自然科学概论

自然科学概论第一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三课程的定位：《自然科学概论》是为提高学生科学技术素养而开设的公共必修课。通过本课程的学习，能使学生了解科技发展的历程、当代高科技领域的发展状况以及科学技术发展与社会、经济和人类自身发展的相互影响，理解科学技术及其发展进程所蕴涵的科学思想、科学精神以及科学技术的社会功能，进而提高学生的科技素养。

第二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三

人类是好奇的物种！自古以來為了自身的生命延续，人类不断地观察大自然、顺应大自然，并从中对大自然现象产生许许多多的疑问？像是时间为何是日夜交替、又为何会有四季的循环替换等等...在解释这些为什么的过程中，人类的祖先创造出许多精彩的神话传说。然而或许是好奇心的探究、或是观察的不断精进、或是更为实际迫切的生存压力，迫使人類不能再以美丽传说为满足，于是对大自然的现象就非得采取更为谨慎的逻辑解释，科学于是诞生了。混沌统一体（公元前五世纪以前）自然哲学（公元前六世纪至公元十六世纪初）自然科学诞生与发展（公元十六世纪以后）自然科学迅速发展（公元十六世纪以后）第三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三第四页，共六十六页，编辑于2023年，星期三一、引言二、为什么要学这门课三、这门课的性质、内容、特点四、如何完成这门课的学习1、思路第五页，共六十六页，编辑于2023年，星期三2、学习要求（1）掌握基本的科学知识（2）掌握科学的学习和研究方法（3）具备一定的科学素养（4）能够更多地关注科学和文化的关系，树立对科学的崇敬和对人的关怀。第六页，共六十六页，编辑于2023年，星期三3、基本的教学策略（1）从问题出发，采取逻辑推导，进入基础理论解决问题。（2）在讲解科学技术的过程中，渗入哲学方法论的精神。（3）通过科学发展的历程，从动态的角度加深对科学技术的理解。第七页，共六十六页，编辑于2023年，星期三4、教和学的方式（1）打破文理界限，注重知识的交融人类世界物理化学生物地理社会科学其他第八页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）注重知识环境熏陶，注重学生的自主学习（3）教学采取的形式以讲授和小组研究学习相结合。（4）学习的方式阅读教材，小组讨论，查询资料，上网浏览，整理提炼等。第九页，共六十六页，编辑于2023年，星期三5、学习方法建议（1）注意认识和实践的关系实践认识实践（认识纯化为理论）第十页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）注意从多角度来观察同一问题第十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（3）重视方法论的变化第十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三五、本课程所讲专题专题一、关于科学（从认识自然规律的角度）关注在人与自然的交往中，人对自然的看法到科学形成后，对科学本身的认识。第十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题二、关于工程技术(从实践的角度）（关注运用科学理论在实践中解决问题的技术）第十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题三、关于可持续发展（关注人与自然的合谐）（从人的短期需求与最终需求的关系角度）第十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题四、关于科学素养（关注国民的科学素质）（从科学技术与教育的关系角度）第十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题五、关于知识经济从科学技术与经济的关系角度关注科技与经济的推动第十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题六、关于生物进化及生命科学技术。从人对生物进化的干预角度。关注生命科学技术对解决当代世界问题的应用第十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题七、关于新材料技术（从材料的分子结构到功能的角度）（关注新型材料对现代工业、信息产业的运用、影响）第十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题八、关于工程技术（从解决问题的角度）（关注当代的几类工程技术及应用，及其对其他行业影响）第二十页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题九、关于环保科技。（从污染的形成，危害、治理、保护的角度）（关注环境及污染治理的技术及应用，探讨保护环境的措施。）第二十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题十、关于航天科技（从理论原理到技术实现的角度）（关注航天科技的技术及应用、探讨其如何带动民用工业发展）第二十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三专题一、关于科学第二十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三一、科学的进步和人类自然观的发展理论实验技术第二十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（一）原始时代1、原始时代的技术与经验态的自然知识（1）最初的技术是在一百乃至二百万年以前产生的用“以石击石”的方法制造石器的技术（2）人类学会的第二个技术是用火和人工取火第二十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（3）人类学会的第三种技术是植物栽培技术和动物驯养技术。（4）人类学会的第四方面的技术是制陶技术、纺织技术、建筑技术和运输技术。（5）人类学会的第五种技术是文字的发明。第二十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期三随着这些技术的产生和发展，人类也就积累着越来越多的经验形态的自然知识。第二十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期三这些在生产实践中产生并以经验形态存在于技术之中的自然知识，就构成了自然科学萌芽的最初形式。第二十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期三技术的发展理性的线索科学的起源科学起源的两种线索理性思维感性思维（在解释自然的过程中）第二十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期三2、对自然的敬畏和原始的宗教自然观第三十页，共六十六页，编辑于2023年，星期三原始自然观：拟人化万物有灵论第三十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三3、古代朴素的唯物主义自然观木火土金水（肝）（心）（脾）（肺）（肾）第三十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三当时古巴比伦和古埃及的文明成了后来希腊文明的源泉第三十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三在这种条件下，一些自然学者开始用理性考察自然，用技术经验解释自然界的万物，这就是古代的自然哲学，也就是古代人的朴素唯物主义的自然观。第三十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（1）最早对自然界进行理性考察的是米利都学派的自然哲学家。泰勒斯阿那克西曼德第三十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派虽象伊奥尼亚的哲学家一样谈论世界的本源，但他们不把世界的本源看作是具体的物质，而看作是抽象的“数”第三十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期三苏格拉底：辨证法：“接生术”苏格拉底讽刺第三十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期三柏拉图亚里士多德（集大成者）将理性精神和求实精神统一起来了。第三十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期三4、古代科学的繁荣（1）欧几里得几何学通过几十个公理演绎几何体系第三十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）天文学：阿利斯塔克已早在哥白尼一千八百年前提出了太阳中心说第四十页，共六十六页，编辑于2023年，星期三5、基督教的兴起与中世纪的宗教神学自然观（1）历史背景公元前334年到公元前30年，马其顿王亚历山大征服许多国家，建立了地跨欧、亚、非的亚历山大帝国。第四十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三在巴勒斯坦地区，人们受到压迫，希望救世主来拯救他们。第四十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三日耳曼骑兵扫光了其他文明，仅留了基督教。到公元476年，西罗马帝国灭亡，从此西欧进入了封建时代。（2）教会的神父们企图利用哲学和科学为基督教教义进行论证。这就要求把教义和哲学结合起来。第四十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（3）在漫长的中世纪，在神学的自然观的支配下，科学不可能得到发展，科学要想发展，就必须冲破宗教神学的自然观。近代科学就是在这种斗争中产生的。第四十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（二）近代科学革命与形而上学自然观1、“文艺复兴”与科学解放。（1）时期本质：生产关系变革时期（2）宗教改革运动（3）地理大发现对科学的影响第四十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期三航海活动直接推动：天文学、力学、数学、大地测量学的发展开阔了人们的眼界，促进了生物学的发展第四十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期三2、自然科学革命（1）1543年出版的两本著作哥白尼的《天体运行论》维萨里的《人体的构造》标志着近代科学革命的开始第四十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）实验科学的兴起近代科学有两个轮子一是哥白尼的《天体运行论》二是实验科学的方法第四十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期三近代实验科学的主要奠基人和主要代表是伽利略。近代在哲学上充当近代实验科学发言人的是弗朗西斯.培根第四十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期三3、经典力学体系的建立哥白尼给出了一个正确的坐标系开卜勒在第谷基础提出了行星运动三定律伽利略奠定了动力学基础牛顿建立了经典力学的基本理论体系第谷：测量数据，重要贡献在天文观测第五十页，共六十六页，编辑于2023年，星期三其他科学家的成就生物学方面：哈维发现了血液循环理论维萨里出版《人体的构造》林耐：提出系统分类思想（纲、目、科、属、种）第五十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三化学方面：波意尔提出了元素的概念，把化学变为科学光学方面：惠狄斯提出光的波动说牛顿提出光的微粒说第五十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三4、近代前期科学的特点与形而上学自然观的形成从学科内容上看，力学较完善，其他科学基本上还处于收集材料的阶段。（1）近代前期自然科学特点自然科学主要研究既成事物，还没研究演化的问题。近代自然科学主要采取研究方法是分析解剖的方法第五十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）形而上学自然观的形成及其作用上述研究方法久而久之，最终发展成为一种固定的、普遍的思维形式，即注意局部，不注意整体。第五十四页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（三）近代自然科学的全面发展与辩证唯物主义自然观的产生。1、近代后期科学的主要成就及其对形而上学自然观的冲击（1）天文学新观念（2）地质学的新理论康德：星云假说赖尔的地质渐变理论第五十五页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（3）物理学的新综合第一大综合是牛顿力学大综合第二大综合是热力学大综合第三大综合是电磁学大综合（4）化学的新发现（5）生物学上的新进展原子、分子学说，元素周期表被发现细胞理论、生物进化论第五十六页，共六十六页，编辑于2023年，星期三2、特点（1）研究对象扩大了。（2）研究方法上，学科之间，不同领域的综合。（3）自然科学出现全面的繁荣这样逐渐形成新时代的自然观联系的观点，发展的观点科学开始出现超前生产的势头第五十七页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（四）现代科学革命与辩证唯物主义自然观的发展。1、现代物理学革命的过程（1）三大实验发现（2）以太飘移实验与相对论的建立（3）黑体辐射实验与量子物理学的建立（X射线、放射性、电子）被发现迈克尔逊、莫雷实验第五十八页，共六十六页，编辑于2023年，星期三2、现代自然科学的发展（1）20世纪以来，物理学革命外，天文学、化学、生物学、地质学各领域也都取得了重大突破。现代宇宙学：相对论与宇宙结合现代化学：量子学与化学结合现代生物学：孟德尔遗传实验遗传与进化论结合，产生综合进化论第五十九页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）当代自然科学愈来愈深刻地揭示了自然界各种不同物质运动形式之间互相转化和统一性。发现了前所未知的新的自然现象和自然界有规律的联系，从而产生了一大批分支学科，中间学科，边缘学科，横向学科和综合性学科，这种高度分化和高度综合的发展，显示了现代自然科学愈益走向整体化的重要趋势和特点。第六十页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（3）生物学革命——分子生物学的产生（4）系统科学的产生与发展第一是研究生命系统客体的理论生物学中产生的一般系统论。第二是从研究人工技术系统客体的技术科学中所产生的控制论、信息论和系统工程等第三是从研究非生物界物理系统客体的物理学中所产生的非平衡理论。第六十一页，共六十六页，编辑于2023年，星期三3、辩证唯物主义自然观的发展（1）物理学革命，使经典物理学的理论基础发生了翻天覆地的变，在这种科学理的急剧变革面前，少数物理学家在物理学革命中走向了错误的哲学道路。第六十二页，共六十六页，编辑于2023年，星期三（2）“物理学”唯心主义产生的两个认识论根源。（3）由物理学和其他自然科学革命、技术革命所提供的极为丰富的、新鲜的材料，雄辩地证明了辩证唯物主义自然观的正确性，而且进一步丰富和发展了自然辩证法的内容。第六十三页，共六十六页，编辑于2023年，星期三相对论以具体的科学事实提示了空间、时间与物质及物质的运动之间，空间与时间之间，质量与运动之间，质量与能量之间