科学技术概论》课程的定位.ppt

科学技术概论课程的定位,科学技术概论是为提高大学生科学技术素养而开设的公共选修课。通过本课程的学习，能使学生了解近代科技发展的历程、现代自然科学的基本内容、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。,科学技术概论学习重点,掌握基本概念：如科学、技术、科学中心、当代高技术等。 熟悉重要科学与技术事件：如近代科学的突破、牛顿及其万有引力定律、达尔文及其生命起源学说等。 分析和理解科技发展历程及其与社会、经济和人类自身发展的关系：近代科技发展的背景、环境问题与可持续发展理论等。,如何学习科学技术概论？,宏观上，把握科技发展不同阶段的特征：近代、现代、当代、未来。 中观上，熟悉主要学科发展的进程：天文学、物理学、化学、数学、生物学、生命科学、信息与计算机科学、纳米技术、地学与环境科学等。 微观上，掌握重要科技事件和主要科技概念。,课程考试（100分）： -百分制考题，题型包括：名词、填空、简答、论述； -开卷考试，但只能带一张抄写的A4纸幅面的笔记。 课外阅读： -国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）； -中共中央 国务院关于实施科技规划纲要增强自主创新能力的决定。,科学技术概论课程成绩,教材： 胡显章、曾国屏主编，科学 技术概论（面向21世纪课程 教材），高等教育出版社， 1998。,科学技术概论,导论 近代科学技术的发展 现代科学技术及其发展 当代科学技术及其发展 科学技术与社会,导 论,1、科学（Science）与技术（Technology）的概念及其相互关系（Relationship）； 2、我国古代的科技成果（数学、天文、地学、农学、医学）与科技发展。,科学是指反映自然和社会发展规律的知识体系,科学（Science），源于拉丁文Scio，取知识之意。 中国典籍礼记大学中有“致知在格物，格物而后知至”，用“格物致知”表示实践出真理的概念。 在明治维新时，日本著名科学启蒙大师、教育家福泽瑜吉把“Science”译为“科学”。 1893年，康有为在中国引进并使用“科学”。,科学是指反映自然和社会发展规律的知识体系,科学发展脉络 1） 1543，哥白尼，天体运行论，标志着自然科学开始从神学的束缚中走出来。 2）1687，牛顿，自然哲学的数学原理，科学的主要成就是力学，并形成机械自然观： -18世纪，法国拉普拉斯的机械决定论，如果全能的智者能知道物体的“现在”，就能推知“过去”和预测“未来”； -用机械论解释生命现象，如法国的笛卡尔 “动物就是机械”，拉美利特“人是机械”； -用机械论解释社会现象，英国斯宾塞“社会静力学”。 科学与技术、科学与社会经济的联系没有体现出来。,3）19世纪，“科学新世纪”。 -从天体演化到地质演化、从数学到物理、从化学到生物学，天、地、生各领域展示了一个发展演化的宇宙，“发展演化”的观念既带给自然科学，也带给了思想文化领域； -科学对新技术产生和发展、对生产力和经济发展的意义也逐步显露。科学的大厦已经建立？ 4）19世纪末20世纪初，完美的物理学大厦面临着强烈的冲击，“物理学危机”到物理学革命爆发，爱因斯坦的“相对论”、普朗克的“量子力学”、现代宇宙学；,科学是指反映自然和社会发展规律的知识体系,科学是指反映自然和社会发展规律的知识体系,当代科学的发展，使科学不仅是一种知识体系， 也是一项基本的社会事业和一种社会发展过程。,5) 20世纪中叶以来，信息论、控制论、系统论、耗散结构论、协同论等；DNA双螺旋结构模型到克隆羊“多莉”的诞生；GMP。 6) 科学技术发展的反思：科学技术的哲学问题和科学技术的社会学问题。,技术（Technology）是指人类在利用、改造和保护自然的过程中通过创新所积累的经验、知识、技巧以及为某一目的共同协作组成的工具和规则体系。,技术的原意是木匠，木匠能按人们的需求和意志将木料加工、组合并制成物品。所以，古希腊思想家亚里士多德称：技术是制造的智慧。 我国鲁国木匠鲁班是技艺高超的匠人化身和祖师。 东西方的技术都与木材的利用有渊源。,18世纪，英国钟表匠约翰.凯伊发明飞梭；瓦特发明蒸汽机，这是近代史上第一次技术革命与产业革命。 19世纪70年代，电动机和发电机问世；20世纪80年代，电力远距离传输，内燃机技术改进与应用。这是近代史上第二次技术革命与产业革命。 20世纪中叶以来，原子能、电子计算机和空间技术的发展，开始第三次技术革命（现代技术革命）；20世纪70年代以后，进入新技术革命，微电子信息技术、生物技术、材料、激光、遥感、海洋、人工智能、多媒体信息技术等以及可持续发展技术迅猛发展。,科学与技术的联系与区别,自然科学表现为自然的系统化、理论化的知识，不是依赖于特定经济基础之上的上层建筑，没有阶级性，没有国界，没有民族性。 技术有自然和社会属性。人们在运用技术来改变和控制自然的过程中，必须遵循自然规律，技术根本的内在要素是科学知识，这是其自然属性；人们如何运用技术、用于何种目的却受社会因素（经济、政治、军事等需要）制约，这是其社会属性。,科学中心，是指这样的国家和地区，其科学成果超过全世界的25%。,科学兴隆期（维持科学中心的时间）与“欧洲中心论”： -1540-1610，意大利，中心城市：佛罗伦萨、威尼斯、帕多瓦； -1660-1730，英，中心城市：伦敦； -1770-1830，法，中心城市：巴黎； -1870-1920，德，中心城市：柏林； -1920- ，美，中心城市：新英格兰、加利福尼亚。,科学技术发展与社会生产力水平密切相关；其在时空上的不均匀性同社会生产力的不均匀性紧密相关。,爱因斯坦：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是： -希腊哲学家发明的形式逻辑体系 -发现通过系统的实验可能找出因果关系。 在我看来，中国的贤哲没有走向这两步，那是用不着惊奇的。要是这些发现果然都作出了，那倒是令人惊奇的事。”,欧洲中心论与西洋科学： -反映14世纪以来中国文明尤其是科技落后于西方； -西方学者对中国古代文明的偏见：只有在西方才出现 普遍意义和确切意义的文化形式； -中国学人的自卑：无视中国古代文明，“西洋科学”。,中国古代到底有没有科学技术？,英国科学家、科学史家李约瑟 -中国科学技术史使中国古代科学技术昔日风采重现； -论证说明，历史上东亚文明尤其是中国古代文明曾远远领先于西方。“中国的这些发明和发现往往远超过同时代的欧洲，特别是15世纪之前更是如此。”,问题： 15世纪之前，我们国家经历了那些朝代?,中 国 古 代 科 技,数学 -商朝，公元前14世纪，十进位制； -公元前2世纪，负数，西汉的九章算术是我国数学体系形成的标志； -圆周率的计算：公元前3世纪刘徽算出为3.14159，已比希腊先进；公元5世纪初祖冲之推出为3.14159263.1415927之间，保持了千年的记录； -求解高次方程根的近似法一直被称为中国对数学的最有代表性的贡献。公元7世纪，王孝通第一个实际解出了三次方程，比欧洲早600年。 -易经是二进制的前身，而二进制的“开与关”设计是现代计算机运行的基础。,天文 -完成了一种有天极的赤道坐标系； -提出了一种早期的无限宇宙概念，认为恒星是悬浮在空虚无物的空间中的实体； -发展了数值计算天文学和星表，比其他任何可与之媲美的著作的古代文明早两个世纪；把赤道坐标用于星表，并坚持使用2000年之久； -制作的天文学仪器一件比一件先进；发明了望远镜的前身带窥管的转仪钟； -连续正确记录了月食、新星、彗星、太阳黑子等天文现象，持续时间比任何其他文明古国都长。,中 国 古 代 科 技,地学 -魏晋时期裴秀创立“制图六体”，标志着中国传统制图的规范化，制成了全国地图地形方丈图。 -山经、海经、大荒经构成的山海经；山经成书最早，科学价值最大，是我国现存最早的地理著作。 -隋朝隋炀帝开凿大运河，使水运在我国历史上发挥重大作用。唐代水经式是我国第一部国家级水法。 -唐代玄奘西游写下大唐西游记，是最早一部全面、系统记录印度次大陆的著作。 -唐贾耽绘制的海内华夷图是魏晋以来最大一幅地图；唐窦叔蒙海涛志是最早潮汐学专著；明朝徐霞客游记描写山、石、地形、地貌、植被等。,中 国 古 代 科 技,农学 -春秋战国时期：开始使用铁农具和牛耕并大量使用肥料；农学著作吕氏春秋中上农是中国保存下来的最早的农业政策论文，任地、辨土、审时奠定了我国农业精耕细作的理论基础。 -西汉农学家氾胜之氾胜之农书，总结一系列具体的耕作栽培技术措施。 -魏晋南北朝贾思勰齐民要术是世界现存最早最完整的农学著作。,中 国 古 代 科 技,农学 -唐代陆羽茶经是最早的茶学著作，中国是茶树的原产地，是世界上最早饮用茶叶的国家。 -宋朝秦观著蚕书是中国保存下来最早的蚕桑业专著。 -北宋陈旉的陈旉农书是我国第一部关于南方稻区农业技术的农书。 -元代王桢著农书是第一部兼论南北农业技术的农书。 -明代徐光启农政全书是一部集中国传统农业之大成的总结性著作。,中 国 古 代 科 技,医学 -黄帝内经是最早的医学经典，是医学发展到两汉之交的集大成之作，表现了两千前中国古代医学的博大精深。 -神农本草经是中国最早的药物学专著。 -中国医圣张仲景的伤寒杂病论是理、法、方、药俱全的经典著作。 -神医华佗使用“麻沸散”施行全身麻醉来进行外科手术。,中 国 古 代 科 技,中 国 古 代 科 技,医学 -610年，巢方编纂诸病源候论对疾病性状进行分类描述，比西方同类著作早1000年。 -药王孙思邈著千金方，含中医基础理论、临床诊断以及本草、伤寒、中风杂病等。 -1247年，宋慈洗冤集录是所有文明中最早的一部法医学专著。 -明代李时珍本草纲目是中国传统医药学总结性著作。 -16世纪中叶，中国人首先应用人痘接种预防天花。,新中国成立的第二个月，中国科学院成立，800多名海外科学家回国。 上世纪50年代中后期，“向科学进军”，制定和实施第一个（195667）中长期科技发展规划，我国科技体系基本框架初步形成； 第二个（196372）科技发展中长期规划，“两弹一星”； 1978年3月，全国科学大会召开，科学技术是生产力； 1985年中共中央关于科技体制改革的决定，科学技术是第一生产力； 1995年5月，中共中央、国务院关于加速科学技术进步的决定，实施科教兴国战略； 21世纪，实施科教兴国战略和可持续发展战略。,中国科技的迅速发展,中外历史年表,中华民族的兴盛史,近 代 科 学 技 术,近代自然科学的发展 技术与产业革命,背 景,14-15世纪的欧洲处于社会变革之中，面临着新时代的到来。 波及整个欧洲的文艺复兴运动是一场思想文化解放运动，为近代自然科学的诞生创造了非常有利的文化氛围。 宗教改革运动（14、15世纪开始，在西欧和中欧）动摇了罗马教会至高无上的权力，打破了教会的精神独裁，为自然科学从神学中解放出来创造了必要的社会前提。,背 景,手工厂的产生促进了生产技术的改进、分工与协作。 意大利航海家哥伦布发现美洲新大陆（1492），葡萄牙海员麦哲伦实现环球航行（1519-1522），远航探险和地理大发现，促进了欧洲社会和科学技术的发展。 中国、印度和阿拉伯等东方国家的科学技术的传入推动了欧洲社会发展和科学技术进步。,培根：“三大发明”改变了整个世界事物的面貌和状态，没有一个帝国，没有一个教派，没有一个大人物对人类事务的影响，能像这三种发明那样巨大和深远。 马克思：“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殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成了对精神发展创造前提的最大的杠杆。”,背 景,近代自然科学的初步发展,近代科学首先在天文学和医学生理学两大 领域取得突破性胜利。,1543年出版的哥白尼的天体运行论和 维萨里的人体的结构，成为近代自然科学 革命的开端。,近代自然科学的初步发展,天文学：一门古老的学科，研究广阔空间中天体的位置、分布、运动、形态结构、物理状态、化学组成和演化规律。 -古代天文学：有目的的天文记录，如古埃及、古巴比伦、中国、古印度等。 -古希腊天文学：注意研究行星的位置及其运动规律。柏拉图，用几何系统表示天体的运动，提出地球中心思想；亚里士多德，发展柏拉图的思想；托勒密，对其系统化，形成“地心说”，即：地球处于宇宙的中心，静止不动，太阳及其他行星围绕着地球运行。地心说成为上帝创世说一个不可缺少的组成部分和教会权威的理论支柱。,近代自然科学的初步发展,-波兰天文学：哥白尼认为托勒密的体系存在严重缺陷，经过数十年的观察和研究，建立起以太阳为中心的宇宙体系-日心说，即：地球并非静止不动，也不处于宇宙的中心，地球是一颗普通的行星，既有绕自转轴的自转，又与其他行星一起绕宇宙中心太阳的旋转。近代科学史上划时代的大事： 是科学天文学诞生的标志：颠倒了占统治地位的日地关系，描述了太阳系的结构，为天文学的进一步发展奠定基础； 是近代科学诞生的标志：推动力学研究的发展； 动摇了神学宇宙观的支柱，成为自然科学从神学中解放出来的宣言书。,近代自然科学的初步发展,医学生理学：研究疾病产生、性质和治疗以及人体结构和功能。 -西方医学的特点：对外科的研究和以解剖学为基础。达芬奇，为确定人体的正确比例和结构，解剖尸体，曾画出尸体解剖图和心脏瓣膜图，表述了血液循环的概念； 1543年，比利时医生维萨里发表人体的结构，确定男女肋骨数目相等，动摇天主教会的教条； 1553年，西班牙医生塞尔维特，提出血液小循环理论； 英国医生哈维提出血液大循环理论，1628年出版心血循环运动论 ，标志着人体血液循环理论的建立。,近代自然科学的初步发展,经典力学 1）天体力学：从力学角度研究天体运动和形状的天文学分支学科。天文学家对两个体系进行的长期争论中： 第谷.布拉赫，用毕生精力观测行星运动； 德国开普勒，继续观测并充分利用第谷.布拉赫的资料，确立行星运动三定律，为天体力学诞生提供坚实的基础，被称为“天空的立法者”： -第一定律，行星的运动轨道不是正圆形，而是椭圆形；太阳处于椭圆形焦点之一的位置上。 -第二定律，行星绕日运动的距离和速度的不均匀变化是有规律的，行星和太阳连线扫过的面积与时间成正比。或表述为：相同时间内，行星和太阳连线在任何地点扫过的面积相等。 -第三定律，行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方。,近代自然科学的初步发展,经典力学 2）伽利略对科学的贡献： -青年时代即对科学观察和实验发生浓厚兴趣，1587年发现了一种测定固体重心的方法； -1609年，亲手制作望远镜作天文观测，发现地球是太阳系的一颗普通行星，1632年出版关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，批判亚里士多德时代的自然哲学； -最主要贡献之一是对地面物体运动研究，1638年出版关于两门自然科学的对话和数学证明，为牛顿的进一步综合奠定了基础。 3）经典力学体系的建立，近代科学史上的第一次大综合。牛顿在哥白尼、开普勒和伽利略的基础上予以分析、综合和概括，提出地面物体运动三大定律（自学三大定律）和万有引力定律。,近代自然科学的初步发展,万有引力定律： -定义：任何两个物体间都存在着相互作用的 吸引力；引力的方向沿着两个物体连线的方向，力的大小与两个物体质量乘积成正比，与两个物体之间的距离的平方成反比。 -意义：使天体运动和地面运动统一起来；实 现了近代科学史上第一次重大综合。,其他学科：数学，1618世纪是常量数学到变量数学的转折时期。 -17世纪上半叶，法国笛卡尔创立的解析几何把代数同几何学有机联系在一起，推动了数学以至自然科学的发展。 - 17世纪上半叶，英国耐普尔发明对数，改进和简化计算。 - 17世纪下半叶，牛顿和莱布尼茨各自独立地创立微积分。,近代自然科学的初步发展,其他学科： 化学 -近代化学的前身：炼丹术和炼金术；冶炼化学。 -1661年，英国化学家玻意耳出版怀疑派的化学，将化学确定为独立的学科，提出化学元素的定义。 -对燃烧现象的正确认识是18世纪化学领域中的最重要进展，被称为一场“化学革命”：燃素说； 1777年，法国化学家拉瓦锡推翻燃素说提出燃烧的氧化学说，发表化学纲要并提出了包括33种元素的化学史上的第一张元素表。,近代自然科学的初步发展,其他学科：物理学 光学： -开普勒，第一个对光现象进行系统研究，提出了光度学理论、研究了光的折射和透镜成像； -17世纪初，荷兰数学家斯涅耳发现光的反射和折射定律； -牛顿进行日光分光实验解释了光的折射和反射； -惠更斯创立光波动说解释光的折射、反射和衍射。 电磁学 -美国富兰克林提出正电、负电及电荷守恒； -1785年法国物理学家库仑提出库仑定律； -17751800年间意大利伏打发明伏打电池。,近代自然科学的初步发展,其他学科：生物学 -胡克用自制的显微镜初步发现了细胞。 -瑞典博物学家林耐，描述了1.8万种植物；1735年出版名著自然系统，阐述他的分类原则和见解，把植物分为纲、目、属、种。 -生命起源：有生源说和无生源说； -生命个体形成：预成论和渐成论。,近代自然科学的初步发展,科学方法 -培根实验归纳法，培根提出“知识就是力量”，他是归纳科学方法论的创始人，是整个现代实验科学的始祖； -笛卡儿数学演绎法，强调数学方法是最主要的普通科学方法； -伽利略数学与实验结合，“大自然这本书是用数学语言写成的”； -牛顿论科学方法，自然哲学的数学原理；先分析、后综合。 -形而上学的机械唯物主义，动物是机器、人是机器、社会静力学。,近代自然科学的初步发展,背 景： 产业革命时期。18世纪下半叶开始，生产或产业的发展，既为自然科学发展提供新材料、新工具，又拓宽了研究领域。开始了科学和大工业紧密结合的新时期。 19世纪末，科学与技术的关系表现为： -技术实现早于理论揭示。生产问题的解决主要依靠经验和手艺，并没有迫切地意识需要依靠自然科学成果。 -理论没有在技术上体现。科学理论的发现却没有在技术上实现。,近代自然科学的全面发展,恩格斯说：事实上，直到上一世纪（18世纪）末，自然科学知识主要是搜集材料的科学，关于既成事物的科学，但是在20世纪，自然科学本质上是整理材料的科学，关于过程、关于这些事物的发生和发展以及关于把这些自然过程结合为一个伟大的整体的联系的科学。,从18世纪下半叶开始，自然科学由运用观察、实验、解剖等经验方法收集积累材料阶段，进入到对所获得的经验材料进行综合整理并从理论上加以概括说明的阶段。,1）天文学 -1755年，德国哲学家康德提出关于太阳系起源的星云假说，本质上给形而上学的自然观打开了一个缺口； -1796年，法国数学家、天文学家拉普拉斯出版了宇宙系统论，独立提出了更为完善、严密太阳系起源的星云假说； -康德（德国）-拉普拉斯（法国）星云假说，太阳系及其行星都有一个历史演化过程，它们是由原始弥漫物质星云逐渐凝聚而成的，不断收缩的星云中心部分凝集成太阳，同一平面上环状弥漫星云物质收缩凝聚成行星。,近代自然科学的全面发展天地演化,近代自然科学的全面发展天地演化,2）地质学，18世纪开始成为独立的科学，18世纪中期到19世纪中期被称为地质学的英雄时代。 -威廉.史密斯，19世纪初取得显著成就的地质学家，称“英国地质学之父”，创立了生物地质学，提出“化石组合”鉴定地层的层位和层序的方法为历史地质学奠定了牢固的基础；绘制了第一批地质图和地质剖面图。 -法国杰出动物学家、古生物学家居维叶研究了巴黎盆地沉积地层，在论地球表面的运动中提出灾变论，强调地质过程的突变和飞跃，甚至提出神变说。 -英国地质学家赖尔受拉马克的影响，在划时代地质学著作地质学原理中提出“渐变论”，指出地壳变化是在漫长进程中内力和外力长期作用而发生的。,恩格斯说“赖尔才第一次把理性带进了地质学中”,地质学原理地壳变化物种变化-物种起源,能量守恒定律与热力学 -能量守恒定律 发现：10多位科学家工作，主要贡献者有三： （1）1842年，德国医生迈尔提出“力”转化和守恒的概念； （2）英国业余物理学家焦耳，1841年提出焦耳定律， 1843年首次发表用实验测定的热功当量值；1847年用其他测得新的热功当量值。 （3）德国医生和生理学家亥姆霍茨1847年发表小册子论活力守恒，全面阐述能量守恒定律及其普遍意义并被科学界接受。 意义：19世纪40年代建立的能量守恒定律，实现牛顿力学以后科学发展的第二次大综合；是物理学的重大事件，也是整个科学史上的重大事件；它揭示机械能、热能、电能和生物能等都是相互联系，并可相互转化的。,近代自然科学的全面发展物理学,近代自然科学的全面发展物理学,能量守恒定律与热力学 -热力学：能量守恒定律在热力学上的应用。 （1）克劳修斯、汤姆孙，热力学第一定律，不可能制造出永动机。 （2）1850年，克劳修斯分析卡诺热机理论，提出热力学第二定律，即热不可能自发地从较热物体转移至较冷物体；1865年，他提出“熵”的概念，将第二定律表述为：孤立系统的熵总是会自发地趋于极大，揭示了自然界过程的不可逆性；两年后，阐述著名的“热寂说”，即宇宙发展到最终将达到一个永恒的死寂状态。 （3）热力学与热机：1862年，法国工程师德罗夏提出内燃机的4冲程原理；1876年，德国工程师奥托试制成功第一台内燃机。,内燃机与电机成为第二次工业革命的核心技术,近代自然科学的全面发展物理学,-电磁现象：三个方向，即电池产生电的原理、电在导体中的传导规律、电流的各种作用（电与自然现象）。 （1）电池。1800年，发明伏打电堆是19世纪电学上的第一个成就；电池产生电流，“接触说”、“化学说 ”。 （2）电流、电压、电阻的关系。1821年，德国化学家欧姆发现欧姆定律 （3）电解反应。英国化学家戴维制造电池组。 （4）电磁关系。1920年，奥斯特发现；安培提出电流是电荷沿导线运动的思想；法拉第电磁感应现象，1931年实现“磁生电”，1933年发现电解定律，提出磁力线的概念，成为现代电磁理论的基础； （5）麦克斯韦，1856年，“论法拉第的力线”，涡旋电场假说；1862年，“论物理的力线”，位移电流学说；1864年，“电磁场的动力学原理”，电磁现象的完整方程；1865年，论电和磁，标志电磁学的大综合和物理学第三次大综合。,麦克斯韦电磁理论，预言电磁波的存在；揭示光、 电、磁的统一性，标志物理学第三次大综合；为以 电力应用为中心的第二次技术革命奠定了理论基础； 也给机械论的形而上学的自然观以有力的打击。,化学的成就：原子分子论、有机合成与结构、元素周期表。 -原子分子论 （1）原子论：19世纪初，英国科学家道尔顿提出，指出每种元素都以其原子量为最基本的特征；1803年，提出原子论的基本观点；1808年，出版化学哲学新体系，论述科学原子论，是化学发展中的一次大综合。 （2）分子论：1811年意大利化学家阿伏加德罗首先提出，认为分子是比原子复杂的粒子。但分子论直到1860年才得以承认。,近代自然科学的全面发展化学,道尔顿原子论的基本观点： 化学元素由原子微粒组成，在化学变化中保持不变； 同元素的原子性质、重量相同，以重量为基本特征； 不同元素原子以简单数目比结合，形成化合物，其 重量等于简单原子重量之和。,-有机物合成与结构 （1）1828年德国化学家维勒实现人工合成尿素，填平了有机物和无机物之间的鸿沟，促进有机化学的发展； （2）有机基团。19世纪30年代，提出有机化合物由“基”组成；英国化学家弗兰克林研究金属与有机基团的结合，1852年提出“原子价”； （3）有机化学结构。德国化学家凯库勒和英国化学家库珀提出碳的四价学说，成为有机化学结构理论的基础；1861年，俄国化学家布特列洛夫提出化学结构理论，物质性质反映物质结构，反之亦然。 -元素周期表，德国化学家迈尔和俄国化学家门捷列夫几乎同时独立发现了元素周期表。,近代自然科学的全面发展化学,人工合成尿素的意义： 填平有机物、无机物之间的鸿沟，促进有机化学的发展；再次冲击形而上学自然观。 恩格斯说：它证明了对无机物适用的化学规律对有机物同样是适用的，而且把康德认为是无机界和有机界之间永远不可逾越的鸿沟大部分填起来了。,近代自然科学的全面发展生物学的飞跃,生物学的飞跃：细胞学说和生物进化论 -细胞学说的建立 （1）胡克17世纪用显微镜观察到植物细胞； （2）细胞学说的产生，归功于德国自然哲学的兴起和消色差显微镜的使用：德国哲学家谢林和生物学家奥肯，认为有机界由一些具有某些共同特性的基本单位构成；采用消色差显微镜，1831年英国医生发现植物细胞的细胞核，1835年捷克人普金野发现母鸡卵细胞的细胞质。 （3）德国植物学家施莱登和动物学家施旺于1838年和1839年先后创立细胞学说，细胞是生命的基本单元。,细胞学说认为一切生物体都由细胞实体发育而成，从而 基础结构统一性方面对包括动、植物体在内的生命以统 一解释；标志着细胞学学科的兴起，促进生物学各分支 学科的迅速发展。,-生物进化论 （1）法国博物学家拉马克率先提出生物进化理论，1809年出版动物哲学：“用进废退和获得性遗传”，为生物进化理论作出重要贡献； （2）1859年达尔文发表不朽巨著物种起源，提出生物进化学说：“物竞天择，适者生存” ，揭示生物变异的普遍性。达尔文进化论，是生物学领域的一次重大综合，有力地推动生物学的发展；正确地解释了生物的适应性，不仅是生物学中一次划时代的伟大事件，也给唯心主义以沉重的打击，为辩证唯物主义提供了基础。,近代自然科学的全面发展生物学的飞跃,恩格斯 把能量守恒定律、细胞学说和达尔文的进化论 称为19世纪自然科学的三大发现。,技术和产业革命,第一次技术和产业革命从英国开始： 背景 （1）资产阶级取得国家政权，完成君主立宪政体，为资本主义发展开辟道路； （2）经济发展引发技术需求，推动科学发展：科学社团产生； （3）圈地运动带来了资本主义的土地所有制，消灭自耕农，推进农业耕作技术的改良和农机具的改进，为工业革命做准备。 （4）海上霸权，掠夺财富，加速资本积累，为工业革命奠定物质基础。,技术、产业和市场是互动的。英国产业革命始于 纺织业的机械化，以蒸汽机的广泛应用为标志， 带动工业的全面发展，使英国率先成为工业国。,第一次技术和产业革命从英国开始：成就 -纺织技术：产业革命的源头，1733年凯伊发明飞梭、织布工人1770年哈格里沃斯发明竖锭纺车（珍妮纺车）、1769年阿克赖特发明水力纺车。 -钢铁工业：用木材冶炼矿石导致英国南部森林减少；1709年达比发明焦炭炼铁法避免煤硫进入生铁中，1784年科特取得“搅式炼铁法”专利，1750年亨茨曼建立炼钢厂。 -蒸汽机：起因于排除矿井积水。军事工程师塞维尔制成第一台蒸汽机并获专利（1698）；铁匠纽可门获得“大气蒸汽机”专利（1702），米顿对其加以改进；仪器维修工瓦特1769年获得外加冷凝器的蒸汽机专利；蒸汽机的广泛应用，蒸汽技术革命。,技术和产业革命,机械发明带动纺织工业革命，化学发明推动冶金 工业变革，蒸汽机的发明、改进和广泛应用推动 整个工业的发展。,蒸汽技术革命,带来社会生产力的巨大发展 -带动纺织、冶金、煤炭、交通、制造业的飞跃发展。英国发明家史蒂芬森继承前人成果，1814年成功设计第一台实用蒸汽机车被用来运煤，1824年造出“旅行号”机车在他设计的一条铁路上运营，是世界上第一条公共交通铁路，并带来了铁路建设热潮。 -空前提高劳动生产率。 引起生产关系的重大变革 -改变了工人的地位，资本主义的雇佣制度得到巩固和发展。,法国的产业革命与科学兴衰 -背景：英国既是榜样，又是挑战，更是机会；引进飞梭、纺织机、蒸汽机等；数千名技工人员来法国工作；思想启蒙运动和“百科全书派”的哲学思潮提供理论准备；重用科学家、发展教育、改革科学机构。 其衰败的原因又是什么？政局动荡、科研集权。,技术和产业革命,思想启蒙运动：英国资产阶级革命成功后，法国出现了 一批著作家，强调：新时代迫切需要由知识来扫荡人心 中的迷信和无知，需要由理性的力量来支配人类生活的 一切；理性是衡量一切事物的尺度和准绳。启蒙运动的 代表人物：伏尔泰。 百科全书：系统地整理零散的知识，介绍给公众，被称 为启蒙伟业。叙述人类已经取得的自然科学知识、技术 和工艺过程，强调技术在人类知识领域中的重大作用。 百科全书派的领袖是狄德罗，被称为杰出的思想家、天 才的组织者和坚强的战士。,法国的产业革命与科学兴衰 -科学发展：划时代的化学革命-化学家拉瓦锡燃烧理论（1772）；电学发展中第一次飞跃化学家库仑的库仑定律（1785）；世界上第一部专利法（1791）；经典天体力学的发表，拉普拉斯宇宙系统论（1796）、天体力学（1799-1826）等。 -法国成为世界科学发展中心：1770-1830年，法国的重大科学成果占世界25%以上，尤其是大革命后的30年甚至接近或超过40%。,技术和产业革命,以内燃机和电力技术应用为标志的第二次产业革命，在人类历史上第一次真正显示了科学技术理论研究、技术发明对生产力的直接的、有意识的推动作用，体现了科学技术作为生产力的重要性。从此，科学技术开始成为现实的生产力，而且在生产力中所起的作用越来越大。 德国是最能体现科学技术是生产力、在第二次产业革命中获益最多的国家。,技术和产业革命,德国崛起：背景 -经过1