科学技术史教案

1、科学技术史教案(the History of Science and Technology)人文学院魏露苓科学技术史是一门研究科学技术的历史发展及其发展规律的科学，有多方面的科学价值和社会意义。它通过研究科学技术发展的历史经验，有利于进行科学决策、科学 预测和科学管理；它通过研究科学技术发展的历史沿革， 给具体的科学技术研究以历史 启迪。一、教学的目的与要求通过本课程的学习，使学生掌握世界科技发展的总的脉络和中国科学技术在世界文明史上所处的地位及贡献。通过对重大发现、发明过程的剖析，向学生展示经验教训。通过科学家的成长道路，向学生展示伟大科学家的高尚品质和人格魅力。二、教学重点与难点重点：世界

2、科技发展的总的脉络，中国的农学、医学、天文学、数学成就难点：相对论及非欧几何的创立三、教学方法与手段以课堂讲授为主，辅以音像教材四、内容第一次课：（2课时，下同）第一章 科学技术的起源与早期发展（上古时期） 人类文明的第一道曙光：升起在非洲。（教材p9-20）（教学安排：学生在中学阶段是学过历史的，有关人类起源的问题并不陌生，只需提醒：目前学界多数人认可的观点：非洲是世界人类的故乡。如有兴趣，可上网或到图书馆查有关古脊椎动物和古人类研究的书籍、文章）农业历史：从新石器时代开始（从渔猎、采集到农耕：定居-城市、文明。提醒学生：史前研究与考古学）考古发现证明：磨光石器与驯化了的羊、狗、牛、猪共存，

3、又和原始作物共存。世界作物驯化中心：东亚、西亚、南美中国：黄河流域、长江流域：（使用图：各处出土的石制农具及碳化谷物。图片：史前长江、黄河流域的作物分布图,问：“神农氏”、“烈山氏”、“后稷”的传说，说明了什么？）第二章：文明的摇篮-四大文明古国的古代科技（上古）第一节：埃及、两河、印度的古代科技（课本第21-38页）.埃及.两河流域.印度（使用图：早期世界文明起源地：两河、埃及最早，印度的哈拉帕文化稍早于中国的夏朝。它们的古文字：埃及纸草上的象形文字、两河泥板上的楔形文字、哈拉帕印章上的象形文字）思考题：从环保的角度看上古文明的衰落第二次课：第二节：夏、商、西周时期的中国科技（21世纪BC-

4、770BC）（教材第3845页）恩格斯曾说：“没有奴隶制，就没有希腊国家，就没有希腊的艺术和科学；没有奴隶制, 就没有罗马帝国。没有希腊文化和罗马帝国所奠定的基础，也就没有现在的欧洲”o夏、商、西周时期的科技成就：.青铜时代和青铜冶铸技术：2,农业生产技术：.工业技术建筑、纺织、瓷.初期的天文与算学：夏：天干记日法周：六十甲子阴阳合历：28宿：天球黄道附近的恒星分 28组，便准确观察记录天文现象数学：十进制测绘工具：规、矩、准、绳（不如埃及）“九九乘法表”“算筹”-一套小棍作运算工具，“运筹帷幄”医学：巫、医分化，医成了科学的医。有了初步的分科：食医：营养护理；疾医：内科疡医：外、伤科兽医：兽

5、医汤液出现五行：阴阳：八卦：（补充：中国医学的起源。图：商代精美青铜器）思考题：从巫医不分到巫医分化第三次课：第三章“双璧争辉”-古典时期的世界科技第一节：春秋战国时期-中国古代科技的奠基（770-221BC）.铁器时代的到来与冶铁技术（但巴比伦铁：1500BC）.大型水利工程规模空前的发展高潮。.医学理论体系的初步建立扁鹊：黄帝内经：战国晚期、黄、岐对话、素问灵枢共18卷。一个时代医学进展的总结 性巨著。整体观：“大宇宙、小宇宙”。脏腑、经络学说与“不打开黑箱”的诊治方法战国成书的其他科技典籍：（教学安排：铁器、牛耕、水利工程：曾经出现在中学历史课本中，学生不陌生，可快讲、简单提一下即可，黄

6、帝内经成书、意义要详讲，要补充中医常识。图：都江堰。）思考题：黄帝内经在中国医学史上的地位第四次课第二节：古代希腊、罗马的科学技术（教材第46 66页）（补充：希腊史、希腊人的性格特点与气质，希腊人的“理念崇拜”与科学）希腊文化与科学；贡献：以下内容，请认真看教材（第 46-61页）米利都学派、毕达哥拉斯主义、原子论思想、托勒密、阿基米德、欧几里得 特别值得一提的几点：A,毕达哥拉斯学派的贡献B,原子论的意义C,柏拉图的数学崇拜与理念D, 亚里士多德（384- ? BC）E,马其顿亚历山大征服后F,欧几里得：几何原本G,阿里斯塔克（310BC- ?）:日心说H,阿基米德（287BC生）：浮力定

7、律、杠杆原理、螺旋提水器I,托勒密：不要与同名埃及王相混。天文学大成（至大论）、地心说（图20页）。盖伦（130BQ（补充：罗马兴衰史、罗马人的性格特点与气质。在罗马人之前的意大利境内，生活着伊特鲁里亚人，他们有灿烂的文化，对罗马文化影响至深。参考书：“失落的文明”系列中伊特鲁里亚人-意大利一支热爱生活的民族）罗马文化与科学.现行公历的直接鼻祖-儒略历.普林尼与自然史37卷，百科知识。引2000多著作，分34707条目。.技术成就通往各行省的公路网/引水道工程/神庙/竞技场/凯旋门/纪功柱/公共浴场附：美洲印第安文明A.阿兹蒂克文明：墨西哥B.玛雅文明：墨西哥、洪都拉斯、危地马拉C.印加文明：

8、D.奇布查文明：特点：山地文明/玉米文明/不知铁/不知轮和拱顶/饲养业不发达/缺乏发达的文字系统/ 传播不畅（强调：欧洲文明的三大支柱：希腊科学、罗马法律、犹太宗教。放碟：希腊、罗马）思考题：希腊科学与罗马科学的比较第五次课“西方不亮东方亮”之一：第四章：中世纪西方的科学技术（教材第 67-83页）经院哲学：“西方不亮东方亮”之二：第五章：古代阿拉伯的科学技术（第 84-101页）两个桥梁作用：地理-东西方交流；时间-古希腊与近代欧洲阿拉伯人的新创造：天文、数学、物理、医学：（补充介绍伊斯兰文化，在中古时期异军突起的、很有特色的文化）思考题：谈伊斯兰文明对世界文明的贡献第六次课“西方不亮东方亮

9、”之三：第六章：中国封建社会的科学技术（第102129页）一.农学A.秦汉（221BC-220AD）:B.魏晋南北朝（220-581 ）C.隋唐五彳t时期（581-960 ）D.宋元时期（960-1368）E.明清时期（1616-1911 ）（注意中外农业科技交流：域外作物引进：自古就有；晚清：西方农业技术逐步传入。扎根普及不易呀！）小 结（先出思考题：1,为什么达到这么高的水平？2,为什么没有过渡到近代农业？答后老师再总结）第七次课二.医学A.秦汉域外药材输入、神农本草经（上、中、下三品）张仲景（150-219 ）伤寒杂病论华佗B.魏晋南北朝（晋）王叔和脉经我国现存最早的脉学专著（晋）皇甫谧

10、针灸甲乙经我国现存最早的针灸学专著（南朝）陶弘景神农本草经集注（南朝）雷敦炮炙论C.隋唐五代（隋）巢元方诸病源候论唐新修本草-我国、世界最早的国家颁行药典（唐）孙思邈千金方（千金要方、千金翼方）藏医：四布医典，D.宋辽金元医药书籍的发展：宋开宝本草、嘉祐本草、图经本草，经史证类备急本草，寇 百变本草衍义宋洗冤录金元四大家：刘完素（1110-1200 ）金代河北河间人，“寒凉派”张从正（1156-1228 ）金代河南考城人，“攻下派”李杲（1180-1251 ）金代河北真定人，“温补派”（“补土派”）朱震亨（1281-1358 ）元代浙江义乌人“养阴派”E.明清（明）吴有性瘟疫论（明）李时珍本草

11、纲目（清）王涛任医林改错明末以来，西医传入，早期影响不大，晚清以后才有较大影响。小结：（在中外医学交流上加内容：东汉、魏晋南北朝时期和唐代引进印度医学、宋元时期引进阿拉伯医学、明末及清代引进西方近代医学）第八次课二，天文学A.秦汉西汉太初历、浑仪、浑象（天球仪）、宇宙模型（盖天、浑天、宣夜-不及古希腊） 东汉：张衡、水运浑象，另：地动仪B.魏晋南北朝回归年：太阳今年通过春分点，明年再通过春分点，二者时间问隔。恒星年：太阳今年到恒星间的一个位置，明年到同一位置，二者时间问隔。回归年比恒星年短一点-岁差。东晋虞喜发现它。C.隋唐五代平朔：按日月平均视运行来计算朔望定朔：对平朔进行月亮和太阳视运行的

12、不均匀性的修正唐，655年，平朔改定朔唐，李淳风，三辰仪黄道环用来度量太阳的位置白道环用来度量月球的位置赤道环用来度量恒星的位置唐，僧一行：发现恒星的位置与汉代相比，已有相当的变化，重做28宿距度的数据大规模的大地测量-子午线实测大衍历D.宋辽金元宋，苏颂、韩公廉：水运仪象台-世界上最早的天文钟郭守敬（1231-1316 ）授时历，圭表（4丈高表，顶设“景符”）,简仪，仰仪，海拔明清明末开始，西方天文学开始传入，徐光启，崇祯历。“钦天监”中有了洋专家。小结（问：1,为什么达到这么高水平？2,为什么没有继续发展？答后再讲）四，数学A.秦汉汉九章算术体系形成，筹算、实用。B.魏晋南北朝海岛算经（刘

13、徽，割圆术）、孙子算经（一次同余式）、夏侯阳算经、张邱建算 经、缀术（祖冲之）、五曹算经、五经算术、数术记遗-后世称“算经十 书”的若干种，成书于该阶段。“祖率” ：3.1415926-3 。 1415927之间祖H恒：球体公式A.隋唐五代王孝通辑古算经再加九章算术，整出“十部算经”。B.宋辽金元传统数学：登峰造极。宋元四大家：秦九韶（1202-1261 ）:数书九章，高次方程，一次联立同余式李冶（1192-1279 ）:测圆海镜已知直角三角形各线段，求内切圆直径。益古演段杨辉（约13世纪中叶）详解九章算法、日用算法、杨辉算法朱世杰（13-14世纪的人）四元玉鉴“隙积术”-高阶等差级数，世界第

14、一“大衍求一术-求解一次同余。500多年后，高斯（1777-1855 ）、尤拉（1707-1789 ）C.明清商业数学、珠算取代筹算。明末：几何原本传入小结：（问：为什么达到这么高水平？为什么宋元后突然中落？答后再讲）五，陶瓷、丝织、建筑-三大技术 陶瓷：商代：原始瓷出现，东汉后期：青瓷技术成熟，南北朝：南青北白青：质量由氧化铁含量决定白：主要呈色剂是氧化钙，铁含量越来越少唐：景德镇（接近现代）宋元：彩瓷技术提高（凹雕、针刺、板印、锥凿、嵌花、剪纸贴花）明清：全国近半数省份可烧，官窑最好。陶瓷：历代出口的拳头产品，“海上丝路-陶瓷之路。但：陶瓷特发达而玻璃不发 达，在古代无妨，到近现代，不利玻

15、璃仪器的诞生 -不利近代科学的发展！丝织：新石器时代晚期开始，世界最早。汉：丝绸之路，罗马皇帝看戏穿丝衣唐：以绫、锦最重要扎染（扎住不让着色的地方，下染缸）、蜡染、介质染（酸险处理不同地方,染出深浅不同）、宋元：32锭水力大纺车锦、缎、纯丝（织画）建筑：房屋：土木结构，木为框架（承重），斗拱（用于梁与柱之间，将来自房顶的压力传到柱上，而不是压在梁上。斗为斜方形、拱为弯长形）魏晋南北朝：寺院、塔隋唐：宇文恺规划兴建“大兴城”-唐代在此基础上建长安。明清：故宫、嘉峪关桥梁：隋赵州桥宋元：福建泉州洛阳桥 六：四大发明：造纸：有西汉纸出土，但粗劣、不宜书写。由东汉蔡伦改进，才能作书写材料火药：道教炼丹

16、，硝、磺、蜜三者掺和，易燃易爆。宋元：合理配方指南针：战国“司南”，北宋：磁化小铁片活字印刷：唐（雕版印刷）、宋代毕开创活字印刷术四大发明经阿拉伯传入欧洲，影响人类文明的进程，恩格斯说：“火药、指南针、印刷术-这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打 开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具。总的来说变成了科学复 兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆”但：草麻纸：中国木材纸：西方；指南针：中国盒内固定：西方；黑火药：中国TNT西方思考题：成语中的科学史信息第九次课第七章：砸碎锁链奔文明-文艺复兴与近代科学(P130-162 )欧洲真正的黑暗

17、时代：5-11世纪，后有松动。X 11世纪起，十字军东进，200年，一次次。从拜占廷、阿拉伯人手中得到希 腊文明、阿拉伯文明和中国文明和印度文明成果翻译中心出现、大学出现、资本主义经济萌芽14世纪开始，工场手工业在意大利、英国等沿海国家发展起来-第一次给近现 代科学提供了新的社会需要、新的实验手段、新的研究对象-中国无。地理大发现-开阔眼界人文主义思潮：讴歌自然、人性、理性-文艺复兴的灵魂 文艺复兴与科学起义的宣言文艺复兴是资产阶级启蒙运动，文、艺、哲、科，在人类文明、思想境界、社会条件成熟的基础上产生的。罗吉尔培根(1214-1294 )开创了新的实验风气。达芬奇：发扬了培根的实验科学传统托

18、勒密体系：宇宙球形、地在中心，在古希腊、罗马时并无神学色彩，虽然不对，但“身份”还是科学。后来教会阉割、利用，是另一回事。盖仑体系也是如此。(这一点要特别给学生解释清楚，以免受文学作品影响，误认为古希腊托勒密体系、盖仑学说就真的这么“反动”)1543,哥白尼(1473-1543 )天体运行，向宗教神学的天体观正式宣战。- 近代科学迎来了壮丽的日出。-革命。动摇了宗教神学自然观的天体观的基石。神学 后院起火。1543,维萨留斯(1514-1564 )人体结构，挑战宗教神学自然观的人体观的 基石。后也遭迫害，判死刑，后改为赴耶路撒冷谢罪，半路船翻遇难。1584,布鲁诺(1548-1600 )论无限

19、、宇宙和世界,太阳非宇宙中心，仅为太阳系 中心，太阳-恒星而已。宇宙无中心！流亡、被骗回国、8年监狱、火刑。“你们向我 宣布判决，比我听到宣判死刑更加恐惧！”1553,塞尔维特(1511-1553 )发现小循环(肺循环),即右心室-肺-左心房，被 判“活火刑”。“我相信我的言行是公正的，我不怕死！”(特别强调：文艺复兴是欧洲历史上的转折点，是中古与近代的分界线。科学确实是在与宗教的血与火的殊死搏斗中挣脱锁链，才得以前进的。布鲁诺等则是为科学而献身的勇士）思考题：文艺复兴与世界近代科学第十次课第八章：近代科学的发展（p163-184）第一节：经典物理学的建立哥白尼“日心说”第谷（1546-160

20、1 ,丹麦人）毕生、全套的天文观测资料，但非完全信仰日心说。刻卜勒（1571-1630 ,德国人）以此推导出行星运动三定律伽利略（1564-1642 ,意大利人）望远镜，“哥伦布发现新大陆，伽利略发现新 宇宙”，罗马教廷判其终身监禁。物理学跟着天文学起步了。为什么？研究需要“理想状态”，而天体正是“理想状态”-无摩擦阻力等。伽利略是天文学家又是物理学家，称“近代物理学之父”。其贡献 （P163-166 ）。他创建的一整套科学方法（实验 +物理思维+数学演绎，三者巧妙结合） 更是无价之宝。A. why-how-重大的转折，是从哲学转向科学的第一步。B.相对Tt原理-参照系C.对运动的定量描述（古

21、希腊的“万物即数”）他精心设计了让球滚下斜面的实验-可计算、可重复。结果-惯性定律、抛体运 动、机械能守恒思想构成牛顿运动三定律的重要内容。笛卡儿（1596-1650 ,法）惯性、碰撞、动量胡克（1635-1703 ,英）实验、仪器惠更斯（1629-1695 ,荷兰）摆、向心力 牛顿（1642-1727 ,英）的伟大综合（P166-170 ）:历史条件：资产阶级兴起、生产力的发展的需要、前人成就个人条件：喜欢沉思、数学出色方法：归纳+演绎，定量化、新的数学工具（微积分），推出公式“站在巨人肩上”：巨人：欧几里德、阿基米得、刻卜勒、笛卡儿（1596-1650 , 法）、胡克（1635-1703

22、,英）、惠更斯（1629-1695 ,荷兰） 胡克与牛顿同时发现万有引力定律。万有引力定律解释已有现象，预测未来事件，为天文学提供了计算方法。海王星、冥王 星都是先算出、后发现的。至今，它仍是天体力学和宇宙航行计算的基础。（需要说清楚的：“看苹果落地就想到万有引力”是后人想当然的神话！从伽利略到刻卜勒、笛卡儿，无数科学家为此做出了贡献，经典物理该成熟了，才有牛顿的伟大综合。牛顿发现万有引力之后，曾经花费大量时间精力研究化学，结果没发现什么定义之类，成果无从谈起。同是一个牛顿，为什么在物理上成了巨匠，在化学上如此“小儿科”？因为牛顿时代的化学才刚刚上道。尚无巨人为他垫脚!思考题：伽利略对近代物理

23、学的贡献第十一次课第二节：其他学科的发展-数学、光学、化学和生物学一，数学(P170-173 )笛卡儿(1596-1650 ,法)解析几何：代数十几何。费尔玛(1601-1665法)与他同 时。耐普而(1550-1671 ,英)1594,对数。别尔基(1552-1632 ,德)与他同时。微积分的创立：牛顿：力学研究的工具。莱布尼兹(1646-1716 ,德)创立微积分，并创造了比牛顿微积分更科学的符合系统微积分发明后，还有漫长道路要走。瑞士 “数学家族”(出了 11位数学家)的贡献：第一代贝努利兄弟：雅克(1654-1705 )变分法、极值问题约翰(1667-1748 )微积分系统化理论化研究

24、第二代贝努利兄弟：尼古拉(1695-1726 )丹尼尔(1700-1782 )偏微分方程-贝努里方程欧拉(1707-1783 )、哥德巴赫(1690-1764 )在微积分领域也有重大贡献。(评：理学院、工学院、经贸学院的同学要修数学，请注意数学分析中那些和微积分有关的定义和定理：科西定理、罗必塔法则、拉格郎日中值定理。牛顿、莱布尼兹同时独立发现微积分，那才是个开头，以后的道路还很漫长，200年后，它才真正在理论上完善科学征程路漫漫！)西方数学在17-18世纪(末)的两百多年里，主要是微积分建立与完善的历程。但微积分的基本概念-无穷小量该怎样表述？渐近于 0又不等于00 -第二次数学危 机。引发

25、革命，19世纪初建立了严密的思想理论基础。二，对光的本性的研究(P173-174 )几何光学：成像波动光学：干涉、衍射、偏振、测波长。光的本质？波？粒子？牛顿坚持“微粒说”，由于牛顿的地位，该说曾经占统治地位。19世纪才开始波动光学的 英雄时期。三，科学化学的建立(P174-176 )炼金术（kim）与chemistry :炼金术是伪科学，但与化学的诞生有千丝万屡的联系。中 国-阿拉伯-欧洲，硫、盐类、有些金属-认识它们的化学性质。波义尔（1627-1691英）：化学独立；实验方法；给元素下了清楚的定义。“燃素说” ：17世纪末，德国化学家贝歇尔和他的学生施塔尔创立。 可燃物中有微粒-“燃素”

26、，燃烧过程就是释放燃素的过程。随着时间的推移，人们看到它的问题。怀疑它了。寻找“燃素”、以证明“然素”的、欲推翻“燃素说”的，活跃、登台、表演：布莱克（1728-1799 ,英）煨烧石灰石，得二氧化碳-不是燃素。卡文迪许（1731-1810 ）得氢气，认为是“燃素”。卢瑟福（1749-1819 ）得氮气。席勒（1742-1786 ,瑞典）得氧气。普里斯特利（1733-1804 ） 1774,得氧气拉瓦锡（1743-1794 ,法）。拉瓦锡定量分析实验，封瓶、前后称重，等重。 1777年9 月5日燃烧通论-燃烧氧化理论诞生了！（对学生评论：燃素说最终被证明是错了，它统治近百年后被燃烧的氧化说取代

27、。其实燃素说还是有功的：科学的进步从假说开始，假说提出后，有人找证据试图维护，有人找证据试图推翻，最后不外是两个结果：证实与证伪。此二者对于科学来说，都是进步。）四，近代生物学的发展（P176-178 ）预成说渐成说英国科学家哈维（1578-1657 ）研究心脏、动脉、静脉、瓣膜血液只能朝一个方向流动。左心室容量2盎司，每小时进入主动脉的血流量2X72X60=864瑞司（244 42公斤）,三倍于人体重。1628心血运动论，（维萨留 斯之后一个半世纪）比维萨留斯更从根本上动摇了盖仑学说。动脉血怎样进入静脉？ 哈维猜想：有小血管连接。1661年，马尔比基（1628-1694 ,意）发现毛细血管，

28、 证实。（自学）第三节：科学中心的产生和转移（P178-184 ）意大利：资产阶级生产起步最早，文艺复兴策源地。但宗教法廷太残酷，科学中心转移 到相对宽松的地区。德国后来者居上，但纳粹摧残，犹太人 -科学家的中坚-逃亡 美国。德国人：严谨、自律、乐于工作。哲学大国、数学王国、化学强国，大型机组与精密仪 器世界称道。“天生的战士”。犹太人：希伯莱文明的传统。他们认为，财产能被抢，知识抢不走！这是一个伟人辈出 的民族。美国人：没有思想框框，人可自由发展。（提醒：由于生产方式、气候、历史、文化传统等因素，不同民族的性格、习惯差别很大：一所国际公寓着了火：日本人先把丈夫拉出、犹太人先把钱柜搬出、中国人

29、先把母亲背出、法国先把情人抱出。一根针落地，中国人根据落地声音去找，德国人在地上画格子，找一格划去一格。德国人的严谨、俄国人的勇猛与坚韧不拔，是很值得学习借鉴第九章：工业革命（P185-209 ）第一节：工业革命的背景 （P185-189 ）（自学：资产阶级革命、手工业发展、原始积累）思考题：谈近代科学技术中心的转移第十二次课第二节：蒸汽机的发明（P185-189 ）直接推动力：社会生产.实验科学基础：古希腊：玩具蒸汽机伽利略：思考大气压与真空1654,格里凯（1602-1686 ,德）“马德堡半球实验”大气压力实验、蒸汽压力实验、真空作用实验-实验科学基础.瓦特前的蒸汽机巴本（1647-17

30、12 ,法）蒸汽泵-近代蒸汽动力技术的第一次突破赛维利（1650-1715 ,英）蒸汽泵-近代蒸汽动力技术的第二次突破纽可门（1663-1729 ）等，第一台真正算的上是动力机的蒸汽机-近代蒸汽动力 技术的第三次突破.瓦特的贡献（23年艰难历程）分离冷凝-瓦特的第一次跃进（以免气缸一冷一热空耗能）变往复运动为旋转运动-瓦特的第二次跃进（动力，曲轴连杆，但别人抢先专利）双向装置-瓦特的第三次跃进（效率翻倍）（说明：1, “看到沸水的蒸汽顶开壶盖，想到发明蒸汽机”，不可能！蒸汽机的心脏是汽缸，先懂大气压力、蒸汽压力和真空，然后才可研究汽缸。瓦特之前，人们已研究、改进蒸汽机。瓦特也是站在巨人肩上。2

31、,由于有了蒸汽机，资本主义生产从工场手工业进步到机械化大生产，资本主义生产关系更得以巩固。诸如封建宗法意识等中世纪封建残余被蒸汽机的轮子碾得粉碎。从这个意义上来讲，蒸汽机的发明推进了社会进步。）第三节：蒸汽机时代技术的发展（P193-202 ）.工业生产迅猛发展造船菲奇（美）：首次将蒸汽机安装在船上福尔顿（1765-1815 ,美）：取消帆/改用螺旋桨/以铁板做船壳3火车马车在道轨上走，拖重三倍于普通路1759,罗比森（1739-1850 ,英）设想蒸汽机做车的动力机1759,默多克（1754-1837 ,英）第一辆蒸汽机牵引的车1814,史蒂芬逊（1781-1848 ,英）第一台有实用价值的

32、蒸汽机车。试车时还没马车快。1814-1825步步改进，成熟、推广。第四节：科学技术的体制化 （P202-209 ）（三、四自学）第十章：自然科学的全面发展及新自然观的确立（P210-239 ）第一节：自然科学的全面发展（P210-234 ）.天体演化理论（P210）2,地质进化理论（P212）（以上自学，注意一个“变”字）19世纪化学的三大发现A.科学原子论的确立（P216-217 ）:燃烧氧化理论创立后，许多元素相继发现。燃烧氧化理论不能解释所有化学反应。道尔顿（1766-1844 ,英）从1787年起，进行气体分析研究，1803年提出原子论。原子与“复杂原子（分子）”。-继燃烧氧化理论之

33、后，在理论化学中取彳#的最大进步。-化学真正奠定了科学基础，真正成为科学。从哲学的到科学的原子论-科学前进的历程！思考题：从哲学的原子论到科学的原子论-谈古希腊科学对世界近代科学的贡献第十三次课B.周期律的发现贝齐力乌斯（1779-1848 ,瑞典）创用元素符号、测原子量、发现新元素矿业发展，分光镜-利用光谱发现新元素-元素大发现数位科学家发现元素的化学性质有规律性门捷列夫（1834-1907 ,俄）1869,周期表。他聪明在于：料到有未发现的元素，为 它们预留“座位”。门捷列夫：锌与神之间有“类铝”-钱“类硼”-铳“类硅”-错布瓦普德朗（1835-1912 ,法）发现钱，多数指标与门捷列夫推

34、想的“类铝”惊人相似。只有金重差较大，门捷列夫估算的是5.9-6.0,布瓦普德朗测的是4.7。门捷列夫立刻写信祝贺他的发明，但又说比重错了，请他再测。布瓦普德朗感奇怪：我最早，他手中没有！但还是重新提纯后再测，结果是 5.96,正好在5.9-6.0 。伟人的智慧。C.合成尿素（P219-220 ）“活力论”认为：有机与无机之间的界限是不可逾越的。合成尿素，标志着“活力论” 的破产-有机化学的壮丽日出！李比希（1803-1873 ,德）马上转向有机化学。德国聚集了一批年轻化学家。凯库勒（1829-1896 ,德）苯环结构。帕金（1838-1907 ） 18岁，听别人说想合成奎宁，觉得有两种物质

35、-丙烯甲基苯胺、 重铭酸-的组成与奎宁接近，就拿这两种化学物质往一起掺，未得到奎宁，出来的是 紫色闪光粘液-苯胺紫，染花布效果好。他申请专利，办厂，23岁成了世界染料权威。 诺贝尔（1833-1898 ,瑞典）用硫酸、硝酸处理甘油时，得硝化甘油。同时发生强烈 爆炸，他差点遇难。此物太危险。桑拜恩（1798-1868）不慎搞洒了一瓶硝酸、硫酸混 合物，他用棉布围裙擦，烤围裙时起火，围裙没了。得到的是硝基纤维。诺贝尔产生了 研制安全炸药的愿望。起初，工厂炸毁、弟弟炸死。最终，他以硝化甘油+硅藻土降低灵敏度，再利用雷管、导火索引爆，制出安全炸药。赫普（1851-1915 ,德）三硝基甲苯（TNT -

36、更适合造炮弹.能量守恒和转化定律的发现（P220-227 ）蒸汽机的发明促进热现象的研究。热的测量：华伦海特（1686-1736 ,荷兰）水沸腾212度，冰水混合物32度，“华氏温标”摄尔修斯（1701-1744 ,瑞典）冰0,沸100, “摄氏温标”热的本性？有“热质说”-微粒，能转移。（强调：“热质说”于18世纪提出，主要倡导者是英国物理学家布莱克（1728-1799,认为热是微粒，一个热的物体挨着凉的物体时，凉的升温了，热的降温了，那就热质这种微粒转移到了冷的物体中。虽然它最终证明是错的，它与“燃素说” 一样，是 有功的:科学的进步从假说开始，假说提出后，有人找证据试图维护，有人找证据试

37、图推翻，最后不外是两个结果：证实与证伪。此二者对于科学来说，都是进步。）本杰明汤普森（1753-1814 ） “伦福德伯爵”实验-热质说”与“燃素说”埋在同一个坟墓里。热力学第一定律（守恒）:1842-1847问，10多位科学家各自独立提出。其中迈尔、 焦耳、玄姆霍兹最著名。成熟、发现、必然。热力学第二定律：热机效率不可能100%第二类永动机不可能热力学第三定律：绝对0度-273C不可达。（提醒：1,元素周期律周期律、能量守恒和转化定律：划时代的发现。2,注意他们的思想方法：要量化，要分析） 思考题：燃素说与热质说第十四次课.细胞学说和生物进化论的提出（P227-234 ）A.显微镜胡克（16

38、35-1703 ,英）cell 死细胞 1665列文虎克（1632-1723 ,荷兰）细胞1838,施莱登（1804-1881 ,德）（植物）细胞学说1839,施旺（1810-1882 ,德）生物学中统一的细胞学说。影响：植物学、动物学、胚胎学、生理学、病理学、解剖学巴斯德（1822-1895,法）资本家遇到酒变酸和大量蚕病死的问题，请教他。通过化验， 方知是微生物的原因。对策：55度“巴氏灭菌法”、将产完卵的蚕蛾钉在蚕卵纸上，检测每一只蛾，发现病的，蛾与卵一起烧死。发明疫苗，包括狂犬病疫苗。欧洲人平均寿命从40岁增至70岁。B.生物进化论（P229-234 ）上帝创造一切，造好就不变。“物种

39、不变论”难以动摇。眼界开阔，怀疑，进化论达尔文（1809-1882 ,英）1831年9月-1836 年10六日，随英海军“贝格尔号”远 航。航程：非洲西海岸-大西洋-巴西-美洲西海岸-新西兰、大洋州。发现：A. （1）有亲缘关系的物种分布相邻地域（2）距离增加，一物代另物（3）距离越远，差距越大B.加拉帕斯群岛距南美西海岸5-6百英里，物种有亲缘关系，但群岛内又有细 微差别。C.南美发掘哺乳动物化石，与现今该处凯跺有同又有别，凯跺与那种古生物有血 缘关系。1856年5月，物种起源动笔。1859年11月24日问世。华莱士（ 1823-1913 ,英）考察马来半岛、印尼半岛。1858论变种无限地离

40、开 原始型的倾向，与达而文观点一模一样。赫胥黎（1825-1895 ,英）人类在自然界中的位置发扬了进化论海克尔（1834-1919 ,德）胚胎的“重演论”，支持进化论甲午战争后，严复译大演论（赫胥黎进化论与伦理学），引入进化论，影响 深远。（提醒：学习达尔文“进化论”，要注意这两点：1,它本身不但有科学本身的意义，还有思想史上的意义，而且思想史上的意义大于科学本身的意义。2,在中国，它非常受推崇，因为它对近代中国思想界影响颇深， 更因为它是马克思主义理论的自然科学基础。但不能因此神化，它也面临挑战：“寒武纪生命大爆发”就挑战了进化论。由于时间关系, 不能展开，但请诸位查一下，以便有所了解）第

41、二节：辩证唯物主义自然观的确立（P234-239 ）（自学）1840年代，英国完成第一次工业革命，蒸汽机刚刚跨入鼎盛期。电机登场，推动第二次 工业革命。第H一章：电力革命 （P240-259 ）第一节：电力革命的科学基础（P240-247 ）富兰克林（1706-1790 ,美）“从上帝手中夺回雷电，从暴君手中夺回民权”。库仑（1736-1806 ）定律-定量研究安培（1775-1836 ,法）、欧姆（1787-1867 ,德）、法拉第（1791-1867 ,英） 麦克斯韦（1831-1879 ,英）以惊人的数学才能、严密的逻辑推理，推出“麦克斯韦 方程组，-物理发展中的又一里程碑。（强调：“电

42、学界的牛顿”，如果时间允许，讲一下少年才俊麦克斯韦的故事）第二节：电力革命的技术发展（P247-259 ）1）发电机1831,法拉第在实验室中做了 U形磁铁+t可摇手力B的铜盘-发电机雏型。1832,皮希克（ 18081835）手摇永磁铁式发电机1836:可供实用的发电机1844:蒸汽机带动，然后，电磁铁代替永磁铁、冉后：自激式（独立于发电机以外的电源给电磁铁供电）1867:西门子（1816-1892,德）“自馈式”2）电动机1821,法拉第：实验室内做出将电能转化成磁能和机械的装置1834,雅克比研制出可供实用的电动机。发电机、电动机均是实验室里产生的。从基础科学到应用再到技术，推进， -近

43、代科技的特点又有两个“同时性”：贝尔（1847-1922 ,美）、戈尔连（美）电话爱迪生（美）、斯旺（英）：电灯两位后者：推广工作上欠缺，所以，名气不大。电机：从实验室里诞生到用于生产，36年。（蒸汽机从实验室里诞生到用于生产，100年） 周期大大缩短。科学技术真正成了生产力。蒸汽机：工业革命的一支翅膀，电机：工业革命的又一支翅膀。附：内燃机条件：高强度、高韧性的新型钢材机械加工工艺精密化合适的内燃材料1673-1680 :设想而已1820,塞歇而（英）：实验模型1833,赖特（英）：燃烧压力直接推动活塞1860,里诺（法）：具有实用价值的内燃机1824,卡诺（法）：理想热机的热力循环（卡诺循

44、环）：定温加热、绝热膨胀、定温放热、 绝热压缩1862,德罗夏（法）：四冲程（吸收、压缩、爆发、排气）原理奥托（1832-1891,德）：煤气内燃机戴姆勒（德）：汽油机狄塞尔（1853-1913,德）柴油机本茨（18441929,德）汽车后来：轮船改用内燃机1903:美国莱特兄弟：飞机（注意：电机、柴油机的发明与应用，很好地体现了近现代科技的规律，即从理论科学到应用科学，再到技术，理论与实践两条腿走路，缺一不可。法拉第在实验室里缠线圈、搞感生电流的时候，没想到拿它去生产电机-”为科学而科学”，但最终它导致电机的产生，推动了第二次工业革命。发展到近代，长于应用、短于理论真得不行了）思考题：科学技

45、术是第一生产力-从电机、内燃机的发明及其影响谈起第十五次课第十二章：物理学革命（P260-283 ）第一节：山雨欲来风满楼 （P260-262 ）经典物理学经300年的发展，大厦完全建成。但：物理学晴朗的天空还有两朵乌云。.热辐射实验，长波符合公式，短波（紫外）不符合：波长无限小，获能无限大。-“紫 外灾难”.迈克尔逊一莫雷实验-以太否定第二节：对物质结构的探索（P262-270 ）世纪之交三大发现：1895-1897 之间. X 射线，伦琴（1845-1923 ,德）.电子：汤姆逊（1856-1940 ）.放射性：贝克勒尔（1852-1909 ,法）、居里夫人（1867-1934 ,波兰）

46、标志着物理学研究由宏观步入微观。第三节：量子力学的建立 （P270-276 ）:面对“紫外灾难”，普朗克（1858-1947 ）提出：作为经典物理基础的能量均分定理, 在黑体辐射的条件下可能不再成立。德布罗意（ 1892- ?）光既有粒子性，又有波动性。“薛定诗方程”：在量子力学中的地位，相当于经典力学中的牛顿方程。海森堡，1927年提出：“测不准关系”-微观世界的基本关系。第四节：相对论的创立 （P276-283 ）笛卡儿（1659-1650 ）认为：真空不空，有以太-光线传播的媒介。“以太否定”- 建立相对论的前奏。有以太：以太不动，物体动，绝对的运动-牛顿经典物理无以太：不会有绝对的运动

47、，只能谈论一个物体相对于另一个物体、或一个参照系相对于另一个参照系的运动-“相对性原理”。光速是物体运动最大速度，在所有惯性参 照系中不变。由于相对论效应，运动的尺子回缩短，运动的时钟会变慢（事实上未短也 未慢）。广义相对论认为：现实的有物质存在的空间不是平直的欧几里德空间，而是弯曲的黎曼 空间。地球绕太阳运动，是由于太阳的巨大能量使太阳周围的空间发生弯曲。附：非欧几何的创立欧几里德几何原本的五个公设：.两点可引一条直线.线段可以无限地作直线延长.以任何点为圆心，以任何长为半径，可以作一个圆.任何直角都相等.（见图）但第五公设，既未引用，又未证明。一代又一代人耗费毕生心血去做，未果。高斯（17

48、77-1855 ,德）18世纪末到19世纪初的一位数学巨匠。1816年，发现 第五公设根本不可证明。在欧氏几何以外，还存在着另一种几何 -非欧几何。有几个 人同时或稍后得出同样结论：1816,德，什维尔卡特1826,德，亚诺什（其父为此耗尽心血）1826,俄，罗巴切夫斯基黎曼（1826-1866 ,德）1850,创立了更加广泛的非欧几何-黎曼几何第十三章：物理学革命带来自然科学全面发展（P284-307 ）第一节：化学发展的新时代X光衍射实验：分析晶体结构，后来，DNA子结构的确定，用此实验 物质的性质，不仅取决于其化学组成，而且取决于其结构：第二节：分子生物学的诞生与发展孟德尔（1822-1

49、884 ,奥地利）1857,在修道院花园里做了著名的豌豆杂交实验。亲本：DD,高X dd ,矮子一代：Dd,dD,全高，子二代:DD,Dd,dD,高（3/4）、dd 矮（1/4）圆/皱皮、紫/白花、黄/绿子叶，均有此规律“孟德尔三定律”：第一次初步搞清遗传规律-遗传学开始成为生物学中的一个重要分 支，进而成为近代科学之林中的一门重要学科。19世纪末，人忘孟。柯伦斯（1864-1933 ,德）、丘歇马克（奥地利）、德弗里斯 （1848-1935 ,荷兰），做孟德尔实验，得孟德尔结论。他们于 1900年同时翻到故纸 堆中的孟实验报告！都认为孟应为开拓者。“同时性”轰动一时。1903:萨顿、鲍弗里提

50、出染色体学说1909：约翰森创用“基因” （gene）术语美，摩尔根学派：果蝇，经典遗传学理论1953:沃森（1928-美）、克里克（1916- 英）DN的间模型结构1961-1969 :尼伦贝格（ 1927- 美）破译遗传密码。从人到病毒，蛋白质生物合 成的密码都是一样的-生命世界的高度统一性。1955:中心法则：DNA-RNA-蛋白质（不可逆）1970:发现反转录酶，使有 RNA6 DNA勺病毒逆转方向产生DNA勺抄本！打破了中心法 则。遗传工程：有目的有计划地去改造或创造新生物物种的一种工程技术个体水平上的遗传工程：杂交育种细胞水平上的遗传工程：通过体细胞的融合来改造生物染色体水平上的遗

51、传工程：使细胞核里的染色体增、减，或引入另一种生物的部分染色 体基因水平上的遗传工程：从人工合成基因开始，用“工具酶”来“剪切”、“连接 DNA分子，改造原有生物物种的遗传特性，或创造出新的生命类型。另有一事值得一提：1928年，弗莱明（英）研究葡萄球菌，不料培养基长出了青霉，青霉周围的葡萄球菌死 亡，挑掉青霉后，培养基仍有杀菌作用。他认识到：青霉的代谢物有杀菌作用。1943:第一次用于临床，此后，诸多“霉素”问世。（强调两点：1,孟德尔的发现被搁置近 30年，后来3人同时独立重新发现。为什么？ 孟德尔提出的遗传理论，是说明植物含有保持亲本性状的物质-遗传物质（后称基因）， 而那个时代，达尔文

52、的进化论呼声甚高，到处都是“进化”、“变异”，而生物保持原来性 状的这一面，提得“不是时候”。三十年过后，那三人同时独立发现这一规律，又重新发 现孟德尔实验，这说明遗传理论该成熟了。 2,青霉素发现的偶然与必然：培养基长霉了， 一般人不是抛掉拉倒就是挑出霉后再用。弗莱明看到后动起了脑子，又勤于观察、刨根 问底似地把事情弄清，结果“赚” 了个重大发现。如果没有弗莱明那样的素质，看到发 霉的培养基也发现不了青霉素！）第十六次课第三节：天文学的新发展（P295-302 ）望远镜：光学望远镜-靠可见光射电望远镜-靠肉眼不可见的电磁波（象雷达）恒星演化：冷星云-恒星（热核反应）-白矮星/中子星/黑洞“黑

53、洞”：密度极大，引力极大，吸进周围所有物质，光线射上去反射不回-“黑”“红移”：河外星系正在渐渐离我们而去。测：其光波变长（向红光靠近）。工具：相对论第四节：现代地学的发展（P302-307 ） 大陆漂移说、海底扩张说、板块构造学说 工具：地磁测量、海洋地质第十四章：新技术革命（P308-328 ）（自学）信息技术、生物工程、新材料、新能源、空间技术、海洋工程第十五章：系统科学的兴起及其影响（P329-348 ）（自学）系统论（贝塔朗菲）：运用数学工具，使系统的规划和运用达到最优化的一门科学（1932-1934 ）。“曼哈顿计划”-造原子弹、1969阿波罗登月。控制论（维纳）：研究机器、生命和

54、社会中控制和通讯的一般规律的科学。计算机、空间技术使它进入新阶段。（1948）信息论（中农）：应用数理统计方法来研究信息处理和信息传递的科学。（ 1948）通讯系统、控制系统中信息传递的共同规律，提高信息传输系统的可靠性和有效性。第十六章：现代科学技术的发展趋势（P350-371 ）（自学）“同时性” 一览表：牛顿/胡克：万有引力牛顿/莱布尼兹：微积分笛卡儿/费尔玛：解析几何耐普尔/别尔基：对数高斯/什维尔卡特/亚诺什/罗巴切夫斯基：非欧几何达尔文/华莱士：进化论柯伦斯/丘歇马克/德弗里斯：重新发现孟德尔定律爱迪生/斯旺：电灯贝尔/戈尔连：电话当客观条件成熟时，相应的自然规律一定会被发现。发现是必然，由谁发现是偶然。热力学第一定律（守恒）:1842-1847问，10多位科学家各自独立提出。其中迈尔、