)具有重大影響是19世紀(jì)下半世紀(jì)下半葉尤其是葉尤其是20世紀(jì)以來才開始出現(xiàn)的，是科學(xué)本身發(fā)世紀(jì)以來才開始出現(xiàn)的，是科學(xué)本身發(fā)展的結(jié)果；展的結(jié)果；v （2）知道現(xiàn)代技術(shù)（如蛋白質(zhì)工程等）離不開科）知道現(xiàn)代技術(shù)（如蛋白質(zhì)工程等）離不開科學(xué)原理的指導(dǎo)；學(xué)

52、原理的指導(dǎo)；v （3）知道高技術(shù)是基于最新科學(xué)成就的技術(shù)；）知道高技術(shù)是基于最新科學(xué)成就的技術(shù)；v（4）知道高技術(shù)的主要領(lǐng)域；）知道高技術(shù)的主要領(lǐng)域；v （5）知道發(fā)展高技術(shù)（如計算機集成制造）知道發(fā)展高技術(shù)（如計算機集成制造系統(tǒng)等）對生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的重要作用；系統(tǒng)等）對生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的重要作用；v （6）知道科學(xué)技術(shù)對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率在）知道科學(xué)技術(shù)對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率在逐年提高。逐年提高。（二）教材分析和教學(xué)建議（二）教材分析和教學(xué)建議v 科學(xué)的發(fā)展推動著技術(shù)的進(jìn)步。在今天，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為社會的第一生產(chǎn)力。當(dāng)然，科學(xué)技術(shù)并非一開始就是第一生產(chǎn)力的。我們知道，科學(xué)是認(rèn)識世界的武器，而技術(shù)是改造世界的

53、工具。近100多年來，科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，尤其科學(xué)對技術(shù)影響日益增強，科學(xué)物化為技術(shù)的周期日益縮短，技術(shù)中的科學(xué)含量越來越高，使科學(xué)技術(shù)對社會經(jīng)濟(jì)的總量起著越來越大的貢獻(xiàn)作用。 v本節(jié)教材從歷史和現(xiàn)實兩個方面來敘述科學(xué)本節(jié)教材從歷史和現(xiàn)實兩個方面來敘述科學(xué)和技術(shù)的結(jié)合。首先以蒸汽機的發(fā)明和改進(jìn)和技術(shù)的結(jié)合。首先以蒸汽機的發(fā)明和改進(jìn)為例說明歷史上技術(shù)的改進(jìn)主要依靠經(jīng)驗和為例說明歷史上技術(shù)的改進(jìn)主要依靠經(jīng)驗和技藝，接著以高技術(shù)為例說明了科學(xué)在現(xiàn)代技藝，接著以高技術(shù)為例說明了科學(xué)在現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步中的重要作用。蛋白質(zhì)工程和計算技術(shù)進(jìn)步中的重要作用。蛋白質(zhì)工程和計算機集成制造系統(tǒng)作為具體的例子以加強學(xué)生機集

54、成制造系統(tǒng)作為具體的例子以加強學(xué)生的感性認(rèn)識。本節(jié)教材最后的資料的感性認(rèn)識。本節(jié)教材最后的資料“會聚技會聚技術(shù)術(shù)”，給出了科學(xué)與技術(shù)結(jié)合的最新動向。，給出了科學(xué)與技術(shù)結(jié)合的最新動向。v本節(jié)教材為本節(jié)教材為1課時。建議教師首先講述科學(xué)與技術(shù)課時。建議教師首先講述科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)系。然后讓學(xué)生用的區(qū)別和聯(lián)系。然后讓學(xué)生用10分鐘時間閱讀第分鐘時間閱讀第103104頁關(guān)于蒸汽機發(fā)明和改進(jìn)的文字，并完成頁關(guān)于蒸汽機發(fā)明和改進(jìn)的文字，并完成第第104頁的思考與討論。爾后教師可以講解頁的思考與討論。爾后教師可以講解19世紀(jì)世紀(jì)下半葉開始科學(xué)對技術(shù)的影響，并進(jìn)一步提出高技下半葉開始科學(xué)對技術(shù)的影響，并進(jìn)

55、一步提出高技術(shù)的概念。教師可告訴學(xué)生，高技術(shù)是從英語詞匯術(shù)的概念。教師可告訴學(xué)生，高技術(shù)是從英語詞匯Hightech譯過來的，有的媒體或書本把譯過來的，有的媒體或書本把Hightech譯成譯成“高科技高科技”，嚴(yán)格來說是不妥當(dāng)?shù)?。，?yán)格來說是不妥當(dāng)?shù)摹?v建議用建議用15分鐘時間讓學(xué)生閱讀第分鐘時間讓學(xué)生閱讀第104105頁上關(guān)于頁上關(guān)于高技術(shù)的文字材料，并完成第高技術(shù)的文字材料，并完成第105頁上的思考與討頁上的思考與討論。建議教師讓學(xué)生用論。建議教師讓學(xué)生用10分鐘時間閱讀第分鐘時間閱讀第105106頁上的頁上的“蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程”，進(jìn)一步領(lǐng)會生物技術(shù)與生，進(jìn)一步領(lǐng)會生物技術(shù)與生命科學(xué)

56、的關(guān)系，并完成命科學(xué)的關(guān)系，并完成106頁上的思考與討論。時頁上的思考與討論。時間富裕的話可讓學(xué)生讀第間富裕的話可讓學(xué)生讀第105頁或第頁或第106頁的資料，頁的資料，教師作適當(dāng)講解。本節(jié)教材應(yīng)加強學(xué)生科學(xué)態(tài)度情教師作適當(dāng)講解。本節(jié)教材應(yīng)加強學(xué)生科學(xué)態(tài)度情感價值觀方面的教育，特別是加強科學(xué)技術(shù)社會之感價值觀方面的教育，特別是加強科學(xué)技術(shù)社會之間相互關(guān)系的教育。間相互關(guān)系的教育。（三）閱讀指導(dǎo)（三）閱讀指導(dǎo)v（1）課本第）課本第103104頁關(guān)于蒸汽機發(fā)明和頁關(guān)于蒸汽機發(fā)明和改進(jìn)的閱讀材料改進(jìn)的閱讀材料v（2）課本第）課本第104105頁的閱讀頁的閱讀“高技術(shù)高技術(shù)” v （3）課本第10510

57、6頁閱讀“蛋白質(zhì)工程”（四）教學(xué)參考資料（四）教學(xué)參考資料v（1）高技術(shù)概念的提出和高技術(shù)的特征）高技術(shù)概念的提出和高技術(shù)的特征v （2）科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)率）科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)率v（3）科學(xué)技術(shù)促進(jìn)社會生產(chǎn)力系統(tǒng)變革和科）科學(xué)技術(shù)促進(jìn)社會生產(chǎn)力系統(tǒng)變革和科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力（五）思考與討論參考答案（五）思考與討論參考答案v課本第課本第104頁的思考與討論頁的思考與討論 v課本第105頁的思考與討論 v課本第106頁的思考與討論 v課本第107頁思考與討論 第五節(jié)走向現(xiàn)代化的我國科學(xué)技術(shù)第五節(jié)走向現(xiàn)代化的我國科學(xué)技術(shù)v（一）教學(xué)目標(biāo)（一）教學(xué)目標(biāo)v （1）知道在基礎(chǔ)科

58、學(xué)領(lǐng)域，我國科學(xué)家）知道在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，我國科學(xué)家的人工合成胰島素、雜交水稻理論等研究成的人工合成胰島素、雜交水稻理論等研究成果在世界上處于領(lǐng)先地位；果在世界上處于領(lǐng)先地位；v （2）知道兩彈一星等我國重大科學(xué)技術(shù)）知道兩彈一星等我國重大科學(xué)技術(shù)成果以及從這些成果中發(fā)揚出的精神，幫助成果以及從這些成果中發(fā)揚出的精神，幫助學(xué)生樹立民族自豪感；學(xué)生樹立民族自豪感；v（3）知道我國的科學(xué)技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比還有不小的距離，增強學(xué)生的社會責(zé)任感和激發(fā)學(xué)生為振興中華民族和使我國早日實現(xiàn)現(xiàn)代化而努力學(xué)習(xí)的熱情。v（4）知道要加速我國現(xiàn)代化建設(shè)首先要實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化，應(yīng)重視基礎(chǔ)科學(xué)研究、加速科學(xué)技術(shù)成果的轉(zhuǎn)

59、化以及重視創(chuàng)新和人才的培養(yǎng)，應(yīng)堅持科學(xué)發(fā)展觀。（二）教材分析和教學(xué)建議（二）教材分析和教學(xué)建議v本節(jié)教材主要展現(xiàn)了新中國成立以來科學(xué)技本節(jié)教材主要展現(xiàn)了新中國成立以來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和取得的主要重大成果。其內(nèi)容可術(shù)的發(fā)展和取得的主要重大成果。其內(nèi)容可分成三大塊，第一塊展示的是我國科學(xué)家在分成三大塊，第一塊展示的是我國科學(xué)家在基礎(chǔ)科學(xué)研究方面取得的理論成果，主要有基礎(chǔ)科學(xué)研究方面取得的理論成果，主要有人工合成胰島素、超級雜交水稻理論以及為人工合成胰島素、超級雜交水稻理論以及為加強基礎(chǔ)科學(xué)研究而建造的北京正負(fù)電子對加強基礎(chǔ)科學(xué)研究而建造的北京正負(fù)電子對撞機等；撞機等； v第二塊展示的是我國重大的技術(shù)

60、成果，主要第二塊展示的是我國重大的技術(shù)成果，主要展示了兩彈一星的研制歷程和兩彈一星精神；展示了兩彈一星的研制歷程和兩彈一星精神；第三塊的主題是：為實現(xiàn)我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代第三塊的主題是：為實現(xiàn)我國科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化而努力，讓學(xué)生了解我國建設(shè)現(xiàn)代化的歷化而努力，讓學(xué)生了解我國建設(shè)現(xiàn)代化的歷程還很長，需要每個學(xué)生都關(guān)注我國現(xiàn)代化程還很長，需要每個學(xué)生都關(guān)注我國現(xiàn)代化建設(shè)，并為不久將來成為現(xiàn)代化的建設(shè)者而建設(shè)，并為不久將來成為現(xiàn)代化的建設(shè)者而打下扎實基礎(chǔ)。打下扎實基礎(chǔ)。v 本節(jié)教材為2課時。建議教師在第1課時，學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的第一和第二塊。教師可先根據(jù)教材第108頁第1段的內(nèi)容向?qū)W生簡單介紹新中國成立后科學(xué)技