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李渊浩：近代以来世界的科学历程 时间：2009-10-18 17:05:25  来源：李渊浩   第七单元  近代以来世界的科学历程 中大附中   李渊浩   这一专题的主要内容，课标解读指出：“这一学习专题主要阐述近代以来世界科学技术的发展历程。”世界近代科学是从中世纪的神学中解放出来从而得到发展的，并对人类生活的各个方面产生深远的影响。 通过本专题的学习，不仅要引导学生了解科学家取得的成果，更要引导学生关注科学技术进步产生的历史背景和环境，特别是它们在人类与自然的关系中对社会进步和人类生活改善所起的促进作用，同时也要关注科学家们为科学真理勇于探索、执着追求的科学精神。   第1课  物理学的重大进展 一、课程标准解读： 课程标准要求：（1）了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。（2）知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。 目标一： 从“近代科学之父”切入，能认识到伽利略的发现和科学研究方法对近代科学及物理学发展的重要贡献；在此基础上能把握古代科学技术与近代科学技术的差异，并能运用已学的经济史、思想史等相关知识分析16世纪中期近代科学产生的原因。 目标二：从“17世纪的物理、数学百科全书”切入，能完整概述牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中对物理学中质量、动量、惯性、力、时间、空间等基本物理概念的定义和提出的物体运动三大定律和万有引力定律；从19世纪物理学领域的“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”切入，分析和理解经典力学的历史地位；从发现海王星、冥王星的实践中，认识经典力学对资本主义两次科技革命的出现所起的促进作用。 目标三：从19世纪末“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦”及“晴空上漂浮着两朵乌云”相关言论切入，认识物理学面临的危机。从“爱因斯坦妙解相对论”切入，了解相对论的主要内容；从爱因斯坦1921获得诺贝尔奖的经历，掌握爱因斯坦除相对论外在量子论方面的成果，形成对爱因斯坦主要研究成果的完整印象，并认识其对现代物理学发展的伟大贡献。 目标四：从“量子概念是一个伟大的创造性概念”切入，分析量子论的革命性意义。         二、重点问题分析及教法学法建议 1．本单元应注意的四个概念 科学：指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。 技术：泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。 传统科技与近代科技（见下表） 项目 传统科学 近代科技 考察对象 把自然界作为一个整体 把自然界划分为不同的领域和侧面，分门别类加以研究，逐步形成以某一类自然现象为研究对象的自然科学的各门学科 研究手段 依靠直观感受和哲学思辨对自然界提出种种猜测 依靠科学实验来检验和发展科学理论，应用数学方法使科学知识日益精确化。 科学与技术的关系 科学——依赖学者的潜心研究。技术——依赖工匠对各种实用技艺的继承和发展。科学与技术相分离 科学与技术从一开始就相互联系，并逐步走向密切结合，技术在科学的指导和推动下取得了长足进步。   2．本课应注意的三个概念 （1）经典力学     （2）相对论       （3）量子论 （建议：参考《备考指南》P234相关词条。）   3．本课的整体把握： 认识的困境：16世纪中期以前封建神学对物体运动认识论的束缚（亚里士多德的力学学说） 认识的突破： （1）伽利略的发现（落体定律、匀速运动、匀加速运动）和科学研究方法——有关运动观念的重大变革，为经典力学奠定基础，标志着物理学的真正开端。 （2）牛顿的经典力学——对宏观世界的天体运动与地球上物体运动的认识，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度；对第一次对自然规律进行的理论性概括和总结，标志着近代科学的形成。 认识的新困境：经典力学的绝对权威化；物体运动领域的新现象 认识的再突破：相对论与量子论——现代物理学的革命性变革，人类对自然界的认识扩展到宏观宇宙和微观粒子世界。   4．经典力学的主要内容及历史地位。（本课重点） （1）经典力学的主要内容（建议参看大象版必修3第148页有关介绍） （2）牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，它把过去一向认为是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一理论中，实现了自然科学的第一次理论性的大综合，这是人类对自然界认识的一个飞跃。牛顿力学是整个物理学和天文学的基础，也是现代机械、土木建筑、交通等工程技术的理论基础。是近代科学形成的标志。   5．爱因斯坦的相对论。（本课难点） 爱因斯坦的相对论理论极其深奥。学习中主要了解：否定了牛顿的绝对时间和绝对空间的观念，认为时间、空间与物质运动不是孤立存在的，时间和空间是随物质的运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论，进一步揭示了时空结构，指出了物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。牛顿力学只是相对论的一种特例（物体低速运动状态），被包括在相对论体系中。相对论揭示了空间——时间的辩证关系，成为物理学思想的革命。   6．相对论、量子论提出的意义。 在20世纪，相对论和量子论的诞生不仅标志着现代物理学的革命性变革，而且标志着人类认识能力的提升。人类对自然界的认识攀上了新的高峰，扩展到宏观宇宙和粒子世界。 （具体分析可参考《备考指南》P236相关词条和大象版第160、162页的相关论述）   三、历史启示 1．认识是随着时代的进步而不断发展的，科学探究是永无止境的，没有哪一种科学理论是绝对的真理。 2．敢于质疑，勇于创新，实践出真知。   四、典型例题：阅读下列材料 材料一：诺贝尔和诺贝尔奖 瑞典科学家诺贝尔（Nobel,1833—1896），年幼时家境贫寒，没有受过多少正规教育，完全靠坚忍的毅力刻苦自学而成为一名发明家和科学家。诺贝尔一生发明极多，仅专利就有255项，其中最著名的是高爆安全炸药。 诺贝尔成功发明炸药的时候，恰好是欧洲工业革命高潮时期，开发矿山、修筑铁路都需要炸药。因此，诺贝尔的发明备受欢迎，给他带来了巨额财富，诺贝尔成为名副其实的百万富翁。但他淡泊名利，立下遗嘱，将全部财产设立一笔基金，用利息作为奖金奖励为人类做出贡献的人。 从1901年起，每年在诺贝尔去世的12月10日颁发诺贝尔奖。奖项分为物理学、化学、生理学或医学、文学和支持和平事业五项。获得诺贝尔奖已经成为取得科学最高成就的标志。爱因斯坦和普朗克均获得过诺贝尔奖。 材料二：摘自吴国盛《科学的历程》 （英国）皇家学会会长汤姆逊致词：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”……1921年，爱因斯坦获得了诺贝尔奖金。这奖来得十分不易。当时有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章。结果评选委员会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。 请回答： （1）请以诺贝尔奖基金会的名义拟订一份关于普朗克的受奖评语。 （2）若要追授牛顿为诺贝尔奖得者，有无获奖理由？ （3）材料二中说相对论是人类思想史上最伟大的成就，你同意这一说法吗？为什么？ （4）你如何看待1921年爱因斯坦获诺贝尔奖时所发生的事？ 答案略。启示：人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程，即使在以尊重真理为最高准则的科学界也不例外。

第2课 破解生命起源之谜

一、课程标准解读：

课程标准要求：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。

目标一：结合中世纪欧洲的政治、宗教状况分析上帝创世说产生的原因及地位，认识生物学在中世纪没有也不可能形成科学而系统的学科。

目标二：能结合16—19世纪前期欧洲资本主义的政治、经济、思想文化、科技理论发展状况分析生物进化论产生的条件与原因，对比得出科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。

目标三：从生态平衡或事物链的案例切入，阐述生物进化论的核心观点与进化规则。

目标四：通过分析生物进化论对欧洲思想界、宗教界、科学界及中国思想界的也许，生物进化论的历史意义。

二、重点问题分析及教法学法建议

1．本课应注意的概念

   进化论（建议：参考《备考指南》P235相关词条。）

2．本课的整体把握：

认识的困境：直到19世纪前期，受生产力水平低下、科技水平的落后、政治统治、宗教控制等因素的影响，人们还没有对生物界的产生发展和人在生物界中的位置形成正确的看法。（包括上帝创世说在内的各种神创说）

认识的突破：生物进化论——由拉马克到达尔文到孟德尔——生物学的革命，人类对生物界的产生和发展及人在生物界的位置由无知到知之，且认识不断深入与完善。

3．进化论的主内容（本课重点）

以自然选择、适者生存为基础的进化论，系统阐述了生物接所以的动、植物都是由简单到复杂、由低到高计划来的规律，核心观点是物种的“优胜劣汰”，认为物种的演变看作是自然进化的结果。认为遗传变异和自然选择是万物进化的根源。

4．理解进化论的产生条件和影响。（本课难点）

学习中要结合时代背景，运用科学理论与政治、经济等因素之间相互联系、相互作用的观点体会进化论的产生条件和影响。了解在中世纪，宗教神学宣扬上帝创造世界万物。进化论认识到自然发展的规律，从根本上推翻了长期统治生物学思想的“神创论”。对生物学是一次伟大综合，使生物学成为真正意义上的科学。在方法上把“变化”、“发展”的观念引入科学领域，是人类的思想发生飞跃。恩格斯对达尔文进化论给予很高的评价，认为它是19世纪自然科学三大发现之一。马克思认为进化论为马克思主义的唯物辩证法提供了有力的证据。进化论的影响“不仅仅限于生物学领域，所有的科学家和社会学家都从他的那个时代的种种富有价值的源泉中汲取他们的科学思想的。另外可与第三单元维新思想（康有为、严复）相关联，认识其对中国思想发展的影响。

（建议：生物进化论诞生的历史条件，参考《备考指南》P236相关词条。）

5．生物进化论的发展与完善：

补充材料一：达尔文的遗憾

材料1：达尔文的进化论改变了我们对地球上生命的理解。然而达尔文不知道生物的特性是如何世代相传的。当时的生物学界普遍相信所谓“融合遗传”：父方和母方的性状融合在一起遗传给子代。据此指出：一个优良的变异会很快地被众多劣等的变异融合、稀释掉，而无法像自然选择学说所说的那样在后代保存、扩散开来。在达尔文逝世（1882年）前后，生物学界普遍接受拉马克主义，而怀疑自然选择学说。1857年，一位奥地利神父孟德尔通过对植物进行一系列仔细的实验把答案告诉了我们。孟德尔发现植物的父母单独地把自身的性状传递给子代，这种非常简单的规律决定了性状的不同组合的最终结果。至关重要的是，他还发现性状不是单纯地混合在一起，而是保持着独立性，性状是分开独立地遗传给下一代，后来这称为遗传基因。

材料2：《物种起源》德语版在1860年出版后不久，孟德尔就已仔细地阅读，并在书上做了批注。孟德尔的论文在1868年发表后，他订了40份单行本，分寄世界各国的权威，其中一份也寄给了达尔文，但是达尔文从来没有阅读它──人们在达尔文藏书中发现它的时候，连页都没有割开。

补充材料二：达尔文没想到的麻烦

材料1：美国20世纪20年代田纳西州著名的“猴子审判案”，该案中的原告布赖恩不仅指出化石证据的严重匮乏是达尔文进化论“代趋微异”渐变理论的致命伤，而且认为第一次世界大战就是德国进化论教育的一大直接恶果，而美国道德和基督教伦理水准的普遍衰败在根本上也归因于公立学校和大学里进化论的讲授。

材料2：达尔文之《天演论》曰：“优胜劣败，适者生存。”是言也，可谓聪明绝顶而惨酷已极矣。夫举天下大势而分为优劣，人心已不能不争竞；更由优劣而判其胜败，人心更不敢不争竞。方今各国，涸脑髓，耗财产，牺牲无数生命，以求达于优胜地位。

                                                            ──杨其春，1918年

三、历史启示：

1．一种学说的完善需要很多科学家的一起努力。

2．科学研究中需要实现资源的充分共享。

3．科学研究需要正视各种不同的意见。

4．科学家们在进行科学探索时，要有人文意识，必须以人为本；同时社会要有相应的机制使其发明不被人利用。

四、典型例题（略）

第3课 蒸汽和电的革命

一、课程标准解读：

课程标准要求：以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会发展的作用。

目标一：知道瓦特改良蒸汽机的原因、条件及过程，阐述蒸汽机的改良和“蒸汽时代”到来之间的内在联系，认识其对工业革命的推动作用。

目标二：从理论基础和研制过程概述电力成为新能源的条件；通过爱迪生的发明案例了解电气技术的广泛应用，认识电气技术的广泛应用对第二次工业革命的推动作用。

目标三：在达成前两个目标的基础上，全面客观认识蒸汽机的发明和电气技术的广泛应用对社会变革所起的推动作用。

二、重点问题分析及教法学法建议

1．本课应注意的概念：

（1）“蒸汽时代”   （2）“电气时代”

（建议：参考《备考指南》P235相关词条。）

2．本课的整体把握：

发展的困境：工业化的进程受制于动力

发展的突破：蒸汽机的发明和不断改良、电力的广泛应用——实现了工业化的两次飞跃，人类文明进入“蒸汽时代”、“电气时代”。

第4课 互联网和信息化社会

一、课程标准解读：

课程标准要求：以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。

目标一：结合20世纪中叶以来的科学背景、国际形势分析互联网产生的条件和原因。

目标二：掌握互联网的定义、功能、特点。

目标三：通过对工业文明的反省，认识知识经济产生的背景。

目标四：掌握知识经济的定义、特点。通过具体案例分析如美国“信息高速公路”计划、比尔盖茨与微软，分析知识经济的影响。

目标五：联系时政，分析互联网影响的利与弊，培养分析能力，树立正确的网络观、发展观。

二、重点问题分析及教法学法建议

1．本课应注意的概念：

（1）互联网  （2）知识经济

（建议：参考《备考指南》P236相关词条。）

2．本课的整体把握：

发展的困境：20世纪60年代以后传统的工业经济发展出现能源危机。

发展的突破：以计算机与通信技术为核心的现代信息技术的迅速发展、互联网的产生和进一步发展——人类社会由工业化社会向信息化社会转型（表现在知识经济的产生、工作和生活方式的革命、学习和教育方式的革命、思维方式的变化等）

3．蒸汽机的分明、电气技术的广泛应用、互联网与三次科技革命的整合（第3、4课重点）

4．蒸汽机和电气技术引起的政治影响和世界形势的变化。（第3课难点）

以蒸汽机为代表的工业革命壮大了资产阶级的力量。资产阶级由于掌握了先进的生产力，一方面，资产阶级 在世界范围内确立了资本主义制度，资本主义最终战胜了封建主义；另一方面，资本主义国家在世界范围内加紧进行以抢占原料产地、商品市场为目的的殖民扩张，使东方从属于西方。同时，随着信息交流和交通运输的便捷，世界各地的联系日益密切，世界日益成为一个整体。

以电气技术的广泛应用为主要特点的第二次工业革命更加壮大了资产阶级力量，垄断资产阶级逐渐成为资本主义国家的代表，主要资本主义国家在19世纪末20世纪初相继进入帝国主义阶段。同时，资本主义各国加紧进行了以资本输出和瓜分世界为目的的殖民扩张。到20世纪初，帝国主义国家已经奴役和控制了世界上绝大部分的土地和人口，资本主义世界殖民体系最终形成。

5．现代信息技术的发展给国际竞争手段、国际经济格局及国际政治关系带来的深刻影响和变化。（第3课难点）

国际竞争手段：现代信息技术的发展改变了世界各国的竞争方式及竞争手段，以政治军事为主的竞争逐渐让位于科技竞争，世界各国都把发展科技作为提高民族竞争力和增强综合国力的战略决策。

国际经济格局：在当代世界中，发达国家主要发展知识密集型产业，发展中国家主要发展劳动密集型产业。同时，现代信息技术还改变以战争手段掠夺别国资源、瓜分势力范围的历史，更多的是依靠科技方面的优势，获得原料和高额利润。总之，现代信息技术水平的差距，进一步扩大了发达国家同不少发展中国家的经济差距。

国际政治形式：全球各国之间围绕着互联网的竞争日益加剧，这种竞争不仅必须在经济和政治方面，也表现在军事和文化领域，造成世界更加动荡不安。

阶段

时代背景

科学家

科学成果

技术成果

16—18世纪

兴起阶段

19世纪

综合阶段

20世纪40—50年代飞跃阶段