《大学美育》 课件 第6章 科技美

大学美育高等职业院校通识教育系列教材第六章科技美1.了解科技与美，认识科技之美的表现2.感受古代科技、现代科技和未来科技的闪光之处3.理解科技之美，反思科技之美1.搜索资料，了解我国古代科技发展及成果2.分小组讨论现代科技的作用，畅想未来科技的意义认识科学、热爱科学、崇尚科学，弘扬科学精神，为国家创新驱动发展战略的实施注入新力量

知识与技能

过程与方法

情感态度与价值观目录Contents一、科技与美二、科技发展三、对科技的人文反思科学之美首先体现为科学知识之美。科学探明了大千世界，世界经由科学解释，由杂乱到整齐，由无序到有序，随着科学的发展，人们对世界的运行规律的认识和掌握更加深入。科学知识1科学之美还表现为科学精神之美。在科学家们不断坚持科学研究，以求得到正确结论的过程中，总能让人们看到伟大的科学精神。“求真理”，是科学的目标，是科学的灵魂和光芒所在。科学精神2科学之美还是方法之美。在古今中外的科学研究中，科学家们常常能够通过一些严谨又奇妙的方法，得出结论或实现突破。这些高明的科学方法闪烁着人类智慧的光芒，也为今天的人们思考问题、解决问题提供了指导和参考。科学方法3科学之美技术之美在现代制造业出现之前，人们很难想象，能够存在成百上千件几乎完全相同的物品。而在今天，标准化的产品在高度自动化的生产线中源源不断地诞生。标准化的生产保证了产品质量，促进了生产流程规范化，使大规模生产成为可能。依靠标准化生产，现代制造技术为社会源源不断地提供了价廉质优的工业品，成就了我们丰富的生活。制造技术01技术之美工程技术可能是现代技术中对现实世界改造幅度最大、最明显的技术。依靠先进的工程技术，人们可以堆土成山、掘池为湖、填海造陆，也可以架桥梁、凿隧道、起高楼。工程技术使人类拥有了超越自然的伟力，能够改造自然，更好地打造宜居家园。工程技术02技术之美谭铁牛院士认为“人工智能”是研究开发能够模拟、延伸、扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能的研究目的是促使智能机器会听、会看、会说、会思考、会学习、会行动。人工智能技术03产品之美人们常说“科技改变生活”，这在很多时候都是通过具体的科技产品来实现的。我国古代制造的丝绸、瓷器，世界闻名，精良的瓷器和精美的丝绸正是我国古代的科技产品。现如今，产品依然是科技的造物，各种科技造物汇聚了人的智慧、理想、需求、意趣，为人所创造，也服务于人。在造物之时，人们会将自己的理念、追求、审美都融入其中，由此诞生了种种精妙的设计，让平平无奇的产品变得美不胜收。这些产品不仅有与众不同的外观，还让人用得舒服、用得顺手，兼具实用性和美观性，具备适用性与易用性。人工智能技术03目录Contents一、科技与美二、科技发展三、对科技的人文反思古代科技科学和工业革命未在近代中国发生，并不能抹去中国古代科技对世界文明发展做出的巨大贡献。从本质上来说，中华民族的文明是“务实”的文明，中国古代科技成果大多都是人们在劳动实践中不断总结、创造的。因此，中国古代科技所创造的成果都是务实的、实用的、以人为本的。河姆渡文明半坡文明李约瑟《中国科学技术史》——中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献。以人为本的设计01古代科技务实是自中国农耕文化中形成的一种民族精神，要求人们不语“怪、力、乱、神”，而是聚焦社会生活，这其实就是以人为中心，注重人的生命与价值这种以人为本的思想的体现。务实造纸活字印刷司南火药古代科技我国古代属于农耕文明，农业在社会生产中占据着重要地位，因而关于农业的科技发明可以说屡见不鲜。在古代，我国最先栽培了粮食作物——水稻，豆类作物——大豆，果树作物——柑橘，三大饮料作物之一——茶。领先世界的技术02在农业生产工具方面，古人发明了锄头、犁、耙等工具，创新了土地耕作方法，提高了农业生产效率。其中，发明于汉代，用于清选粮食的风扇车（也称扇车）在经不断改进、完善后，于18世纪传入欧洲，填补了欧洲没有将谷粒与糠秕分离的机械的空白。农业古代科技我国古人观测天文的历史可以追溯到商朝，距今3000多年的商朝甲骨卜辞中就有关于日食、月食的确切记录。公元前1057年，我国已有对于哈雷彗星的观测记录；公元前4世纪，我国已有关于太阳黑子的记录。这些历代所积累的天文观测知识，为后来的天文学家们提供了重要的参考。汉代天文学家耿寿昌、贾逵等发明了以赤道为坐标系的天文观测仪器，其被称为浑仪或浑天仪。725年，唐代天文学家一行（张遂）与梁令瓒在浑天仪和浑象的基础上，制成“浑天铜仪”。1092年，宋代天文学家苏颂制造了更先进的水运仪象台。被誉为世界上最早的天文钟，其原理于两个世纪后传入欧洲，推动机械钟在西方的发展。天文古代科技我国首次实现“量子计算优越性”的量子计算原型机名为“九章”，其名来源于我国古代著名的数学专著《九章算术》。国际上超导量子比特数目最多的可编程超导量子计算原型机名为“祖冲之号”，其名来源于我国古代著名的数学家祖冲之。早在先秦时期，我国已经有了完整的十进制系统。商朝甲骨文有一至九、十、百、千、万共13个数字符号。用于十进位值制记数的则是算筹记数法，《老子》中载“善数不用筹策”，指数学能力强的人不需使用算筹来计算。数学古代科技《周髀算经》，商高定理，勾股定理。三国时期，数学家赵爽对勾股定理进行详注。《九章算术》，记载了四则运算、比例算法、面积和体积算法、利用勾股定理进行测量、开平方和开立方、求解一般一元二次方程、联立一次方程解法、正负数的加减法运算法则等众多数学知识。三国时期的数学家刘徽在《九章算术注》中记载的割圆术是当时世界上最严谨简洁的算法，魏晋南北朝时期的数学家祖冲之用割圆术，将圆周率精确到3.1415926。古代科技隋唐时，国子监算学科将“算经十书”——《周髀算经》《九章算术》《海岛算经》《五曹算经》《孙子算经》《夏侯阳算经》《张丘建算经》《五经算术》《缉古算经》《缀术》列为教科书。宋元时期，秦九韶、杨辉、李治、朱世杰四大杰出数学家将数学发展推至了全盛。明清八股取士的科举制度大幅削减了数学的内容。我国古代数学古代科技春秋战国时期，李冰修建都江堰采用“正面取水，侧面排沙”的方法，这说明其已经具备测河水流量、了解泥沙规律等水力学知识。《吕氏春秋》中记载“磁石召铁”，说明人们已经发现了磁石指南北的性质，并因此制成了世界上最早的指南工具——司南。先秦哲学家墨翟及其墨家在《墨经》中记述了大量力学与光学的知识，探讨了力、惯性、浮力与平衡等原理，研究了杠杆、滑轮、轮轴、斜面等装置省力的原因，指出了光的直线传播和反射规律，以及小孔、平面镜、凹面镜和凸面镜的成像情况，还观察了温度与火色的关系。《周礼·考工记》也论述了力学、声学的知识，记载了滚动摩擦、斜面运动、惯性现象、抛物轨道、水的浮力、材料强度以及钟、鼓、磬的发音、频率、音色、响度、形状。物理古代科技东汉时，王充在《论衡》中指出声音由振动产生，通过空气传播，并阐述了“顿牟掇芥”（摩擦起电）的现象。东汉科学家张衡利用惯性的原理设计制造了候风地动仪，提出“近天则迟，远天则速”的行星运动规律。《尚书纬·考灵曜》中记载：“地恒动不止，而人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行不觉也。”这生动地描述了机械运动的相对性原理。汉代利用水力鼓风冶铁，晋代利用水力汲水、磨粉、舂米。唐代进行了世界上第一次子午线的实际测量，还将风力分为8个等级，指出了雷与电的关系。宋代沈括的《梦溪笔谈》被称为“中国科学史上的坐标”，其研究了声音的共振现象、针孔成像与凹面镜和凸面镜成像规律，说明了焦点、焦距、正倒像等问题，研究了人工磁化方法，指出了磁场的磁偏角，讨论了指南针的装置方法。古代科技瓷器是我国对人类文明的精美献礼，我国有数千年的制瓷史，我国产出的瓷器可谓举世无双，与之相关的科技成就更是首屈一指。经过采石、练泥、拉坯、修坯、绘画、上釉、装匣、窑烧一系列工序，将岩石、泥土变成精美细腻的瓷器，这一过程蕴含着我国古代劳动人民无数的智慧和心血。制瓷为了烧制出更精美的陶器，人类尝试控制温度，这为青铜、钢铁的冶炼提供了条件。商朝时，铜炉内的温度已经可以达到1200摄氏度。西周时冶炼生铁，春秋战国时冶炼熟铁，汉代时人们已经掌握炼钢的方法。东汉时，铸铁脱碳制钢工艺和炒钢技术尤为突出。魏晋南北朝时期出现了技术更为先进的灌钢法。宋明时，灌钢法不断发展，使得冶炼效率进一步提高。冶炼制造古代科技丝织是以蚕丝或化学纤维长丝作经、纬，织制出丝织物的工艺过程。河南荥阳青台村仰韶文化遗址出土的丝织物残片，是目前发现最早的丝织物。商朝时，缫丝技术已经相当成熟，唐代出现了手摇缫丝车，宋代则出现了较为复杂的脚踏缎车，宋人还总结出了缫丝时煮茧温度的控制方法——冷盆法。丝织新石器时代，出现独木舟和筏。先秦时期，出现竹筏、木筏、独木舟、木板船。西汉时，开辟海上丝绸之路。唐代后期，海上丝绸之路经南海、西亚和东非，跨越欧、亚、非三大洲。魏晋南北朝时期，出现水密舱壁。明代时，我国古代造船业发展到顶峰，正是造船技术的发展，才促成了郑和七下西洋的壮举。造船当然，除了上述制造技术之外，中国古代的印刷、造纸、罗盘等技术也领先世界，为人类文明的发展做出了重大贡献。古代科技春秋战国时期的扁鹊被奉为“脉学之宗”，他奠定了中医学切脉诊断的方法，开启中医学的先河。华佗、董奉、张仲景并称为“建安三神医”，华佗不仅擅长外科手术，发明了麻沸散，还创编了强身健体的导引之术“五禽戏”。张仲景创编的《伤寒杂病论》是后世中医学的重要经典。“药王”孙思邈的著作《千金方》是我国历史上第一部临床医学百科全书。明代李时珍的著作《本草纲目》记载药物1800多种，方剂1万多个，全面总结了16世纪以前的我国医药学，被誉为“东方医药巨典”。南宋宋慈编写的《洗冤集录》非常接近今天的法医学教科书，且早于欧洲最早的法医学专著《报告的编写及尸体防腐》两个多世纪。医药古代科技每一个文明都催生了独具特色的建造技术和建造艺术，在古代，中国不仅孕育了中国式的民居、庙堂建筑，在水利设施、道路桥梁、防御工事等的建造方面也展现出非凡的风采。先秦时期，秦国蜀郡太守李冰主持兴建的都江堰“深淘滩、低作堰”，将岷江水引入成都平原腹地。都江堰以最少的工程设施实现分水、引水、排洪、排沙等多方面的工程效益。军事工程——长城，东西绵延8000多千米。京杭大运河是最古老的运河之一，也是世界上最长的人工河流。隋代的赵州桥、唐代的蒲津浮桥、宋代的卓筒井，其高超的技术在当时的世界让人难以望其项背。建造现代科技人类最早利用的能源是火能。汉代，人们发现煤矿，以煤为动力进行冶铁。1世纪，人们发现石油。晋代《博物志》有古代四川地区人民用火井煮盐的记载，古代四川地区人民将盐井叫火井，火井同时也是天然气井。18世纪以后，人们开始大规模开采、利用化石能源，如煤炭、石油、天然气等，为工业化和城市化提供动力。为应对化石能源危机，人们开始开发利用可再生能源，如风能、太阳能、水电、生物质能。随着环境保护和气候变化等问题的日益凸显，人们探索新兴能源，如氢能、地热能、核能等的脚步依然不会停歇。能源科技01现代科技战国时期发明了风筝、在三国时期发明了孔明灯、在晋代发明了竹蜻蜓、在宋代发明了火箭，它们是人类早期对重物升空的尝试。文艺复兴时期，达·芬奇在札记中记载了自己对于飞行的设想，绘制了直升机、降落伞、飞机的草图。达·芬奇手稿中的直升机航空航天技术02现代科技1783年，法国的蒙格菲兄弟成功完成了载人热气球试验。1851年，法国的吉法尔在气球上安装蒸汽机，由其推动螺旋桨，制造出第一艘可操纵的飞艇。1903年，莱特兄弟制造了第一架飞机。莱特兄弟试飞现代科技俄罗斯的齐奥尔可夫斯基提出了利用火箭克服地球引力飞入太空的设想。德国最早在星际航行领域发展，并于1942年成功发射了第一枚运用液体燃料的军用导弹。1957年，苏联成功发射了第一颗人造卫星。1969年，美国的阿波罗11号将3位宇航员送上了月球轨道。1970年4月24日，我国成功发射了“东方红一号”卫星。2003年10月15日，“神舟五号”载人飞船升空。2007年10月24日，“嫦娥一号”成功奔月。此后，“神舟”问天，“嫦娥”奔月，“祝融”探火，“羲和”逐日，“天宫”架桥，“北斗”指路，我国航天技术不断取得突破。现代科技印刷术的发明，是人类经历的第三次信息革命印刷术的发明人类的第四次信息革命，是19世纪中叶电报、电话、广播、电视的发明、普及和应用电报、电话、广播、电视的发明在20世纪爆发的第五次信息革命中，计算机诞生，它将人类带入了多元、丰富、前所未有的信息社会。计算机诞生语言的使用，是人类经历的第一次信息革命语言的使用文字的创造，是人类经历的第二次信息革命文字的创造信息技术信息技术03现代科技1916年，爱因斯坦在研究光的辐射时，提出了一种受激辐射的概念，奠定了激光的理论基础。1960年，美国科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类获得的第一束激光。同年，梅曼发明了第一台激光器，将激光引入实用领域。1961年，中国第一台激光器研制成功。激光是原子受激辐射产生的光，是20世纪以来继核能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。激光的应用范围非常广泛，特种加工、精密检测、医疗、制药、通信、军事、娱乐等各个领域都可以看到激光应用的痕迹。激光技术04现代科技生物科技本质上是利用“生物体系（含动物、植物及微生物）”加工人类所需要的各种产品的一种科技，是21世纪技术革命的核心内容。用发酵技术酿（石器时代）、制作豆腐、酱醋（商朝）、种植痘苗预防天花（明代）。1676年，荷兰人制成显微镜并用它观察到了微生物。20世纪70年代，DNA重组技术诞生，DNA体外重组的实现标志着生物科技的核心技工程技术诞生，生物科技进入了新的发展时代。生物科技05现代科技从二氧化碳到淀粉的人工合成、脊椎动物从水生到陆生演化的遗传创新机制、异源四倍体野生稻快速从头驯化、揭开鸟类长距离迁徙之谜、中晚期鼻咽癌疗效的高效低毒治疗新模式等，都是我国在生物科技领域取得的重大科技成果。我国生物科技发展成果现代科技纳米技术是在纳米尺度上研究和利用物质的特性与相互作用的多学科交叉的技术，其最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的特性制造出具有特定功能的产品。1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字，使我国在国际纳米科技领域占据一席之地。纳米科技以物理、化学的微观研究理论为基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手段，实现现代科学和现代技术的交叉融合，是21世纪新工业革命的主导技术，在纳米材料、微电子和计算机、环境和能源、纳米医学、纳米生物、航天航空等各个领域得到广泛应用。多年来，我国纳米科技创新成果丰硕，在长续航动力锂电池、纳米绿色印刷、纳米催化、健康诊疗及饮用水处理等产业领域形成了一系列纳米核心技术创新，还成功实现纳米尺度的光操控。纳米科技06未来科技人们实现了让机器说话、让机器服务、让机器制造，但机器仍然无法有效地进行思考。类脑智能，就是人工智能的终极目标。人们希望人工智能可以像《流浪地球》中的“MOSS”一样，自己观察、记录、预测并做出决定。我国“十四五”规划也将类脑智能放在未来产业发展的重要位置。类脑智能以类脑芯片、基础软件与类脑计算系统、脑机接口、类脑神经架构与硬件系统等技术为基础，具有通用人工智能、类脑多模态感知与信息处理等技术优势与特征。我国在部分类脑智能方向已有突破，在部分领域甚至形成领先优势，例如中科寒武纪科技股份有限公司研发了“寒武纪”类脑智能芯片，清华大学类脑计算研究中心研制出类脑计算芯片“天机芯”。。我/国/类/脑/智/能/发/展类脑智能01未来科技量子信息领域是量子物理与信息科学相结合的领域，是新科技革命引领方向与技术竞争的制高点。党的二十大报告就指出，我国已经在量子信息等战略性新兴产业领域实现了一些关键核心技术的突破，进入创新型国家行列。2016年，我国发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。2017年，我国正式开通世界首条量子保密通信干线“京沪干线”。2020年和2021年相继问世的量子计算原型机“九章”与“祖冲之号”，使我国成功实现了“量子优越性”。我国在量子信息领域的研究和应用量子信息技术前景广阔，发展量子信息技术，推动科研成果应用和产业生态构建，是各国构建未来产业竞争力的重要方向之一。未来，科学家们还将继续推动量子信息从“理论”到“应用”，积极实现量子信息技术的价值转化。量子信息02未来科技基因技术被生物科学家称为破解人类健康的密码，我国“十四五”规划将基因技术列为未来产业。基因技术是以基因相关技术为核心支撑的生物技术。人们通过基因合成组装、基因编辑及生物分子工程和细胞工程，借鉴人工智能、自动化及生物设计，可以实现合成生物体系的设计和制造，支撑未来生物产业的发展。这一技术及其产业化涉及农业、环境、生化、医药、材料、信息、国防安全等，是未来生物产业的核心驱动力，对促进人类健康事业发展，推动社会发展与进步具有重要的意义。基因技术的含义与意义如今，基因技术产业链已经初步形成，基因技术在未来的基因医疗、合成生物、基因育种和基因专用仪器设备制造中必将发挥更大、更好的作用。基因技术03未来科技当下的时代正在孕育新一轮的产业变革，而网络信息技术就是这场变革的先导力量。通过全息影像“见面”、在千里之外做手术、用无人机将商品配送到家……很多关于未来的畅想都亟待未来网络来支撑和实现。5G网络方兴未艾，6G未来网络的研究和部署已经展开。工业互联网、车联网、能源互联网、智慧医疗、智慧矿山、智慧港口……未来网络的应用场景越来越多，可以预见，未来的智慧社会、智能社会将以未来网络为依托，未来网络将为人们的出行、就医等提供更多的便利。未来网络04未来科技深海空天开发是利用海洋、航空、航天技术所开拓的特殊条件和活动空间所进行的科学探索、技术开发和应用活动。自人类进入宇宙、海洋以来，深海空天开发就逐渐成为世界各国开展政治、经济、军事、科技竞争的关键，深海空天开发的技术发展水平代表着一个国家在多个方面的综合实力。未来，这种竞争依然存在，空天信息及装备、深海工程装备、深海资源开发与生态保护等依然是科技探索的重要方向。深海空天开发05未来科技氢能与储能主要是面向未来能源与绿色低碳转型的清洁氢能、新型储能和下一代清洁能源，是对未来二次能源体系中电能的重要补充，也是未来国家能源体系的重要组成部分。绿色氢能的开发与利用不仅是全球应对气候变化的重要途径和能源变革的重要方向，也将成为世界各国开展能源技术与产业竞争的焦点。氢能来源广泛，在未来的交通、工业、建筑等领域都可以发挥重大作用，我国“十四五”国家重点研发计划将氢能技术列为重点专项。未来，氢能的发展将聚焦绿氢制备与储运、新型储能、清洁能源开发利用等细分方向。氢能与储能06目录Contents