現代科學技術概論演示文稿

現代科學技術概論演示文稿當前1頁，總共157頁。優(yōu)選現代科學技術概論當前2頁，總共157頁。3教材：現代科學技術概論，林德宏，蘇州大學出版社參考材料：現代科學技術概論自學輔導，林德宏，蘇州大學出版社連云港師范高等專科學校，精品課程資源網，岳玉榮主持主要內容：共十二章，分為三大部分第一部分：科學技術觀（第一章、第十二章）第二部分：現代自然科學（第二章~第五章）第三部分：現代高新技術（第六章~第十一章）

課程名稱：現代科學技術概論課程代號：28041

課時：48

課程簡介考試組成：學?？荚?0%，閉卷集中筆試考試江蘇省統一組織考試60%當前3頁，總共157頁。4◆第一章現代科學技術的特點和作用（5）◆第二章現代物理學（6）◆第三章現代天文學（4）◆第四章分子生物學（4）◆第五章系統科學（4）◆第六章信息技術（4）◆第七章現代生物技術（4）◆第八章新材料技術（3）◆第九章新能源技術（4）◆第十章空間技術（2）◆第十一章海洋技術（2）◆第十二章全球性問題和可持續(xù)發(fā)展（3）3節(jié)課復習與考試課程簡介當前4頁，總共157頁。5第一節(jié)現代科學技術的特點第二節(jié)大科學與高技術第三節(jié)科學技術是第一生產力第四節(jié)高科技與現代社會第一章現代科學技術的特點和作用當前5頁，總共157頁。6現代科學技術分為現代科學和現代技術。（一）現代科學的結構這里的科學一般指自然科學，現代自然科學可以劃分為三大類：基礎科學、技術科學和工程科學。1.基礎科學：理論基礎，是基石2.技術科學：是中間環(huán)節(jié)，有兩個特點（中介性、應用性）3.工程科學：依靠基礎科學和技術科學，轉化為生產技術、工程技術和工藝流程的原則和方法。★知識點：名詞概念，三類科學之間的關系（P4）一、現代科學技術的體系結構第一節(jié)現代科學技術的特點當前6頁，總共157頁。7（二）現代技術的結構目前無公認分類，一般分為三大類：實驗技術、基本技術和產業(yè)技術。1.實驗技術：是基礎，分為力學、物理、化學和生物實驗技術四種類型2.基本技術：為實驗技術提供設備，推動產業(yè)技術，也分為四類，廣義機械技術、物理技術、化工技術和生物技術。3.產業(yè)技術：分類之一（第一產業(yè)、第二產業(yè)、第三產業(yè)）分類之二（勞動密集型、資本密集型、知識密集型）★知識點：名詞概念，三類技術之間的關系（P7）實驗技術體現一個國家的科學能力，基本技術反映技術力量，產業(yè)技術則體現經濟發(fā)展水平。簡答題：對于構成現代科技體系的各個方面，分析它們之間的關系（圖1-1）

一、現代科學技術的體系結構第一節(jié)現代科學技術的特點當前7頁，總共157頁。8可以形容為“日新月異”、“一日千里”★

（一）現代科學技術發(fā)展高速化1.科學技術自身的加速發(fā)展恩格斯“科學是按幾何級數發(fā)展的”，科學發(fā)展是加速度的?？茖W加速增長表達式（P9）（1）科研規(guī)模不斷擴大（2）科學技術自身加速發(fā)展趨勢，知識更新和技術更新加快（3）科技成果增長速度快，技術和技術產品老化速度快2.科學技術向現實生產力轉化的周期縮短二、現代科學技術的發(fā)展趨勢第一節(jié)現代科學技術的特點當前8頁，總共157頁。9（二）現代科學技術發(fā)展綜合化1.科學和技術自身發(fā)展的綜合2.科學的技術化和技術的科學化3.科學技術與人文社會科學的結合4.科學、技術和生產的一體化（三）現代科學技術發(fā)展社會化1.科學技術活動主體社會化2.科學技術活動過程社會化3.科學技術功能的社會化二、現代科學技術的發(fā)展趨勢第一節(jié)現代科學技術的特點當前9頁，總共157頁。1020世紀60年代以后，科學由“小科學”變成“大科學”。（一）大科學的誕生1.大科學概念的由來美國物理學家溫伯格1961年提出。小科學的概念定義、大科學的概念定義★（P21）2.大科學形成的原因現代科技革命的推動科學技術的社會體制化和各種社會條件的作用3.標志性事件★1942年美國實施研制的“曼哈頓工程”是大科學誕生的標志；60年代，阿波羅登月計劃；當代，人類基因組計劃。一、大科學的發(fā)展第二節(jié)大科學與高技術當前10頁，總共157頁。11（二）大科學的基本特征★1.科研規(guī)模巨大2.創(chuàng)造性的集體研究3.巨額的科研投資4.科研設備龐大、復雜5.社會化高效的科研組織管理一、大科學的發(fā)展第二節(jié)現代科學技術的特點當前11頁，總共157頁。12（三）大科學時代的發(fā)展戰(zhàn)略★1.樹立大科學觀念2.建立大科學體制3.實施大科學管理4.加速大科學流通5.培養(yǎng)大科學文化6.實施大科學教育7.營造大科學環(huán)境一、大科學的發(fā)展第二節(jié)現代科學技術的特點當前12頁，總共157頁。13（一）高技術的內涵★1942年12月2日，第一座核反應堆的運行，標志著高技術的產生。高技術與基礎科學理論緊密相連，以最新科學成就作為技術理論的基礎；它與產品、企業(yè)、產業(yè)緊密相連，以最快的速度實現商品化、產業(yè)化，創(chuàng)造最大的經濟效益（二）高技術的基本特征★（“七高”）1.高智力2.高滲透3.高投入4.高風險5.高競爭6.高效益7.高戰(zhàn)略二、高技術的崛起第二節(jié)現代科學技術的特點當前13頁，總共157頁。14（三）高技術領域（六大高技術領域）1.電子信息技術2.新材料技術3.新能源技術4.生物技術5.海洋技術6.空間技術（三）高技術的社會發(fā)展1.高技術體制2.高技術管理3.高技術產業(yè)二、高技術的崛起第二節(jié)現代科學技術的特點當前14頁，總共157頁。15（一）科學技術與經濟發(fā)展結合的歷程（二）世界發(fā)達國家的發(fā)展道路1.英國：17世紀世界科學技術中心2.德國：18世紀超越英國，科技與經濟中心3.美國：200年的時間稱霸世界，經濟、科技和軍事大國4.日本：20世紀70年代，世界經濟強國（三）近代以來中國的歷史教訓一、歷史的啟示第三節(jié)科學技術是第一生產力第二講當前15頁，總共157頁。16（一）當代的理論思潮（二）馬克思關于科學技術與生產力關系的基本觀點★1.馬克思從資本主義產生的前提闡明了科學是生產力2.在對資本主義社會勞動生產力進行了深入分析基礎上，闡明了科學在生產力系統中的作用3.從資本主義生產與科學技術之間的關系，闡明了科學是生產力的思想（三）鄧小平關于“科學技術是第一生產力”的思想1.“科學技術是第一生產力”的思想的提出：1988.92.“科學技術是第一生產力”思想的內涵★（P48四點）二、理論的探索第三節(jié)科學技術是第一生產力當前16頁，總共157頁。17（一）科教興國戰(zhàn)略的提出兩點：（首先……，其次……）科教興國的概念定義★（P50）（二）科教興國戰(zhàn)略的主要內容1.理論基石2.基本內涵（三）實施科教興國戰(zhàn)略的關鍵科技創(chuàng)新、科技體制改革、科技人才的培養(yǎng)和社會公眾科學素養(yǎng)的提高三、當代中國的實踐第三節(jié)科學技術是第一生產力當前17頁，總共157頁。18（一）高科技對現代社會的積極作用1.促進社會生產的發(fā)展2.引起社會生活方式的進步3.提升價值觀念和思維方式（二）高科技給現代社會帶來的負面效應1.環(huán)境問題2.資源問題3.應用于現代戰(zhàn)爭4.引發(fā)法律和社會倫理問題一、高科技對現代社會的影響第四節(jié)高科技與現代社會當前18頁，總共157頁。191.可持續(xù)發(fā)展的意義和作用可以促進社會進步，避免高科技給社會帶來的負面效應，保證高科技的健康發(fā)展。2.可持續(xù)發(fā)展的定義既滿足當代人的需要，又不對后代人滿足其需要的能力構成危害3.如何實施可持續(xù)發(fā)展研究落后的科學技術產生的后果，同時……（P60）二、可持續(xù)發(fā)展★第四節(jié)高科技與現代社會當前19頁，總共157頁。201.人文文化與科學文化對立的根源或區(qū)別核心和價值觀念不同2.如何培養(yǎng)高科技時代的人文精神即培養(yǎng)高科技時代人文精神的必要性：兩個方面的內涵（P62）三、人文文化和科學文化第四節(jié)高科技與現代社會當前20頁，總共157頁。21第一節(jié)相對論第二節(jié)量子力學的基本原理第三節(jié)基本粒子理論第二章現代物理學當前21頁，總共157頁。22一、狹義相對論的提出第一節(jié)相對論（一）伽利略變換和牛頓時空觀★慣性系：相互做勻速直線運動的參照系伽利略變換的基本思想：兩點（P64-65）牛頓時空觀（絕對時空觀）：1.物質、時間和空間是絕對不變的；2.時空同物質及其運動狀態(tài)無關；3.存在著絕對靜止不動的坐標系。（二）觀察實驗否認絕對坐標系存在伽利略變換以絕對時空觀的存在為前提。19世紀末人們認為絕對時空是相對于“以太”介質靜止的時空，但一系列實驗證明絕對靜止的空間是不存在的，從而引發(fā)“以太”危機★。代表實驗：邁克爾遜-莫雷實驗。（三）相對性思想的醞釀當前22頁，總共157頁。23二、運動的相對性和狹義相對性原理第一節(jié)相對論1905年，愛因斯坦提出了狹義相對性原理。1.狹義相對論的兩個基本假設★（P69）2.洛倫茲變換★（P70）伽利略變換和洛倫茲變換的區(qū)別和聯系當前23頁，總共157頁。24三、時間空間的相對性★第一節(jié)相對論（一）同時的相對性在兩個相互作高速運動的坐標系內，原來是同時的事件現在將變得不同時。同時性與參照系有關。（二）時間的延緩效應對于兩個相互以速度作勻速直線運動的坐標系而言，一定的時間間隔和長短是不同的，二者之間的關系為（三）空間的收縮效應當前24頁，總共157頁。25四、相對論原理的應用和影響第一節(jié)相對論（一）質量隨速度的增長★在經典力學中，物體質量恒定不變。但在相對論中，運動坐標系中的物體質量存在質增效應，即：（二）相對論的質能關系★物體質量的改變對應能量的改變（三）空間-時間的四維結構光錐模型：光錐內，類時間隔（小于等于光速）；光錐外，類空間隔（大于光速）當前25頁，總共157頁。26（一）黑體輻射問題和普朗克能量子假說★為了建立一個適合于各種波長的統一的熱輻射公式，普朗克在20世紀初提出了能量子假說。在此基礎上他得出了量子力學的熱輻射公式這個關系式在任何波段部同實驗幾乎完全一致，充分說明能量子假說的正確性紫外光災難★：當輻射波長很短，頻率很大時，如紫外光，瑞利-瓊斯公式發(fā)生與實驗不吻合的問題，為“紫外光災難”。短波段，只能用維恩公式；長波段，用瑞利-瓊斯公式。一、量子論的誕生第二節(jié)量子力學的基本原理第三講當前26頁，總共157頁。27（二）微觀世界的波粒二象性1.光電效應與光量子假說★光電效應：物質在光的照射下發(fā)射電子的現象，有赫茲1887年發(fā)現1905年，愛因斯坦根據光電效應實驗，提出了光量子假說，認為每一個光量子所具有的能量只同他的頻率有關，即2.原子內部運動狀態(tài)的量子化1913年，玻爾把光量子假說應用于原子結構學說，很好的解釋了原子光譜線系的規(guī)律。3.德布羅意物質波假說★1923年，德布羅意提出了物質波假說，認為同任何波動都同一定能量量子相對應一樣，任何物質粒子也都對應一定波長的物質波。關系為一、量子論的誕生第二節(jié)量子力學的基本原理當前27頁，總共157頁。28（二）微觀世界的波粒二象性光量子假說和物質波假說反映了微觀客體所具有的兩種屬性——粒子性和波動性的統一，稱為波粒二象性。一、量子論的誕生第二節(jié)量子力學的基本原理二、微觀狀態(tài)的力學規(guī)律（一）測不準關系★由于微觀粒子具有波動性，當它們通過狹縫時，將會像波一樣發(fā)生衍射?？梢詮膶嶒灴偨Y出測不準關系為：物理含義為：當我們要準確測量粒子的位置時，要盡可能小，當時，，即粒子能量無法確定；反之亦然。這個關系式表明：主體觀測活動不可避免的會影響客體運動，與主體完全無關的觀測對象是不存在的。當前28頁，總共157頁。29第二節(jié)量子力學的基本原理二、微觀狀態(tài)的力學規(guī)律（二）微觀狀態(tài)的描述量子力學中，用波函數描述力學量的狀態(tài)，表示時刻粒子在附近空間出現的概率。量子力學的波動方程稱為薛定諤方程，求解關于的薛定諤方程，可求得相應的的值。三、量子力學的應用和影響★（一）打開了微觀世界認識的新領域（二）推動了人類自然觀的革命（三）量子力學為豐富和發(fā)展馬克思主義哲學提供了有益的啟示當前29頁，總共157頁。30（一）原子結構和基本粒子的發(fā)現1.原子結構和基本粒子的研究方法通常根據實驗證據，運用已有的科學理論，為未知的粒子性質和物質結構提出猜測性假說，根據假說設計可操作的實驗進行驗證。2.原子的結構★電子（-）原子質子（+）原子核中子質子的質量約為電子質量的1836倍，中子的質量是電子的1838.6倍，因此原子質量主要集中在原子核上。3.原子核內的結合力質子和中子之間依靠介子傳遞能量，呈現強相互作用。反粒子的存在。一、物質結構與物質相互作用第三節(jié)基本粒子理論當前30頁，總共157頁。31（二）物質的相互作用★自然界的四種相互作用：1.萬有引力2.電磁力：光子和帶電粒子的相互作用力3.強相互作用力：質子和中子之間的結合力，核子之間通過交換介子實現強相互作用4.弱相互作用力：粒子在衰變時發(fā)生的短程力一、物質結構與物質相互作用第三節(jié)基本粒子理論當前31頁，總共157頁。32（三）粒子和場的統一性★粒子和場是自然界物質的兩種基本形態(tài)，粒子是分立實體構成的基礎，場是連續(xù)的物質形態(tài)；粒子和場是彼此統一的，它們不可分割、相互依存、互為中介，而且在一定條件下可以互相轉化。一、物質結構與物質相互作用第三節(jié)基本粒子理論當前32頁，總共157頁。33（一）基本粒子的分類★原子以下的各種粒子稱為基本粒子。300多種基本粒子，按照質量、電荷、自旋、壽命等性質排列，通常分為光子族、輕子族、介子族和重子族四大類。1.光子族：光子2.輕子族：電子、中微子（按自旋性質劃分為費米子）3.介子族：介子、介子（按自旋劃分為玻色子）4.重子族：質子、中子、超子（按自旋劃分為費米子）二、粒子理論概述第三節(jié)基本粒子理論強子：強相互作用當前33頁，總共157頁。34（二）夸克理論1964年美國物理學家蓋爾曼提出夸克理論，認為質子、中子分別有3個夸克構成，介子有2個夸克構成，每種夸克有不同的色、味、電荷，共有36種夸克。“夸克禁閉”或“夸克幽禁”★：實驗中至今沒有能夠分離出夸克，因為當試圖把夸克分開時，它們之間的作用力便趨向于無窮大，這種現象稱為“夸克幽禁”；但當夸克之間的距離很小時，它們的結合是松散的，是相對自由的，這種現象稱為“漸近自由”二、粒子理論概述第三節(jié)基本粒子理論當前34頁，總共157頁。35（一）核能的應用1.核裂變反應：質量非常大的原子核吸收一個中子后分裂成兩個或多個中小質量的原子核，同時釋放出2-3個中子和大量能量的過程。比如：2.鏈式反應：單個核裂變后釋放的3個中子又可引起更多重質量的原子核裂變，每次核分裂都有中子數量增殖，裂變反應就會一直進行下去，直到所有的重核反應完為止。3.聚變反應：由原子彈引爆，產生大量中子和極高溫度，引發(fā)原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核。核裂變和核聚變的應用★三、粒子理論的應用與發(fā)展前景第三節(jié)基本粒子理論當前35頁，總共157頁。36（二）粒子理論的發(fā)展1.大統一理論：建立把四種作用力統一表述的理論，理論認為質子不是絕對穩(wěn)定的粒子。2.弦理論：既適用于玻色子，又適用于費米子的弦理論稱為超弦理論。弦是有張力并能在一定作用下發(fā)生震動的物質客體。20世紀80年代弦理論的提出，是為了解決“夸克幽禁”問題。三、粒子理論的應用與發(fā)展前景第三節(jié)基本粒子理論當前36頁，總共157頁。37第一節(jié)恒星、星系研究的新進展第二節(jié)射電天文學與20世紀60年代四大發(fā)現第三節(jié)宇宙學研究的新成果第四節(jié)天文學與社會第三章現代天文學第四講當前37頁，總共157頁。38天文學的概念★：研究天體、宇宙的組成、構造、運動規(guī)律和發(fā)展歷史的科學。（一）太陽的組成1.光譜：牛頓用三棱鏡實驗，提出光帶的排列為光譜。每種化學元素都有自己特殊的光譜。2.根據光譜可以分析太陽的組成：由氫、氦等元素構成的、熾熱的氣體球，氫約占71%，氦約占21%，其他元素2%。一、太陽的組成、結構及演化★第一節(jié)恒星、星系研究的新進展當前38頁，總共157頁。39第一節(jié)恒星、星系研究的新進展光譜示例圖當前39頁，總共157頁。40（二）太陽的結構1.太陽的內部主要可以分為三層：核心區(qū)、輻射區(qū)和對流區(qū)。2.直接觀測到的是太陽大氣圈，它從里向外分為光球層、色球層和日冕三層。一、太陽的組成、結構及演化★第一節(jié)恒星、星系研究的新進展當前40頁，總共157頁。41（三）太陽的起源和演化康德-拉普拉斯星云假說：太陽和太陽系的起源是同一個過程的不同部分。太陽中心溫度在1000萬度以上，是四個氫原子聚合成一個氦原子的過程。塵?！獨怏w云——發(fā)光的“星前天體”——太陽雛形——太陽現狀——紅巨

星——一、太陽的組成、結構及演化★第一節(jié)恒星、星系研究的新進展聚集引力收縮收縮升溫700萬度以上核聚變引力減小體積增大1億度氦燃燒碳燃燒行星狀星云（外殼）白矮星（中心）當前41頁，總共157頁。42（一）“赫羅圖”★“赫羅圖”是由20世紀初，丹麥天文學家赫茨普龍和美國天文學家羅素創(chuàng)制的，是指恒星光譜型和光度的關系圖，即恒星在以光度為縱坐標，光譜為橫坐標的坐標圖上的分布規(guī)律。恒星：由熾熱氣體組成，能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體?！昂樟_圖”中的主星序、巨星、矮星等既是恒星的不同種類，也是恒星演化不同階段的表現，根據“赫羅圖”，羅素提出了恒星演化的收縮假說。二、恒星世界的“圖景”第一節(jié)恒星、星系研究的新進展當前42頁，總共157頁。43當前43頁，總共157頁。44當前44頁，總共157頁。45（二）恒星演化理論1950年美國天文學家史瓦西提出恒星從主星序到紅巨星轉變的兩種解釋模型：一是氫殼層的燃燒，一是核心引力收縮。1.恒星幼年期：即原恒星階段2.恒星中年期：即主星序階段3.恒星晚年期：即紅巨星階段4.恒星衰亡期：即白矮星或中子星階段 質量小于1.44個太陽質量，成為白矮星

1.44-2個太陽質量，超新星爆發(fā)后變成中子星，中子星殘骸為黑矮星 質量大于2個太陽質量，成為黑洞二、恒星世界的“圖景”第一節(jié)恒星、星系研究的新進展當前45頁，總共157頁。46（一）銀河系銀河系是一個直徑約為9萬光年，中心厚度約為1.3萬光年，邊緣厚約6000光年的天體系統。銀河中大約有1500億顆恒星，太陽是其中普通一員，位于離銀河系中心約3萬光年的地方。銀河系的外形從側面看如鐵餅狀，從正面看如漩渦狀，有幾條旋臂從中心伸出，太陽位于其中一條旋臂上。銀河系有自轉，還作為一個整體在空間以每秒200多千米的速度朝麒麟座方向運動。三、銀河系及河外星系的研究第一節(jié)恒星、星系研究的新進展當前46頁，總共157頁。47銀河系示例圖當前47頁，總共157頁。48銀河系示例圖當前48頁，總共157頁。49（二）河外星系遠在銀河系之外，由星群構成的星云，稱為“河外星系”，簡稱“星系”。最早對星系進行分類的是哈勃。分類有：橢圓星系旋渦星系不規(guī)則星系星系的分布和銀河系一樣，有一定的成團傾向。三、銀河系及河外星系的研究第一節(jié)恒星、星系研究的新進展當前49頁，總共157頁。50射電天文學是通過觀測天體的無線電波來研究天文現象的一門學科。（一）央斯基發(fā)現射電波1932年美國的央斯基發(fā)現人馬座無線電波。1937年，雷伯的“射電望遠鏡”工作，雷伯成為第一位射電天文學家。（二）射電望遠鏡及射電天文學的發(fā)展射電望遠鏡的分辨率和靈敏度不斷提高，直徑不斷增大。一、射電天文學的異軍突起第二節(jié)射電天文學與20世紀60年代四大發(fā)現當前50頁，總共157頁。51（一）桑德奇發(fā)現類星體1.1960年美國天文學家桑德奇用海耳望遠鏡發(fā)現類星體。2.類星體形狀類似恒星，有強烈的射電輻射，光譜線圖認不出是什么元素的發(fā)射線，紅移量特別大，超過了1。3.多普勒效應：當一個光源和觀察者相對運動時，觀察者收到的波長和頻率會發(fā)生變化。接近時，波長變短，光譜線向紫端偏移；離開時，波長變長，光譜線向紅端偏移。4.譜線紅移★

：光譜向長波方向，即紅端方向移動的現象。二、20世紀60年代天文學的四大發(fā)現★第二節(jié)射電天文學與20世紀60年代四大發(fā)現當前51頁，總共157頁。52紅移現象的理解當前52頁，總共157頁。53（二）彭齊亞斯和威爾遜發(fā)現微波背景輻射★微波背景輻射是指來自宇宙空間背景上的各向同性的微波輻射，也叫宇宙背景輻射。（三）貝爾和休伊斯發(fā)現脈沖星★脈沖星是指具有短周期脈沖輻射的新型恒星。脈沖星被認證為中子星，中子星密度和磁場極高。（四）湯斯等人發(fā)現星際分子星際分子是指存在于星際空間的無機分子和有機分子。星際有機分子的發(fā)現，為生命起源學說開創(chuàng)了新局面。二、20世紀60年代天文學的四大發(fā)現第二節(jié)射電天文學與20世紀60年代四大發(fā)現當前53頁，總共157頁。541.1917年，愛因斯坦提出“有限無邊靜態(tài)宇宙模型”。2.有兩個基本假定：一是各向同性的假定，即從宇宙大尺度來看，任何時刻，各個方向所觀測的結果都是一樣的；另一個是均勻性假定，即從大尺度來看，天體的分布式均勻的，星系的平均密度、光度和相互間距離都是一樣的。以上兩個假定也稱為宇宙學原理。3.有限、無邊、靜態(tài)模型的理解★（P139）一、有限無邊的靜態(tài)宇宙模型★第三節(jié)宇宙學研究的新成果宇宙學的概念：從整體的角度來研究宇宙的結構和演化，即從大尺度的范圍來研究時間、空間的性質，物質及運動的基本規(guī)律。當前54頁，總共157頁。551.哈勃定律：一個星系的退行速度同這個星系離我們的距離成正比，呈現有規(guī)律的增長。也就是說，離我們越遠的星系，遠離我們的速度越快。2.1922年，俄國科學家弗里德曼求得了均勻的、各向同性的宇宙的動態(tài)時空度規(guī)，認為宇宙物質平均密度不為零，宇宙空間隨時間而膨脹，表現為天體的離散運動，離散的速度與離散的距離成正比。二、動態(tài)的膨脹宇宙模型第三節(jié)宇宙學研究的新成果當前55頁，總共157頁。56最早提出大爆炸宇宙學說的是比利時天文學家勒梅特1932年的“原始原子”假說。（一）大爆炸宇宙模型的主要觀點1.宇宙有一段從熱到冷的演化歷史；2.宇宙不是靜止的，而是不斷膨脹的；3.宇宙密度從密到稀的演化。這個演化過程如同一次規(guī)模巨大的爆炸。（二）宇宙演化的三種去向1.最后收縮成一點，封閉的宇宙；2.永遠膨脹下去，開放的宇宙；3.膨脹速度趨于零，臨界宇宙。2.宇宙中物質量的多少、密度大小決定宇宙的現狀和將來。三、大爆炸宇宙學說★第三節(jié)宇宙學研究的新成果當前56頁，總共157頁。57（三）暗物質宇宙中的暗物質，遵守牛頓動力學定律，動力學可以測得質量，但光度學測不出質量。估計宇宙中有90%以上都是暗物質。三、大爆炸宇宙學說★第三節(jié)宇宙學研究的新成果四、宇宙形成學說的困難和發(fā)展大爆炸學說的困難：奇點問題膨脹宇宙模型的困難：從虛無中產生物質和能量，違背質能守恒定律穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型：不符合演化理論，與觀測事實不一致反物質組成的反宇宙世界等當前57頁，總共157頁。58天文學不斷發(fā)展，逐步建立科學的宇宙觀，對人類的位置及所起的作用有了更清楚的認識。宇宙處處是平等的，地球沒有特殊地位。一、天文學與宇宙觀第四節(jié)天文學與社會天文學是人類文化的基本組成部分，天文知識是一個有文化民族的基本文化素養(yǎng)。在航空航天航海、軍事、能源、導航定位、氣象等國民經濟的各個方面都有重要作用。二、天文學對人類社會的重要作用當前58頁，總共157頁。59第一節(jié)分子生物學的研究對象與基本內容第二節(jié)分子生物學的早期研究第三節(jié)遺傳信息的轉移第四節(jié)基因表達調控第四章分子生物學第五講當前59頁，總共157頁。60分子生物學是從分子水平研究生命本質為目的的一門新興邊緣學科，它以核酸和蛋白質等生物大分子……為研究對象，是當前……重要前沿領域。（P150）一、分子生物學的基本含義★第一節(jié)分子生物學的研究對象與基本內容現代分子生物學研究的目標是要在分子水平上掌握細胞的功能并揭示生命的本質。當前60頁，總共157頁。61（一）核酸的分子生物學1.研究核酸的結構及其功能；2.分子遺傳學是其主要組成部分；3.研究內容最豐富，最廣闊；4.遺傳信息傳遞的中心法則是其理論體系的核心。（二）蛋白質的分子生物學研究執(zhí)行各種生命功能的主要大分子——蛋白質的結構和功能；研究難度大，發(fā)展較慢。（三）細胞信號轉導的分子生物學研究細胞內、細胞間信息傳遞的分子基礎；是發(fā)展最迅速的領域之一。二、分子生物學的研究內容★第一節(jié)分子生物學的研究對象與基本內容當前61頁，總共157頁。62分子生物學是由生物化學、生物物理學、遺傳學、微生物學、細胞學、以及信息科學等多學科相互滲透、綜合融會而產生并發(fā)展起來的，形成獨特的理論體系和研究手段，成為一個獨立的學科。生物化學與分子生物學關系最為密切。細胞生物學與分子生物學的關系也十分密切。三、分子生物學與其他學科的關系第一節(jié)分子生物學的研究對象與基本內容當前62頁，總共157頁。63（一）孟德爾的豌豆雜交實驗孟德爾第一定律（分離定律）：雜交后代中，一對性狀分別得到表現的規(guī)律孟德爾第二定律（自由組合規(guī)律）：兩對性狀在分離時獨立進行并隨機組合的現象一個“因子”決定一個性狀；性狀：生物體所表現的形態(tài)結構、生理特征和行為方式等統稱為性狀。（二）對實驗結果的證明回交試驗★

：讓雜種子一代跟親本雜交，有時又稱為測交，一般又指雜種與隱性性狀的純種的雜交。一、孟德爾的遺傳定律第二節(jié)分子生物學的早期研究當前63頁，總共157頁。64染色體是遺傳因子的物質載體，每種生物都有有限數目的染色體。（一）細胞學說的提出1838年，德國植物學家施萊登提出：細胞是一切植物的基本單位；1839年，德國動物學家施旺提出：所有動物和植物都是細胞的集合體；1858年，德國醫(yī)生微耳和提出：一切細胞來自細胞。（二）基因論★（P165）生物的物種性狀起源于生殖細胞……體現一定的遺傳特性和特征的表現，這就是基因論?；蚴侨旧w上有遺傳功能的DNA分子的片段。二、基因論及其成就第二節(jié)分子生物學的早期研究當前64頁，總共157頁。65（三）基因的物質基礎★腺嘌呤（A）脫氧核糖核酸（DNA）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）核酸胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）核糖核酸（RNA）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）蛋白質：1836年，瑞典化學家柏爾采留斯提出，由20種氨基酸組成二、基因論及其成就第二節(jié)分子生物學的早期研究每個堿基對應一個核苷酸，一個DNA分子一般由幾百或幾千個核苷酸組成。當前65頁，總共157頁。66（一）DNA的結構堿基互補配對原則★：奧地利生物學家查哥夫提出，堿基腺嘌呤與胸腺嘧啶，鳥嘌呤與胞嘧啶，兩兩的克分子當量之比相等，即嘌呤數=嘧啶數[A]=[T][G]=[C][A+G]=[T+C]DNA雙螺旋結構分子模型★：由美國的沃森和英國的克里克于1953年提出，代表了分子生物學的開端。特點有：1.DNA分子是相互旋轉的兩條長鏈，形成右向的雙螺旋結構；2.兩條長鏈為脫氧核糖核酸與磷酸基團交替排列的核苷酸主鏈；3.中間是分別連在兩邊糖分子上的堿基，通過氫鍵形成堿基對；4.堿基配對符合互補配對原則；5.堿基之間排列順序隨機。三、DNA的結構及其復制★第二節(jié)分子生物學的早期研究當前66頁，總共157頁。67三、DNA的結構及其復制★第二節(jié)分子生物學的早期研究（一）DNA的結構當前67頁，總共157頁。68（二）DNA的復制★（P170）半保留復制：DNA分子在復制過程中堿基間的氫鍵首先斷裂，……，堿基順序完全一樣，每個子代分子的一條鏈來自親代，另一條鏈則是新合成的。三、DNA的結構及其復制★第二節(jié)分子生物學的早期研究當前68頁，總共157頁。69（三）RNA分子的結構RNA與DNA結構相似，由一條核苷酸鏈組成，其中所含的糖是核糖而不是脫氧核糖，這條鏈上存在四種堿基，分別

G——CA——UA、G、C與DNA相同，尿嘧啶U不同。絕大多數生物存在三種RNA:信使mRNA、轉移tRNA、核糖體rRNA三、DNA的結構及其復制★第二節(jié)分子生物學的早期研究當前69頁，總共157頁。70（四）基因結構的復雜性★基因結構的復雜性表現：基因的種類是多樣的，結構是復雜的。1.基因的割裂和不連續(xù)性：由外顯子和內涵子割成一段一段的單位2.基因是一個嵌合體：被表達的序列（外顯子）夾雜在不表達的序列（內涵子）之中3.基因的重疊性：幾個基因共用一段DNA4.一個基因的內涵子可能是另一個基因的外顯子5.一些基因不產生任何蛋白質或多肽，有些DNA僅起到識別蛋白質或酶的作用。三、DNA的結構及其復制★第二節(jié)分子生物學的早期研究當前70頁，總共157頁。71基因重組又稱遺傳重組：是指由于不同DNA鏈的斷裂和連接而產生的DNA片段的交換和重新組合，形成新的DNA分子的過程?；蛑亟M是一個必要的細胞過程，新的DNA分子中含有原來的兩個DNA分子的片段，所有DNA均是重組DNA四、基因重組第二節(jié)分子生物學的早期研究當前71頁，總共157頁。72把DNA作為模板，異體催化合成RNA的過程稱為轉錄。轉錄與復制的區(qū)別（P176-177）（一）信使mRNADNA分子上的遺傳信息……（P177）控制蛋白質生物合成的模板。mRNA的轉錄需要有RNA聚合酶存在。一、轉錄★第三節(jié)遺傳信息的轉移現代分子生物學的最基本原理：基因作為唯一能夠自我復制、永久存在的單位，其生理學功能是以蛋白質的形狀表達出來的。當前72頁，總共157頁。73（二）遺傳密碼——三聯子貯存在DNA上的遺傳信息……（P178）蛋白質中有20種氨基酸，克里克等人首先從遺傳學的角度……（P179）這三個堿基對就稱為密碼，也叫三聯子密碼。密碼子的特性：1.無逗號，密碼子之間沒有不編碼的核苷酸2.不重疊，任何兩個相鄰的密碼子不共用核苷酸3.兼并性，一種氨基酸往往有兩個或兩個以上的密碼子4.普遍性，從病毒到人類所有的密碼子都是統一的一、轉錄★第三節(jié)遺傳信息的轉移當前73頁，總共157頁。74（三）核糖體rRNA是一種亞細胞顆粒。（P180-181）（四）轉運tRNA轉運tRNA是一個短鏈分子，由四個主要環(huán)構成：1.反密碼子環(huán)2.氨基酸環(huán)3.二氫尿嘧啶環(huán)4.TC環(huán)一、轉錄★第三節(jié)遺傳信息的轉移當前74頁，總共157頁。75把mRNA鏈上的遺傳密碼翻譯成多肽鏈上的氨基酸順序就稱為翻譯或轉譯。核糖體是活細胞的“工廠”，……（P184），即蛋白質的一級結構。中心法則★

：P184二、翻譯★第三節(jié)遺傳信息的轉移當前75頁，總共157頁。76（一）基因表達調控是生命的必需1.基因表達是指儲存遺傳信息的基因經過一系列步驟表現出其生物功能的整個過程。2.基因組是指含有一個生物體生存、發(fā)育、活動和繁殖所需要的全部遺傳信息的整套核酸。3.生物個體的各種組織細胞一般都含有相同的染色體數目，每個細胞含的DNA量基本接近。4.基因表達的組織特異性：（P186）5.基因表達的階段特異性：（P186）一、基因表達調控的現象和概念第四節(jié)基因表達調控當前76頁，總共157頁。77（二）基因表達適應環(huán)境的變化1.組成性表達可誘導的基因2.適應性表達可阻遏的基因一、基因表達調控的現象和概念第四節(jié)基因表達調控當前77頁，總共157頁。78（一）操縱元的提出法國的雅可布和莫諾等人于1961年提出乳糖操縱元學說。（二）操縱元的基本組成★操縱元是原核基因表達調控的一種重要的組織形式。1.結構基因群2.啟動子3.操縱子4.調控基因5.終止子二、原核基因表達的調控第四節(jié)基因表達調控當前78頁，總共157頁。79（三）乳糖操縱元的表達調控★（P191）無乳糖存在時，乳糖操縱元處于阻遏狀態(tài)，阻遏蛋白以四聚體形式與操縱子O結合。有乳糖存在時，乳糖操縱元處于誘導狀態(tài)，阻遏蛋白解聚成單體，與操縱子O解離。二、原核基因表達的調控第四節(jié)基因表達調控當前79頁，總共157頁。80（一）真核基因組的復雜性★1.真核基因組比原核基因組大得多；2.真核基因表達調控的層次性和復雜性大；3.真核基因組是二倍體；4.真核生物為蛋白質編碼的基因絕大多數是不連續(xù)的；5.哺乳類基因組約90%序列功能尚不清楚。三、真核基因表達的調控第四節(jié)基因表達調控當前80頁，總共157頁。81（二）真核表達調控的特點1.環(huán)節(jié)更多2.真核基因的轉錄與染色質的結構變化無關（三）真核細胞表達的調控有三種形式：1.結構基因的內部或其附近存在對基因表達起調控作用的DNA序列；2.基因中某段富含CG序列的甲基化對基因表達起調控作用；3.通過染色體結構的變化控制基因的表達。HGP介紹三、真核基因表達的調控第四節(jié)基因表達調控當前81頁，總共157頁。82第一節(jié)系統科學的崛起第二節(jié)系統科學的基本概念與方法第三節(jié)系統的自組織第四節(jié)系統工程的理論與實踐第五章系統科學第六講當前82頁，總共157頁。83第五章系統科學系統方法是一種跨學科、跨領域的普遍適用的方法，其所關注的是不同領域中的事物在結構上的“相似性”或“同形性”，其基本原理具有普遍的指導意義?？刂普撓到y論信息論當前83頁，總共157頁。84（一）要素分析法1.把研究對象分解為盡可能小的部分（要素），對這些部分或要素加以仔細的研究，然后把對于部分的研究結果累加起來，就得到對于該研究對象的整體性的理解。2.上述的基本假定為：部分（要素）是整體的原因，部分決定整體；部分與整體之間的關系是一種線性關系，部分和整體服從“加和法則”，也就是說，整體等于部分之和。一、一般系統論——從要素分析法到系統方法第一節(jié)系統科學的崛起當前84頁，總共157頁。85（二）系統方法1.用復雜的概念代替簡單的概念；2.用系統聯系的概念、整體的概念代替分析-還原的概念；3.用非線性的相互作用的概念代替線性相互作用的概念；4.引入組織、結構、功能、層次、環(huán)境信息、行為等新概念。要素分析法和系統方法的比較★（P201、P203）（三）一般系統論美籍奧地利科學家貝塔朗菲提出一般系統論。1954年發(fā)起“一般系統論學會”（一般系統論研究會），從而揭開了通過跨學科的合作研究一般系統論的新階段。一、一般系統論——從要素分析法到系統方法第一節(jié)系統科學的崛起當前85頁，總共157頁。861.維納創(chuàng)立控制論的基本思路★威納認為，無論是人、動物或機器……（P206）達到預定的狀態(tài)。2.控制論系統的三個基本環(huán)節(jié)（1）感受機構；（2）中樞控制機構；（3）執(zhí)行機構。3.維納在創(chuàng)立控制論的過程中在方法上的突破：第一，功能類比法或功能模擬法；第二，綜合運用系統和信息的觀點與方法。（P207）4.維納對控制論的定義：控制論是關于控制與通信的科學，他也成為信息論創(chuàng)始人之一。二、控制論——從行為的角度將生物、技術、社會系統進行類比第一節(jié)系統科學的崛起當前86頁，總共157頁。871.信息論是從通信科學中發(fā)展起來的，創(chuàng)始人香農；2.通信是由信源、信宿和信道三個主要部件組成的系統；3.通信科學所設計的通信模型在自然界和人類社會中普遍存在，信息的交流、復制、翻譯、轉錄等普遍發(fā)生；4.信息是什么，學術界沒有一個統一的標準的答案，它的復雜性在于，它不是脫離物質、能量而獨自存在的東西，但與物質或能量又不存在一一對應的關系。不是物質，也不是能量，離不開物質和能量。三、信息論——從通信科學中產生第一節(jié)系統科學的崛起當前87頁，總共157頁。88原因之一：（P213）科學發(fā)展的綜合化趨勢……原因之二：社會的發(fā)展也向系統理論的產生和發(fā)展發(fā)出了呼吁，系統無處不在。原因之三：（P215）人類文明正在醞釀著歷史性的突破，文明包括三個層面。四、系統科學產生的社會歷史背景★第一節(jié)系統科學的崛起當前88頁，總共157頁。89（一）系統、結構、層次1.系統：（P217-218）如果一個對象……系統的元素或要素。三個特點，多元性，相關性，整體性。2.結構：（P218）3.整體與涌現性★（P220）整體涌現性是由系統的規(guī)模效應和結構效應共同產生的。4.層次：任何一個系統都是較高一級系統的一個組分，任何一個系統的一個組分通常又是較低一級的系統。一、一般系統論的基本概念第二節(jié)系統科學的基本概念與方法當前89頁，總共157頁。90（二）環(huán)境、行為、功能1.系統的環(huán)境：一個系統之外的一切與它相關聯的事物構成的集合。系統對環(huán)境具有依賴性；環(huán)境對于事物具有選擇作用；環(huán)境具有可開發(fā)性，環(huán)境是一切常數和變數的總和。2.系統的行為：（P223）3.系統的功能：（P225）系統功能優(yōu)化的實現★：良好的組分，優(yōu)化良好的結構，良好的富有刺激的外部環(huán)境一、一般系統論的基本概念第二節(jié)系統科學的基本概念與方法當前90頁，總共157頁。91（三）狀態(tài)、演化、過程1.系統狀態(tài)：系統的那些可以觀察和識別的狀況、態(tài)勢、特征等。2.系統的演化：（P228）兩種基本方式：狹義的演化、廣義的演化兩種基本方向：進化、退化3.系統與過程：（P229）系統演化是不可逆的過程。過程結構，指的是系統演化所要經歷的過程、階段、步驟及其聯系的事物。一、一般系統論的基本概念第二節(jié)系統科學的基本概念與方法當前91頁，總共157頁。92（一）系統方法與唯物辯證法系統方法可以在唯物辯證法那里……（P230）豐富和發(fā)展自身。（二）還原論與整體論的辯證統一整體論與還原論的區(qū)別（P231）系統論要求把還原論與整體論辯證的統一起來，它們都是需要的，應該得到辯證、靈活的應用。（三）定性描述與定量描述相結合任何系統都是質與量的統一體，定性特性決定定量特性，定量特性表現為定性特性。定性描述是定量描述的基礎，定量描述則是對于定性描述的深化和精確化。（四）系統分析與系統綜合相結合二、系統科學的基本方法第二節(jié)系統科學的基本概念與方法當前92頁，總共157頁。93（一）模型與原型原型：所要研究的對象模型：對于原型的模仿與簡化通過模型的運作和研究來間接地研究原型，就是模型方法，模型方法是科學研究中常用的一種方法，構建模型的基本要求是客觀性、有效性和簡潔性。（二）基于計算機的模型用計算機程序定義的模型，稱為基于計算機的模型。所有數學模型都可以轉化為基于計算機的模型。三、模型方法第二節(jié)系統科學的基本概念與方法當前93頁，總共157頁。94（一）組織在系統科學中，組織屬于一類特殊的演化過程，即系統由無序到有序、由簡單到復雜、由量變到質變的過程。（二）他組織他組織指的是，一個特定系統的形成和運行受控于系統之外的力量。他組織在實質上是一個控制論的問題，在由主控系統和被控系統構成的控制系統中，主控系統是決定性的或主導性的因素。（三）自組織沒有外界特定干擾，僅依靠系統內部的相互作用達到實現空間的、時間的或功能的結構過程。他組織與自組織的區(qū)別（P238）自組織理論應用于教育改革努力的方向？（P242）★一、自組織與他組織第三節(jié)系統的自組織當前94頁，總共157頁。95（一）什么是有序所謂有序即系統的有組織的狀態(tài)，反之亦然。有序的對立面就是無序。熵越大，系統越無序，熵的最大值就是系統最混亂最無序的狀態(tài)，越無序越對稱。（二）兩種有序靜態(tài)有序：平衡結構動態(tài)有序：非平衡結構或耗散結構（三）有序與系統演化系統向著對稱性高、有序程度低的方向的演化，稱之為退化系統向著對稱性低、有序程度高的方向的演化，稱之為進化二、關于有序第三節(jié)系統的自組織當前95頁，總共157頁。96（一）自組織理論通常人們將普里高津創(chuàng)建的耗散結構理論和哈肯創(chuàng)建的協同學理論統稱為自組織理論。（二）耗散結構形成條件耗散結構就是有序的結構或有組織的結構，形成的條件有：1.系統必須開放2.遠離平衡態(tài)3.非線性相互作用4.漲落現象三、自組織理論——耗散結構形成的條件★第三節(jié)系統的自組織當前96頁，總共157頁。97（一）自創(chuàng)生（二）自復制（三）自生長（四）自適應四、自組織的幾種形式★（P248-249）第三節(jié)系統的自組織當前97頁，總共157頁。98系統工程核心問題是組織管理與決策。人類實踐日趨復雜化和綜合化，是系統工程應運而生的最根本原因。一、實踐需要系統工程技術第四節(jié)系統工程的理論與實踐基本特點：研究方法強調整體性，技術應用強調綜合性，管理決策強調科學性。二、系統工程方法論當前98頁，總共157頁。99第四節(jié)系統工程的理論與實踐（一）霍爾的三維結構★1969年美國工程師霍爾提出三維結構，由時間維、邏輯維和知識維組成。1.時間維：規(guī)劃、方案、研制、生產、運行、更新6個階段；2.邏輯維：擺明問題、系統指標設計、系統綜合、系統分析、方案優(yōu)化、作出決策、付諸實施7個步驟；3.知識維：知識維是指完成上述各種步驟所需要的各種專業(yè)知識和管理知識。運用系統工程知識形成霍爾管理矩陣。反復性是霍爾管理矩陣的一個重要特點。二、系統工程方法論（續(xù)）當前99頁，總共157頁。100第四節(jié)系統工程的理論與實踐（一）霍爾的三維結構★二、系統工程方法論（續(xù)）當前100頁，總共157頁。101第四節(jié)系統工程的理論與實踐（二）切克蘭德的“調查學習模式”★霍爾三維結構主要適用于解決良結構的硬系統，所用的方法為“硬方法”，尋找最佳結果。切克蘭德的“調查學習模式”適用于解決不良結構的軟系統，屬于“軟方法”，它的核心不是尋找“最優(yōu)化”，而是“調查、比較”或者說是“學習”，學習改善現存系統的途徑。有六個步驟：圖5-9（P256）二、系統工程方法論（續(xù)）當前101頁，總共157頁。102第四節(jié)系統工程的理論與實踐（一）系統建模P257（二）系統仿真方法P257（三）系統分析P258三、系統建模、系統仿真和系統分析當前102頁，總共157頁。103第四節(jié)系統工程的理論與實踐（一）系統評價P259系統評價基本原則：將各項指標數量化；將所有指標歸一化；保證評價的客觀性；保證方案的可比性；評價指標的系統性和政策性。（二）系統決策★系統決策基本原則：1.信息充分原則；2.系統分析原則；3.定量分析和定性分析相結合的原則；4.科學與民主的原則四、系統評價與決策當前103頁，總共157頁。104第一節(jié)信息與信息技術第二節(jié)微電子技術第三節(jié)計算機技術第四節(jié)通信技術第五節(jié)網絡技術第六節(jié)展望21世紀的信息技術第六章信息技術第七講材料、能源、信息是組成社會物質生產活動和精神生產活動的三大基本要素。當前104頁，總共157頁。105第一節(jié)信息與信息技術1.信息論中，信息使消息中的不確定性減少，信息量的大小可以用消除不確定性的多少來表示。2.鐘義信教授：信息是關于事物運動的狀態(tài)和規(guī)律，或者說是關于事物運動的知識。一、信息的概念★當前105頁，總共157頁。106第一節(jié)信息與信息技術1.信息可以多次重復使用，而不會損耗和消失；2.信息可以脫離它所反映的事物而被存儲、保留，被傳播到很遠的地方；3.信息的表現和傳播需要有一定的載體；4.宇宙中所有事物都有信息；5.信息反映的是事物的狀態(tài)、特征與變化，比材料和能源更能反映事物的內在規(guī)律，反映更為本質的內涵；6.信息是可以無限增長的資源。論述：信息是比材料、能源更重要的資源？★（1.2.5.6點展開）二、信息的特征★當前106頁，總共157頁。107第一節(jié)信息與信息技術1.定義：從技術的本質而言，信息技術就是能夠擴展人的信息器官功能的一類技術，信息技術是指完成信息的獲取、傳遞、處理和使用等功能的技術。2.信息技術主要包括微電子技術、通信技術、計算機技術和網絡技術。三、信息技術★當前107頁，總共157頁。108第二節(jié)微電子技術微電子技術是指研究、開發(fā)和生產以集成電路為核心的電子基礎元件的技術。1.集成度：指在一定尺寸的芯片上能作出多少個晶體管或門電路。是衡量集成電路水平的標準之一。2.線寬：器件結構尺寸的大小，即加工線條的寬度。小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路。一、微電子技術發(fā)展的歷史和現狀當前108頁，總共157頁。109第二節(jié)微電子技術（一）平面工藝只是在硅表面上沿著平面布設器件，稱為平面工藝。原始硅片二氧化硅（鈍化膜、絕緣膜、掩蔽膜）（二）光刻技術與制作標牌相似，步驟有照相制版、曝光顯影和化學腐蝕等。一般用紫外線光刻，能夠刻出的最細線條稱為分辨率，是集成電路工藝水平的一個表征。（三）潔凈技術需要專門的潔凈室和潔凈流水線二、微電子工藝技術★當前109頁，總共157頁。110第二節(jié)微電子技術集成化、微型化、數字化、系統化和智能化。三、微電子技術發(fā)展的特點★高集成度、高速度、低功耗、功能更強。（一）三維集成電路★基本結構是在硅襯底上制作一層集成電路，然后覆蓋一層絕緣層；在絕緣層上形成一層晶體薄膜，再制作第二層集成電路；然后再作下一層，各層之間可穿孔連線。（二）量子功能器件納米尺寸的細線或顆粒稱為量子線或量子點，電子可以通過隧道效應在量子線或量子點之間穿行移動，即量子效應。通過量子效應來實現其功能的器件稱為量子功能器件。（三）砷化鎵微電子技術（四）以硅為基礎的光電子學四、微電子技術發(fā)展的趨勢★當前110頁，總共157頁。111第二節(jié)微電子技術三維集成電路★當前111頁，總共157頁。112第三節(jié)計算機技術1946，ENIAC，美國賓夕法尼亞大學，每秒5000次運算。五代：電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路。（一）電子元件快速更新（二）軟件的地位日益重要（三）硬件系統不斷完善一、計算機的發(fā)展歷程當前112頁，總共157頁。113第三節(jié)計算機技術

運算器控制器硬件系統存儲器輸入設備計算機系統輸出設備操作系統系統軟件語言編譯系統

軟件系統服務性程序應用軟件二、計算機的構成★中央處理器內存儲器外存儲器外部設備主機當前113頁，總共157頁。114第三節(jié)計算機技術1.處理信息快2.處理信息準確3.應用領域廣泛4.技術競爭激烈三、計算機的特點★1.科學計算；2.實時控制；3.計算機輔助設計四、計算機的應用1.機型向兩極化發(fā)展；2.高速化；3.網絡化；4.多媒體技術廣泛應用；5.軟件技術更加重要五、計算機的發(fā)展趨勢★當前114頁，總共157頁。115第四節(jié)通信技術表情手勢語言文字（一）電報現代通信技術起源于1837年莫爾斯發(fā)明的有線電報。1838年莫爾斯發(fā)明第一臺電報機。電報發(fā)明過程★：莫爾斯對電磁鐵產生興趣，電磁鐵通電產生吸引力，失電磁性消失，電流通過導線的速度快，啟發(fā)了用電流傳輸信息的想法。（二）電話1876年貝爾發(fā)明電話，1889年第一臺自動交換機誕生。電話發(fā)明過程★：1875年偶然發(fā)現鐵片在磁鐵前振動發(fā)出聲響，并通過導線傳到遠處。啟發(fā)了貝爾靈感：人對鐵片說話聲音引起振動，鐵片后放置電磁鐵，鐵片振動引起電磁鐵線圈電流變化，電流流向遠處，遠處類似裝置發(fā)出聲音，實現面對面交流。一、通信技術發(fā)展歷程當前115頁，總共157頁。116第四節(jié)通信技術（三）無線電通信1887，赫茲證實電磁波存在，電磁能量可以超越空間傳播；1895，俄國人波波夫和馬可尼分別發(fā)明了無線電話機；1920，無線電廣播開始播音；1925，第一臺黑白電視機；1945，第一臺彩色電視機。一、通信技術發(fā)展歷程（續(xù)）當前116頁，總共157頁。117第四節(jié)通信技術電磁波，電和磁的波動過程，是向前傳播的交變電磁場。按波長或頻率來分可分為無線電波和光波兩個支系。無線電波是波長較長的那部分，100千米~0.75千米之間，分為超長波、長波、中波、短波、超短波和微波。0.75千米以下的稱為光波。（一）微波通信★頻率300MHz~300kMHz，波長1米~1毫米，處于超短波和紅外線之間。1.微波特點：具有類似光波的特性；穿透大氣層的透射性；寬頻帶特性；抗干擾能力強。2.微波通信優(yōu)點：（1）通信容量大；（2）抗干擾能力強；（3）可以采用方向性強、增益高的天線，從而減少系統的發(fā)射功率。3.微波通信不足：只能沿直線傳播，每50公里需要一個微波中繼站，可以用人造衛(wèi)星將中繼站架到空中。二、現代通信的基本方式當前117頁，總共157頁。118第四節(jié)通信技術（二）衛(wèi)星通信★衛(wèi)星通信就是以衛(wèi)星作為空中微波中繼站，來接受地面?zhèn)鞒龅奈⒉ㄐ盘枺浄糯筇幚砗笤俎D回地面，衛(wèi)星通信系統包括人造衛(wèi)星和地面站。1963.2美國第一顆同步軌道衛(wèi)星；1964.8第一顆“靜止”衛(wèi)星；1970.4中國第一顆人造衛(wèi)星。1.衛(wèi)星通信優(yōu)點：（1）通信覆蓋區(qū)域大，通信距離遠；（2）系統頻帶寬，容量大；（3）通信質量好，可靠性高；（4）衛(wèi)星通信機動靈活；（5）通信成本與距離無關。2.衛(wèi)星通信不足：（1）需要有高可靠性、長壽命的通信衛(wèi)星，需要高精尖技術支持；（2）要求地面站擁有大功率發(fā)射機和高靈敏度接受機；（3）通信有較大信號延遲；（4）每年春分和秋分會出現衛(wèi)星蝕和日凌中斷現象。二、現代通信的基本方式（續(xù)）當前118頁，總共157頁。119第四節(jié)通信技術（二）衛(wèi)星通信★二、現代通信的基本方式（續(xù)）當前119頁，總共157頁。120第四節(jié)通信技術（三）光纖通信★光纖通信就是以激光代替電流，以光纜代替電纜進行的通信。光纖（光導纖維），是能傳導光波、損耗極低的玻璃纖維。1.利用激光的原因：可見光是復合光，不是單色光，光束方向性差，光強不集中，不便于傳輸。激光方向性高，亮度高，相干性和單色性好。2.光纖通信優(yōu)勢（1）光波頻率高，頻帶更寬，比電通信有更寬的通信頻帶；（2）損耗低；（3）抗干擾；（4）雙向傳輸。3.光纖通信不足：目前的光纖通信是半光通信，即有電信號參加的光通信。（電光光電）二、現代通信的基本方式（續(xù)）當前120頁，總共157頁。121（三）光纖通信★當前121頁，總共157頁。122第四節(jié)通信技術（四）信息高速公路★1.概念：全稱國家信息基礎設施，它描述的是現代國家的信息基礎設施，就是以最新的……（P295）交互式綜合式信息網系統。2.與傳統高速公路本質的區(qū)別？★傳統高速公路等組成的網絡是物質性經濟為特征……（P295）開拓建立信息高速公路勢在必行。3.信息高速公路基礎技術（1）光纖技術；（2）同步數字序列；（3）異步轉換模式；（4）蜂窩無線電二、現代通信的基本方式（續(xù)）當前122頁，總共157頁。123第五節(jié)網絡技術網絡的概念：是把地理上分散布置的多臺計算機通過通信線路互聯構成的系統，網絡技術是通信技術和計算機技術的結合。一、家庭網絡家庭網絡是把人們生活和工作中的各個環(huán)節(jié)與電腦、網絡和信息服務功能緊密的結合起來，從而為人們的家庭生活提供各種傳統方式難以實現的服務，并以此來提高人們的生活質量。（P297）二、互聯網絡互聯網絡即Internet，是目前使用最廣、規(guī)模最大的全球網絡。當前123頁，總共157頁。124第五節(jié)網絡技術二、互聯網絡（續(xù)）（一）網絡發(fā)展歷程1969年，美國五角大樓出資建立，使用分組交換技術，internet的前身；1986年，國家科學基金資助的教育科研網絡，internet的雛形；1991年，進入商業(yè)應用，發(fā)展迅猛。（二）網絡的優(yōu)勢★1.可以快速、方便地交換信息；2.很容易實現資源共享；3.可以互動式交流；4.可以滲透到生活的方方面面；5.滲透到社會經濟活動中，促進經濟高速發(fā)展；6.促進我國改革開放步伐和政治民主。當前124頁，總共157頁。125第五節(jié)網絡技術二、互聯網絡（續(xù)）（三）網絡存在的問題★（采取什么措施防范？）1.網絡的無序給青少年帶來不利影響；2.病毒和黑客嚴重干擾網絡運行；3.網絡犯罪；4.全球化和殖民化；5.人性的異化。（四）因特網在中國的發(fā)展1993.3中國正式加入因特網，總體上我國正處于網絡發(fā)展的初級階段。當前125頁，總共157頁。126第六節(jié)展望21世紀的信息技術一、21世紀的計算機（一）生物計算機★DNA的雙螺旋結構能容納巨量信息，存儲量相當于半導體芯片的數百萬倍，一個蛋白質分子就是一個存儲體，阻抗低、能耗小、發(fā)熱量極小。1.外科芯片移植體2.DNA計算機（二）光子計算機★所謂光子計算機就是以光子代替電子，光互連代替導線互聯，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。光子計算機優(yōu)點：并行處理能力強；具有超高運算速度；信息存儲量大；抗干擾能力強；具有與人腦相似的容錯性；某一元件損壞或出錯不影響最后結果。當前126頁，總共157頁。127第六節(jié)展望21世紀的信息技術一、21世紀的計算機（續(xù)）（三）超導計算機★元件之間的互連線用零電阻或接近零電阻的不發(fā)熱或微發(fā)熱的超導器件來制作。降低能耗，消除散熱問題，運算速度高。（四）腦控計算機（五）量子計算機（六）納米計算機當前127頁，總共157頁。128第六節(jié)展望21世紀的信息技術二、虛擬現實1.概念★：虛擬現實是指通過計算機技術模擬人的視覺、觸覺、嗅覺和聽覺等，生成一個逼真的感官世界，參與者可通過手、眼、耳及身體其他部位的感覺及動作，與該感官世界進行交互。2.虛擬現實兩個特征：沉浸和交互3.虛擬現實應用于哪些領域？★娛樂場合；飛行模擬器；軍隊戰(zhàn)場仿真系統；醫(yī)學領域應用；藝術領域應用；教育領域應用等。當前128頁，總共157頁。129第六節(jié)展望21世紀的信息技術三、數字地球1.數字地球★：實際上就是信息化的地球——一個完整的“地球虛擬對照體”。它將有關地球上的每一個點的全部信息，按地球的地理坐標加以整理，然后構成一個全球信息模型。2.核心思想：一是用數字化手段統一性地處理地球問題；二是最大限度地利用信息資源。3.數字地球需要一系列技術保障★衛(wèi)星遙感技術超強技術技術巨量存儲技術高速網絡技術當前129頁，總共157頁。130第一節(jié)細胞工程第二節(jié)發(fā)酵工程第三節(jié)酶工程第四節(jié)基因工程第五節(jié)蛋白質工程第七章現代生物技術第八講生物技術，也稱生物工程，是將工程知識應用在醫(yī)學和生物學領域內的學科。當前130頁，總共157頁。131第一節(jié)細胞工程一、細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng)是細胞工程中的一項基本技術。細胞是構成生物體的基本結構單位和功能單位。細胞體外生長的兩個因素：一是營養(yǎng)，二是生長環(huán)境。（一）植物細胞的培養(yǎng)1.過程：培養(yǎng)基營養(yǎng)物質-殺菌-接種-增殖分化成愈傷組織-轉移-完整小植株。2.細胞全能性★：每個細胞都像胚胎細胞那樣，可以在體外培養(yǎng)成完整植株。3.分花粉培養(yǎng)（單倍體植株）和原生質體培養(yǎng)兩類?！锛毎こ淌侵冈诩毎蛠喖毎缴系倪z傳操作（即細胞融合、核質移植、染色體或基因移植），以及組織和細胞培養(yǎng)等方法，快速繁殖和培養(yǎng)出人們所需要的新物種的技術。細胞工程基本內容★：細胞培養(yǎng)、細胞融合、細胞重組及遺傳物質轉移等多方面的操作。當前131頁，總共157頁。132第一節(jié)細胞工程一、細胞培養(yǎng)（續(xù)）（二）動物細胞的培養(yǎng)培養(yǎng)的動物細胞大都取自動物胚胎或出生不久的幼齡的臟器組織細胞。過程：原代培養(yǎng)，獲得原代細胞，再分裂生長，進行代傳培養(yǎng)或細胞傳代，傳代后的細胞染色體仍保持二倍體狀態(tài)。二、細胞融合★細胞融合亦稱細胞雜交，就是用自然或人工方法將兩個或幾個不同種的活細胞合成一個細胞。細胞融合的結果可形成有兩種染色體和細胞質的雜種細胞。細胞融合在育種上的價值？★（P318）（一）植物細胞融合除去細胞壁，形成原生質體后才能進行融合。（二）動物細胞融合細胞融合后形成的新物種具有兩種動物的遺傳特性。當前132頁，總共157頁。133第一節(jié)細胞工程三、細胞重組細胞重組的概念★（P319），包括以下兩個方面：（一）細胞核的移植借助顯微操作手段，在顯微鏡下用微吸管將一個細胞的細胞核取出放入另一個已經除去細胞核的細胞中，讓其融合，形成一個新的具有生物活性的細胞。（二）細胞器移植研究較多的是葉綠體和線粒體的轉移。1.葉綠體的移植促進光合作用，增產目的。胞飲作用攝入。2.線粒體移植微注射、載體轉移、胞飲攝入當前133頁，總共157頁。134第一節(jié)細胞工程四、復制生命——克隆“多利”展示的事實：動物體細胞和植物一樣，也具有全能性。（一）“克隆”的含義★是英文clone的音譯，簡單地講就是一種人工誘導的無性繁殖方式，科學家把通過人工操作實現動物無性繁殖的過程叫克隆，這門生物技術叫克隆技術。（二）“多利”羊的產生蘇格蘭黑面羊的卵，去核芬多席特的乳腺細胞核移植入上述卵細胞電脈沖刺激，“組裝”細胞在試管內分裂、發(fā)育成胚胎植入母羊的子宮，孕期滿，產下“多利”當前134頁，總共157頁。135第一節(jié)細胞工程四、復制生命——克?。ɡm(xù)）（三）“克隆”羊誕生的意義★1.打破了高等動物繁殖形式的限制；2.開辟了人類更好地利用其他資源的途徑；3.克隆動物對于挽救珍稀動物、研究癌生物學、研究免疫學、研究人的壽命等都有不可估量的作用；4.也可能會破壞生態(tài)平衡，導致疾病傳播，或產生倫理危機。當前135頁，總共157頁。136第二節(jié)發(fā)酵工程一、微生物的特性微生物是對所有個體微小的單細胞和結構極為簡單的多細胞以及沒有細胞結構的低等生物的統稱，是一群生物學上進化地位較低的簡單生物。特征有：（一）種類多、分布廣（二）驚人的繁殖速度（三）吃得多、轉化快（四）易變異、適應強當前136頁，總共157頁。137第二節(jié)發(fā)酵工