自然科學(xué)概論

《自然科學(xué)概論》自然科學(xué)是一切知識(shí)的基礎(chǔ)。

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。

自然科學(xué)是人類發(fā)展史中起著進(jìn)步作用的革命力量，是社會(huì)進(jìn)步的巨大杠桿。課程的定位：《自然科學(xué)概論》是為提高學(xué)生科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)而開設(shè)的公共必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生了解科技發(fā)展的歷程、當(dāng)代高科技領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r以及科學(xué)技術(shù)發(fā)展與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人類自身發(fā)展的相互影響，理解科學(xué)技術(shù)及其發(fā)展進(jìn)程所蘊(yùn)涵的科學(xué)思想、科學(xué)精神以及科學(xué)技術(shù)的社會(huì)功能，進(jìn)而提高學(xué)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(yīng)大自然，并從中對(duì)大自然現(xiàn)象產(chǎn)生許許多多的疑問？像是時(shí)間為何是日夜交替、又為何會(huì)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(jìn)、或是更為實(shí)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(duì)大自然的現(xiàn)象就非得采取更為謹(jǐn)慎的邏輯解釋，科學(xué)于是誕生了?；煦缃y(tǒng)一體（公元前五世紀(jì)以前）自然哲學(xué)（公元前六世紀(jì)至公元十六世紀(jì)初）自然科學(xué)誕生與發(fā)展（公元十六世紀(jì)以后）自然科學(xué)迅速發(fā)展（公元十六世紀(jì)以后）一、引言二、為什么要學(xué)這門課三、這門課的性質(zhì)、內(nèi)容、特點(diǎn)四、如何完成這門課的學(xué)習(xí)1、思路2、學(xué)習(xí)要求（1）掌握基本的科學(xué)知識(shí)（2）掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)和研究方法（3）具備一定的科學(xué)素養(yǎng)（4）能夠更多地關(guān)注科學(xué)和文化的關(guān)系，樹立對(duì)科學(xué)的崇敬和對(duì)人的關(guān)懷。3、基本的教學(xué)策略（1）從問題出發(fā)，采取邏輯推導(dǎo)，進(jìn)入基礎(chǔ)理論解決問題。（2）在講解科學(xué)技術(shù)的過程中，滲入哲學(xué)方法論的精神。（3）通過科學(xué)發(fā)展的歷程，從動(dòng)態(tài)的角度加深對(duì)科學(xué)技術(shù)的理解。4、教和學(xué)的方式（1）打破文理界限，注重知識(shí)的交融人類世界物理化學(xué)生物地理社會(huì)科學(xué)其他（2）注重知識(shí)環(huán)境熏陶，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)（3）教學(xué)采取的形式以講授和小組研究學(xué)習(xí)相結(jié)合。（4）學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)方法建議（1）注意認(rèn)識(shí)和實(shí)踐的關(guān)系實(shí)踐認(rèn)識(shí)實(shí)踐（認(rèn)識(shí)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(xué)（從認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的角度）關(guān)注在人與自然的交往中，人對(duì)自然的看法到科學(xué)形成后，對(duì)科學(xué)本身的認(rèn)識(shí)。專題二、關(guān)于工程技術(shù)(從實(shí)踐的角度）（關(guān)注運(yùn)用科學(xué)理論在實(shí)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(xué)素養(yǎng)（關(guān)注國民的科學(xué)素質(zhì)）（從科學(xué)技術(shù)與教育的關(guān)系角度）專題五、關(guān)于知識(shí)經(jīng)濟(jì)從科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系角度關(guān)注科技與經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)專題六、關(guān)于生物進(jìn)化及生命科學(xué)技術(shù)。從人對(duì)生物進(jìn)化的干預(yù)角度。關(guān)注生命科學(xué)技術(shù)對(duì)解決當(dāng)代世界問題的應(yīng)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(duì)現(xiàn)代工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的運(yùn)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(dāng)代的幾類工程技術(shù)及應(yīng)用，及其對(duì)其他行業(yè)影響）專題九、關(guān)于環(huán)?？萍肌＃◤奈廴镜男纬?，危害、治理、保護(hù)的角度）（關(guān)注環(huán)境及污染治理的技術(shù)及應(yīng)用，探討保護(hù)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(shí)現(xiàn)的角度）（關(guān)注航天科技的技術(shù)及應(yīng)用、探討其如何帶動(dòng)民用工業(yè)發(fā)展）專題一、關(guān)于科學(xué)一、科學(xué)的進(jìn)步和人類自然觀的發(fā)展理論實(shí)驗(yàn)技術(shù)（一）原始時(shí)代1、原始時(shí)代的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)態(tài)的自然知識(shí)（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(xué)會(huì)的第二個(gè)技術(shù)是用火和人工取火（3）人類學(xué)會(huì)的第三種技術(shù)是植物栽培技術(shù)和動(dòng)物馴養(yǎng)技術(shù)。（4）人類學(xué)會(huì)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(yùn)輸技術(shù)。（5）人類學(xué)會(huì)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(yàn)形態(tài)的自然知識(shí)。這些在生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生并以經(jīng)驗(yàn)形態(tài)存在于技術(shù)之中的自然知識(shí)，就構(gòu)成了自然科學(xué)萌芽的最初形式。技術(shù)的發(fā)展理性的線索科學(xué)的起源科學(xué)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(duì)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(dāng)時(shí)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(xué)者開始用理性考察自然，用技術(shù)經(jīng)驗(yàn)解釋自然界的萬物，這就是古代的自然哲學(xué)，也就是古代人的樸素唯物主義的自然觀。（1）最早對(duì)自然界進(jìn)行理性考察的是米利都學(xué)派的自然哲學(xué)家。泰勒斯阿那克西曼德（2）畢達(dá)哥拉斯學(xué)派畢達(dá)哥拉斯學(xué)派雖象伊奧尼亞的哲學(xué)家一樣談?wù)撌澜绲谋驹?，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(shí)精神統(tǒng)一起來了。4、古代科學(xué)的繁榮（1）歐幾里得幾何學(xué)通過幾十個(gè)公理演繹幾何體系（2）天文學(xué)：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(jì)的宗教神學(xué)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(jìn)入了封建時(shí)代。（2）教會(huì)的神父?jìng)兤髨D利用哲學(xué)和科學(xué)為基督教教義進(jìn)行論證。這就要求把教義和哲學(xué)結(jié)合起來。（3）在漫長(zhǎng)的中世紀(jì)，在神學(xué)的自然觀的支配下，科學(xué)不可能得到發(fā)展，科學(xué)要想發(fā)展，就必須沖破宗教神學(xué)的自然觀。近代科學(xué)就是在這種斗爭(zhēng)中產(chǎn)生的。（二）近代科學(xué)革命與形而上學(xué)自然觀1、“文藝復(fù)興”與科學(xué)解放。（1）時(shí)期本質(zhì)：生產(chǎn)關(guān)系變革時(shí)期（2）宗教改革運(yùn)動(dòng)（3）地理大發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)的影響航?；顒?dòng)直接推動(dòng)：天文學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)、大地測(cè)量學(xué)的發(fā)展開闊了人們的眼界，促進(jìn)了生物學(xué)的發(fā)展2、自然科學(xué)革命（1）1543年出版的兩本著作哥白尼的《天體運(yùn)行論》維薩里的《人體的構(gòu)造》標(biāo)志著近代科學(xué)革命的開始（2）實(shí)驗(yàn)科學(xué)的興起近代科學(xué)有兩個(gè)輪子一是哥白尼的《天體運(yùn)行論》二是實(shí)驗(yàn)科學(xué)的方法近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的主要奠基人和主要代表是伽利略。近代在哲學(xué)上充當(dāng)近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)發(fā)言人的是弗朗西斯.培根3、經(jīng)典力學(xué)體系的建立哥白尼給出了一個(gè)正確的坐標(biāo)系開卜勒在第谷基礎(chǔ)提出了行星運(yùn)動(dòng)三定律伽利略奠定了動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)牛頓建立了經(jīng)典力學(xué)的基本理論體系第谷：測(cè)量數(shù)據(jù)，重要貢獻(xiàn)在天文觀測(cè)其他科學(xué)家的成就生物學(xué)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(xué)方面：波意爾提出了元素的概念，把化學(xué)變?yōu)榭茖W(xué)光學(xué)方面：惠狄斯提出光的波動(dòng)說牛頓提出光的微粒說4、近代前期科學(xué)的特點(diǎn)與形而上學(xué)自然觀的形成從學(xué)科內(nèi)容上看，力學(xué)較完善，其他科學(xué)基本上還處于收集材料的階段。（1）近代前期自然科學(xué)特點(diǎn)自然科學(xué)主要研究既成事物，還沒研究演化的問題。近代自然科學(xué)主要采取研究方法是分析解剖的方法（2）形而上學(xué)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(xué)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(xué)的主要成就及其對(duì)形而上學(xué)自然觀的沖擊（1）天文學(xué)新觀念（2）地質(zhì)學(xué)的新理論康德：星云假說賴爾的地質(zhì)漸變理論（3）物理學(xué)的新綜合第一大綜合是牛頓力學(xué)大綜合第二大綜合是熱力學(xué)大綜合第三大綜合是電磁學(xué)大綜合（4）化學(xué)的新發(fā)現(xiàn)（5）生物學(xué)上的新進(jìn)展原子、分子學(xué)說，元素周期表被發(fā)現(xiàn)細(xì)胞理論、生物進(jìn)化論2、特點(diǎn)（1）研究對(duì)象擴(kuò)大了。（2）研究方法上，學(xué)科之間，不同領(lǐng)域的綜合。（3）自然科學(xué)出現(xiàn)全面的繁榮這樣逐漸形成新時(shí)代的自然觀聯(lián)系的觀點(diǎn)，發(fā)展的觀點(diǎn)科學(xué)開始出現(xiàn)超前生產(chǎn)的勢(shì)頭（四）現(xiàn)代科學(xué)革命與辯證唯物主義自然觀的發(fā)展。1、現(xiàn)代物理學(xué)革命的過程（1）三大實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)（2）以太飄移實(shí)驗(yàn)與相對(duì)論的建立（3）黑體輻射實(shí)驗(yàn)與量子物理學(xué)的建立（X射線、放射性、電子）被發(fā)現(xiàn)邁克爾遜、莫雷實(shí)驗(yàn)2、現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展（1）20世紀(jì)以來，物理學(xué)革命外，天文學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)各領(lǐng)域也都取得了重大突破。現(xiàn)代宇宙學(xué)：相對(duì)論與宇宙結(jié)合現(xiàn)代化學(xué)：量子學(xué)與化學(xué)結(jié)合現(xiàn)代生物學(xué)：孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)遺傳與進(jìn)化論結(jié)合，產(chǎn)生綜合進(jìn)化論（2）當(dāng)代自然科學(xué)愈來愈深刻地揭示了自然界各種不同物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(xué)科，中間學(xué)科，邊緣學(xué)科，橫向?qū)W科和綜合性學(xué)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(xué)愈益走向整體化的重要趨勢(shì)和特點(diǎn)。（3）生物學(xué)革命——分子生物學(xué)的產(chǎn)生（4）系統(tǒng)科學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)革命，使經(jīng)典物理學(xué)的理論基礎(chǔ)發(fā)生了翻天覆地的變，在這種科學(xué)理的急劇變革面前，少數(shù)物理學(xué)家在物理學(xué)革命中走向了錯(cuò)誤的哲學(xué)道路。（2）“物理學(xué)”唯心主義產(chǎn)生的兩個(gè)認(rèn)識(shí)論根源。（3）由物理學(xué)和其他自然科學(xué)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(jìn)一步豐富和發(fā)展了自然辯證法的內(nèi)容。

相對(duì)論以具體的科學(xué)事實(shí)提示了空間、時(shí)間與物質(zhì)及物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)之間，空間與時(shí)間之間，質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)之間，質(zhì)量與能