科技史部分的内容分析与教学建议

1、科技史部分的内容分析与教学建议主持：李惠军（上海市晋元高中历史教师、著名特级教师） 嘉宾： 冯 玮（复旦大学历史系教授、博导）孔繁刚（上海中学历史教师、全国著名特级教师） 张其中（上海市建平中学高级教师）李惠军：科学技术史的教学有两大难题。一是如何清晰、准确和适度阐述相关的科学术语、概念和原理；二是如何以科学技术的发展线索为载体，彰显史学感和人文性。我个人以为，有必要“蓦然回首”课程标准。或许，我们可以从课程标准的咀嚼探微中，顿生“那人却在灯火阑珊处”的全新视觉！课程标准在必修（）的8个专题中，关于科学技术史主要涉及到三大组合： （1）关于古代中国数千年的科技成就，在内容组合上强调的是“概述”

2、；通过“概述”，着眼于学生的“认识”，即“认识中国科技发明对世界文明发展的贡献”。（2）关于新中国成立以来的科技成就，在要点选择上强调的是“列举”；通过“列举”，立足于学生的“认识”，即“认识科技进步在现代化建设中的重大作用”。（3）关于近代以来世界科技发展足迹，则在历史知识的选择上作了微观、具体、明确的规定，实际上为我们勾勒了一条近代世界科学技术的时序性发展主线，以及链接和构成这条发展主线的几个具有标志性、时代性和开创性的重大科学思想、科学理论和科技发明。如何从中关层面解读“三大组合”呢？如何从解读中建构相关知识体系和线索呢？下面，我有幸请到了上海中学特级教师，也是大家十分敬佩和熟知的孔繁刚

3、老师谈谈他的高见。孔繁刚：我完全同意李惠军老师的看法。在这里，我想结合“古代中国的科技成就”，冒昧地提出三点建议。第一、要从课程标准的解读中，领悟其精神实质和内在涵义。就“古代中国的科学技术成就”这一专题来看，课程标准规定：这一学习专题重在“概述古代中国的科技成就，认识中国科技发明对世界文明发展的贡献”。从这个简明的文字表达中我们可以看到两层意思：一是从知识层面而言，意在“概述”古代中国的科技成就。也就是说，既不必面面俱到，也不必处处延伸，更不必点点拓展。关键在于选择那些足以反映在古代中国这个特殊的历史时空中，最具代表性、典型性、独特型和领先性的科技案例，加以时序线索化、领域关联化和组织逻辑化

4、的整理、归纳、提炼，以体现古代中国科技发展的大致梗概和基本轮廓。二是从教育层面而言，旨在“认识”对世界文明发展的贡献。也就是说，以重大的古代中国科技成果和发展线索为载体，从中感悟中华民族非凡的想象力、高超的发明力和卓越创造力。在此基础上，进一步从全球视角和文明视野，领悟古代中国科技成果的独特魅力，及其世界地位和世界影响。比如，古代中国天文学家发明的赤道坐标体系，它比西方人发明的黄道坐标体系先进。现代天文学已经用赤道坐标取代了黄道坐标。丹麦天文学家第谷被誉为“星学之父”。其实，第谷是从一位了解中国天文学的阿拉伯人那里得到启示，在汶岛设立天文台，抛弃黄道坐标，采用赤道坐标，并制造出西方第一架大型赤

5、道式仪器，进行天文观测。后来，第谷的资料传给开普勒，帮助开普勒发现了行星运行规律；而行星运行规律又给提出万有引力的英国科学家牛顿以重要的启迪。这些事实说明，近代西方天文学家取得的巨大成就，或直接或间接地受惠于古代中国天文学家的发明。第二、要客观适切地阐述古代中国科技的历史影响和世界地位。要把古代中国科技发明放在世界文化史的大背景下考察，既要看到它的辉煌成就，又要看到其中的不足，实事求是，保持科学、冷静的态度。比如，我国古代的造船术和航海业曾经在世界上具有领先地位。但是客观地说，在公元前6世纪以前，腓尼基人的造船技术长期居于世界的首位。他们用黎巴嫩雪松制造货船，大而沉重，扬帆行驶，适于航海。公元

6、前7世纪左右，埃及法老尼科派一批腓尼基人下海，命令他们只许沿海岸线向前航行，不许折返，但要回到埃及。这批接受挑战的腓尼基人驾驶三艘划浆船出红海，沿着非洲海岸航行，绕过好望角，三年后竟然如约回到了埃及。二千年后，葡萄牙航海家达伽马才重走了这条航线。而被称为“被殴海盗”的维京人，从9至11世纪，维京人分三支从北欧出发，开始了广泛的海外掠夺和殖民迁移。挪威人到达了苏格兰、爱尔兰及北大西洋沿岸地区；丹麦人到大了不列颠诸岛、法兰西和尼德兰；瑞典人则向东挺进，穿过波罗的海，利用古俄罗斯商道航行到了拜占廷帝国。从人类历史看，舟船的诞生具有多元性。实际上在公元7世纪以前中国造船技术在世界上并不是最先进的，从公

7、元7世纪开始后来居上。实事求是地叙述历史有利于培养学生的科学精神。以往在讲到古代中国科技成果时，往往过分强调我们自身的成就，评价出现偏颇。第三、要善于从古代中国科技兴衰沉浮中汲取教训并获得启示。学习中国古代的科技成就，就不可避免地要回答两个问题：一是在长达几千年的古代中国，科学技术为什么能够长期领先于世界？二是到15世纪以后，中国的科学技术事业又为什么会停滞不前，甚至会长期落后？正如英国著名科学史专家李约瑟博士在其巨著中国科学技术史中介绍了中国古代的发明和发现后说，“可以毫不费力地证明，中国的这些发明和发现远远超过同时代的欧洲，特别是15世纪之前更是如此”。但他感到奇怪的是，中国在科学理论方面

8、的成就却少之又少，甚至没有发现逻辑学上的三段论。大家知道，这一令人费解的问题被人们称为“李约瑟之谜”。当然，这是一个具有开放性和研究性的科技史的话题。历史教育的最高价值，莫过于他对现实的警示性和启示性。同样，中国科学技术在历史上曾经辉煌灿烂！然而，到15世纪以后，主宰历史的克里奥女神似乎有玩起了“各领风骚”的把戏，伴随着科技的没落，我们的“天朝”气数和“上国”盛世，似乎也开始江河日下，这不能不引起我们今天的反思。李惠军：孔老师的三点建议不仅从古代中国科技成就角度提出了如何“概述”和如何“认识”的建议；而且还进一步强调了如何通过科技成就为载体，激发民族自豪感的同时，要理性、客观地认识古代中国在科

9、技方面对于世界文明所做出的贡献；尤其是从历史教育的社会功能的角度，高屋建瓴地为我们提出了一个极富价值的尖锐课题，那就是从历史中反思，从反思中启示！建议大家能够深刻领会。下面，我们请上海市建平中学张其中老师就“新中国成立以来的科技发展”专题，谈谈他的教学建议。张其中：课程标准关于新中国成立以来科技发展的成就，有两个关键词：“列举”和“认识”！也就是说，通过“列举”重大科技成就，使学生在“认识”上有所收获，即“认识科技进步在现代化建设中的重大作用”。如何在“列举”成果的前提下，进一步“认识科技进步在现代化建设中的重大作用”呢？下面我谈两点意见。1、从成果角度而言，要把“列举成果”与“典型详述”结合

10、起来。所谓“列举成果”，就是要求老师简明扼要地罗列新中国成立以来，在理论科学、引用科学和发明创造等方面的取得的突出成就。所谓“典型详述”，则是选择12个重大成果进行说明。比如：“两弹一星到“神州”系列的发展三部曲。“两弹一星”研制成功：20世纪50年代中期，为打破美、苏两大国对核武器和空间技术的垄断，维护国家安全，果断作出研制“两弹一星”的战略决策。1964年10月16日，我国第一颗原子弹试爆成功。1967年6月17日，我国第一颗氢弹试爆成功。1964年，发射第一枚自行设计的中近程导弹。1966年，导弹核武器试验成功。1970年4月24日，我国用“长征1”号火箭成功地发射了第一颗人造地球卫星“

11、东方红1”号，成为世界上第五个发射卫星的国家。从此，中国进入了航天时代。“航天技术”跨越发展：1975年，第一颗返回式卫星发射成功，中国成为继美、苏之后世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1979年，“远望”1号航天测量船投入使用，中国成为第四个拥有远洋航天测量船的国家。19702001年，中国研制并发射了50余颗人造地球卫星、通信卫星、气象卫星、返回式遥感卫星和科学实验卫星逐步形成系列。从第一枚探空火箭升空到2001年，中国成功研制了12种不同型号的“长征”系列火箭，把70多颗国内外卫星送入太空。“神舟”系列飞船成功：1992年，中国政府作出实施中国载人航天工程的战略决策。这是我国在20世纪

12、末期至21世纪初期规模最庞大、技术最复杂的航天工程。1999年起，中国先后四次进行无人飞船试验飞行（“神舟”一号至四号）获得成功。2003年以来，“神舟”五、六、七号飞船载人航天成功，中国成为世界上第三个掌握载人航天技术的国家。袁隆平与“东方魔稻”杂交成功及其的特殊贡献。第一，袁隆平是我国著名农学家，被誉为“杂交水稻之父”。20世纪60年代初，他开始进行杂交水稻的研究。经过多年努力，1973年，他选育了第一个在生产上大面积应用的杂交水稻品种南优2号。南优2号，单产比常规稻平均增产20%。在当今中国，杂交水稻的播种面积已占全国水稻的种植面积的50%。20世纪90年代后期，袁隆平又成功培育出“超级

13、杂交稻”，2001年投入生产应用，平均亩产近600公斤。1981年，我国将第一个特等发明奖授予袁隆平研究小组。2001年，袁隆平获得首届“国家最高科学技术奖”。第二，目前，世界上有30多个国家和地区，面临严重粮食短缺。在发展中国家有1/5的人无法获得足够的粮食，全世界每年有600万学龄前儿童因饥饿而夭折。袁隆平的杂交水稻被认为有助于解决未来世界性饥饿问题，国际上甚至把杂交水稻当作中国继四大发明之后的第五大发明。目前，世界上有20多个国家和地区正在引种和推广杂交水稻。2004年，越南种植杂交水稻60万公顷，每公顷单产6.3吨，比其全国水稻单产增产40%。2、从认识角度而言，要联系时代特征、科技战

14、略和综合国力提高。首先，要关注时代特征。比如，建国之初世界科学技术发展的新动态；西方国家对中国的封锁包围；美、苏两国在尖端科学技术上垄断等角度，认识发展“两弹一星”的迫切性。再如，从世界经济的全球化、区域化和信息化的角度，结合冷战结束后科学技术的发展与新经济的诞生，综合国力的竞争聚焦于科技实力的竞争等，认识我国在航天事业、生命科学、信息技术等方面的发展战略。其次，要结合发展战略。新中国成立后，党和国家高度重视科技工作。1949年成立了中国科学院。1956年制定了19561967年科学技术发展远景规划纲要（草案），把发展原子弹、导弹为代表的高技术放在突出位置，为中国科技事业的迅速发展奠定基础。1

15、978年，中共中央召开全国科学技术大会，邓小平重申了“科学技术是生产力”的论断。大会制定了1978年1985年全国科学技术发展纲要（草案）。大会迎来了中国“科学的春天”。1985年3月，中共中央作出关于科技体制改革的决定。1986年3月，国家制定了高技术研究发展计划纲要，即“863”计划。计划选择生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术和新材料7个领域（1996年增加海洋高技术）作为我国高技术研发重点。1995年党和政府提出了“科教兴国”战略，要求进一步发挥“科学技术是第一生产力”的作用，推动了科技与经济的结合，科技发展进入新阶段。再次，要联系综合国力。科技兴，则国力兴。可

16、以从18世纪以来中国所经历的屈辱与阵痛中总结历史的教训；可以从新中国成立以来，特别是改革开放科学技术发展与综合国力提高的经历中火的历史的启示。当然，也可以从当今世界科技发展的新趋势和中国面临的新机遇和新挑战中，深刻认识科学技术的发展与中华民族实现伟大复兴之间的密切关系。李惠军：关于新中国成立以来的科技成就，张其中老师发表了很好的意见。尤其是他建议在呈现方式上采取“罗列成果”与“典型详述”互补结合的内容整合策略，我认为是一条非常好的想法。他既有助于同学对新中国科技成就的梗概纵览，又不失对典型成果介绍的精细化、情节化介绍，以帮助同学从科学探索的历程中，感悟其艰辛和魅力。而张老师提出要从历史阶段特征

17、、科技发展战略、综合国力提高三个角度的联系中去认识新中国科技发展的历程，实际上恰恰体现了课程标准的教育意图。大家还可以顺着这样的一个思路，在实践中创造性地发挥和演绎。我认为，在科学技术是的三大组合中，最难以把握的是“近代以来科学技术的历史足迹”这一专题。下面，我们请复旦大学教授、博士生导师，世界近现代史专家冯玮先生为大家来破解这个“斯芬克斯之谜”。冯玮：各位老师，大家好。我想，就“近代以来科学技术的历史足迹”这一专题，从三个方面谈谈自己的理解，共老师们参考。一、我对课程标准的理解关于“近代以来科学技术的历史足迹”这一专题，“课程标准”提出的知识点包括：（1）了解经典力学的主要内容，认识其在近代

18、自然科学理论发展中的历史地位；（2）简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源；（3）以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学进步对社会发展的作用；（4）知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义；（5）以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。从上述内容来看，课程标准试图通过几个科学技术“点”，说明近代以来科学技术发展的大体轮廓。根据课程标准，这些“点”状的科技成就只要我们有所“了解”、“知道”便可以了。关键的问题在于，如何建构“点”与“点”之间内在逻辑联系？如何通过这些“点”勾勒出近代以来科学技术的时序性发展脉络？如何避免在教学中把这一专题异化为一般的科

19、技成就的简单罗列，而导致历史感和人文性的缺失？如何从有这些“点”所梳理出的发展足迹中，进一步领悟科学与人类、科学与社会、科学与文明之间的相互关系。为了解决上述问题，我们不是简单地从孤立的“点”加以诠释。我们选择了一个新的观察视角，从人类文明发展的高度，俯瞰近代以来科学发展的历程。其目的就是要把这些“点”置于三次科学革命的“线索”和“系统”中加以认识。二、“科学革命”与人类文明“科学革命”的概念是英国剑桥大学教授H巴特菲尔德在近代科学的起源一书中第一次在一般性意义上加以使用的。他把科学革命看作是比文艺复兴和宗教改革更为重要的决定近代特征的划时代事件。在人类历史的长河中，曾发生过多次科学技术变革。

20、但古代的科学尚处在萌芽状态，比较原始和零散，还未形成相对完备的理论体系。只是到了近代，科学才真正达到系统而全面的发展。科学革命的发生，往往是在原来占统治地位的科学概念和理论体系在新的事实材料面前，遇到了极大的困难，无法圆满地说明和解释新的事实的时候，预示着理论上的突破。这种理论的危机正是科学革命成熟的标志。科学革命是人类对客观世界认识的“质”的飞跃。哲学是靠科学所提供的知识把握世界的。因此，每次重大的科学革命都导致自然观的变革。科学革命本质上是科学思维方式的革命，科学发展中的每个重大突破都是与新的科学研究方法的出现紧密相联的。科学革命必然对人类社会实践产生巨大影响。科学革命对社会发生的积极影响

21、表现在两个方面。一方面，在新的科学理论的基础上，产生了新的技术，新的生产工具并发明了新的工艺，从而使社会生产力发展到一个新的阶段。另一方面，科学革命所孕育的科学新思想、新科学思维方式和新的科学精神作为巨大的文化力量深刻地影响着人的精神生活和社会文化进步。在人类社会发展的历史上，科学革命常常是社会革命的先驱。三、近代以来的三次科学革命科学史研究表明，近代以来人类先后经历过三次重大的，改变人类发展方向的科学革命。这是我要讲的关于知识本体的问题，也是最重要的问题。1.第一次科学革命1543年，哥白尼发表天体运行论，提出太阳中心说。一般认为，这是第一次科学革命开始的标志。 哥白尼学说是向神学发出的挑战

22、书，是自然科学的独立宣言。它解除了人们的思想禁锢，推动了科学的发展，被称之为“哥白尼革命”。 天文学革命之后，近代自然科学迅速发展。在伽利略、牛顿等一大批科学家的不懈努力下，经典力学终于确立。经典力学是物理学史上的第一次大综合，它不仅带动了当时和以后的自学科学的发展，而且还促使近代机械自然观的产生。16世纪以前，亚里士多德的“力学理论”是至高无上的权威。他的某些错误观念：如“物体愈重，落得愈快”，“推一个物体的力不再推它时，物体便归于静止”，成为力学发展的障碍。伽利略用实验事实和严密的逻辑论证，推翻了这些传统的错误观念，为力学的发展作出了重要贡献。伽利略的成就，为牛顿经典力学的产生奠定了基础。

23、尽管在16101613年见他被判处终生监禁。但是，350年之后的1983年，罗马教廷在重新审理伽利略的“案件”后不得不宣布这位杰出的科学家无罪牛顿科学创造的顶峰是自然哲学之数学原理。他首先对力学的一些基本概念，如质量、动量、惯性、外力、向心力等给出定义，然后又阐述了时间和空间的概念，接着便叙述了运动三定律。牛顿对科学的最大贡献是万有引力定律。这一定律把地上和天上的物体运动规律统一了起来，形成了一个完整的力学体系。 这次科学革命，开头是自然科学为争取生存权利而反对宗教的斗争，而后在天文学、力学、数学、解剖学、生理学等学科领域，以力学为带头学科，实现了第一次科学革命。这两方面的相互联系、相互促进，

24、构成了这次科学革命的基本内容，从而标志着以实验为基础的近代科学的真诞生。 2、第二次科学革命 18世纪下半叶到19世纪初，在第一次科学革命基础上发生了第一次技术革命。蒸汽机的广泛应用，改变了整个工业的面貌。反之，生产技术的变革又推动了近代科学的全面发展，引发了19世纪中叶的第二次科学革命。人们曾把19世纪称为“科学的世纪”。 物理学领域中出现了两个统一的理论：能量守恒与转化定律和电磁场理论。它们都是从解释局部现象进一步扩展来解释更为广泛的自然发展过程，是继牛顿力学之后自然科学史上出现的第二次、第三次理论大综合。化学领域自波义耳提出化学元素、拉瓦锡得出燃烧理论之后，在19世纪也取得了巨大成就。道

25、尔顿提出原子论，阿伏加德罗又提出分子论，后来合称为原子分子论。这使整个化学有了坚实的理论基础。1869年门捷列夫发表了第一个周期表。1871年又发表了第二个化学元素周期表。从此化学成为一门有着严密系统的科学。细胞学说和生物进化论的创立是19世纪生物学的伟大成就。德国植物学家施莱登在1838和1839年先后年发表了植物发生论和关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究两篇科学论文，为物种进化论的形成打下了基础。1859年11月，达尔文的物种起源一书公开出版。达尔文进化论的核心思想是自然选择学说，这不仅开创了生物科学的新时代，而且对整个科学和哲学都有深远影响。它使神创论和形而上学的物种不变论受到沉重

26、打击，为辩证唯物主义自然观的产生奠定了重要的科学基础。19世纪科学革命的结果，使科学由落后于技术与生产的局面一路而处于领先地位，并对技术和生产起着重要的指导作用。改变了过去科学与经验技术相脱节的现象，使它们之间发生紧密的连锁反应，即科学起到了指导和推动生产和技术的作用，如麦克斯韦电磁理论对电磁波的预言，导致了50年后无线电报和无线电话的发明。反过来生产和技术也向科学提出问题，从而进一步推动科学的发展。3、第三次科学革命（1）第三次科学革命的前提与背景：理论科学的困境与突破：19世纪中期，以牛顿力学为基础的古典物理学被认为是万能的绝对真理。然而，到19世纪末，物理学领域的三大发现，即X射线、放射

27、性元素和电子的发现，使经典物理学陷入不可克服的矛盾。三大发现不仅否定了古典物理学原子不可分的观念，而且证明了元素不是不可变的，从而揭开了物理学革命的序幕。在此基础上，20世纪初科学家爱因斯坦提出了著名的相对论。狭义相对论和广义相对论的建立，从根本上突破了牛顿绝对时空观念。1900年德国物理学家普朗克提出量子假说。此后，一批杰出科学家的努力，形成了量子力学理论体系。量子论的诞生，是对经典物理学理论的又一重大突破，彻底地变革了经典物理学中一切因果关系都是在连续的基础上所建立的物理思想方法。系统科学的建立与发展：随着科学领域新发现的不断出现，使自然课学越分越细，分支越来越多；同时各学科之间的相互渗透

28、和交叉日益普遍，科学的整体化日益加强，于是系统科学应运而生。系统科学是在第二次世界大战前后兴起的。它是以系统及其机理为对象，研究系统的类型、一般性质和运动规律的科学，包括系统论、信息论、控制论等基础理论。“三论”在现代科学技术和哲学、社会科学的发展中具有十分重要的意义，为人们认识世界和改造世界提供了富有成效的、现代化的“新工具”。 战争核冷战角逐的驱动：第二次世界大战期间和战后各国对科学技术的迫切需要求。第三次科技革命的许多学科基础和技术雏形大都孕育战争期间，例如，二战期间，盟国为了精确测算德国导弹轨迹，1944年2月，世界著名的大型电磁式自动计算机Mark-在美国哈佛大学启动再如，冷战期间，

29、美苏两国为了争夺世界霸权，在空间技术、航天科技和计算机领域的研究开发，在很大程度上也推动了科学事业的发展。尽管，这些研究在一定程度上是为了把科学技术应用于军事形态，成为战争的工具。但同时也催生了第三次科技革命。综合国力的竞争与需求：随着资本主义大工业的建立，自然科学在工业中有了广泛应用的必要和可能。电力技术的发展，明显地表现出技术对科学的依赖性和科学理论对技术的指导性。随着第二次世界大战后经济全球化的发展，国际竞争日趋激烈。过去垄断资本依靠海外殖民地掠夺和榨取绝对剩余价值获取高额利润的手法已经过时。在此种情况下，新技术成果的利用，成为降低成本、提高劳动生产率和产品竞争力、维持高额利润的重要手段。因此，发达国家不惜人力和财力进行科技革命。国际竞争的客观规律又使社会主义国家和广大发展中国家大力发展科学技术，以提高民族经济的科技水平和增强国防力量，提高综合国力。（2）第三次科学革命的进程与影响：从20世纪40年代开始的第三次科技革命，无论在规模和影响上，都远远超过前两次科学革命，并对人类社会的各个方面