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1、自然科学基础电子教案 ok3w_ads(“s004”);ok3w_ads(“s005”);第一章 自然的探索学习目标和要求：1、了解自然科学的过去、现在和将来的发展趋势 2、知道自然科学的基本研究方法3、了解自然科学、技术、社会与教育的关系教学方法：1、以自学为主，采取通读和重点阅读相结合 2、把教材和学习指导书相结合教学重点：1、近代自然科学诞生阶段的三件大事2、经典力学中牛顿最重要的成就 3、19 世纪的三大发现4、20 世纪科技的特点5、自然科学研究的方法6、观察和实验的意义和作用 7、逻辑思维和科学假说知识结构第一节、自然科学发展的历史轨迹第二节、自然科学研究的基本方法 第三节、科学技
2、术、社会与教育第一节内容分析一、自然科学的发展历程，古代自然科学 二、近代自然科学诞生阶段的三件大事三、 近代自然科学发展阶段的重大成就四、现代科技发展趋势 一、 自然科学发展的历史轨迹要求：1、了解自然科学发展的三个阶段2、了解古希腊的自然科学和我国古代四大发明 三个阶段近代 现代（一）古希腊的自然哲学自然科学与哲学融为一体 （二）古代中国的四大发明、意义造纸、印刷术、指南针和火药马克思“资产阶级发展的必要前提”二、近代自然科学诞生阶段的三件大事要求：了解以下三件大事对自然科学发展的影响1、太阳中心说向神学的挑战太阳中心说： 核心内容：日心和地动的观点代表人：波兰天文学家哥白尼 意大利哲学家
3、布鲁诺 意大利物理学家伽利略意义：改变了地球为中心的观点，看到了运动的相对性，向被教会奉为天经地义的地球中心观点提出了 严重的挑战.2、血液循环学说对神学的打击血液循环学说：意义:沉重地打击了宗教神学有关人体的荒谬说教 哈维 论心脏与血液的运动大循环（体循环）1628 年 塞尔维特 1553 年 小循环（肺循环） 维萨里 1543 年 人体构造 心脏有四个房室3、伽利略为近代自然科学开辟道路 伽利略：尊称为现代科学之父，其工作标志着自然科学成为独立的科学科学成果方面：1.用望远镜观察天体，为太 阳中心学说提供证据 2.发现了落体定律和抛物体的运动规律，为经典力学奠定了基础。科学研究方面把实验方
4、法 提高到真正科学的水平，将实验方法和数学方法结合，创立了近代科学方法。 二、近代自然科学发展阶段的重大成就要求：1、了解物理学、生物学、化学领域的重大成就2、掌握十九世纪的三大发现（重点）1、重要的成就物理学领域（1）经典力学万有引力定律： 自然界中一切具有质量的物体之间都存在着相互吸引的作用力，这一引力的大小与两物体质量的乘积成正比，与它们之间的距离平方 成反比。意义：这一定律的发现，把天体和地面上物 体的运动描述统一了起来，并深刻揭运动三定律： 第一定律：惯性一切物体总保持匀速直线运动状态或静止 状态，直到有外示了其运动规律.力迫使它改变这种状态为止。第二定律：质量物体的加速度跟物体所受
5、的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。第三定律：作用力与反作用力定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大 小相等，方向相 反，作用在同一条直线上。（2）光的波动理论牛顿的微粒说惠更斯的波动说 （3）热力学的建立和能量守恒原理的发现（4）电磁学法拉第的电磁感应定律麦克斯韦用数学语言概括了全部电磁现象，及预言电磁波的存在 化学领域（1）化学科学的确立波义耳：提出元素的概念；强调化学是实验科学（2）燃烧的氧化学说的确立拉瓦锡氧化学说，创立了了化学元素命名方法及质量守恒定律（3）科学原子论的确立道尔顿建立了原子论，提出了第一张原子图象表（4）化学元素周期律的发现俄国门
6、捷列夫、德国迈尔提出了化学元素周期律（5）有机化学的建立德国维勒用无机物氰和氨水全盛了有机物尿素2、十九世纪的三大发现（重点）能量守恒与转化定律 细胞学说达尔文的生物进化论能量守恒与转化定律热力学：由研究当时的蒸汽机的效率开始，进而描述热和功的相互转化及其在数量上的关系的规律.能量守恒与转化定律：是 19 世纪自然科学三大发现之一，它揭示了 热、力、电和化学等各种运动形式之间的转化和统一性，使自然界的运动形式达到空前的综合和统一。这是继牛顿力学体系以来物理学的最大成就。 细胞学说的建立1665 年，胡克第一个发现细胞（小室）1838 年，施莱登提出细胞是一切植物结构的基本单位1839 年，施旺
7、把这一学说扩大到动物学界 细胞是一切有机体结构和发育的基本单位，有机体的发育，就是细胞的分化和形成的过程。意义：证明了有机体在结构和发育上的统一性，是生物科学史上的重大综合 达尔文的进化论产生前提：1819 世纪的比较解剖学、胚胎学和古生物学的发展，是生物进化论产生的科学前提。 核心思想：自然选择学说（适者生存，不适者淘汰）重要意义：细胞学说和达尔文进化论是 19 世纪生物科学史上的大事件，揭示了生物界的统一性及其发展的规律。这是生物科学发展史上的一次空前的综合，是生物科学的里程碑。恩格斯把它们与能量守恒 和转化定律一起誉为 19 世纪三大发现。四、现代科技发展趋势 科学技术经历了全面空前的革
8、命物理学领域：建立了以相对论和量子论为支柱的现代物理学体系等化学领域：对物质的化学结构有了更深入的认识，建立起分子工程学这门新学科 生物学领域：揭示了 DNA 的结构和遗传密码，遗传工程在新的技术革命中将发挥更巨大的作用.科学走向新的综合人们的视野在微观和宏观两方面都扩大 10 万倍以上，对自然界有 更深入的了解，使生物学与化学、物理学结合得更加密切，越来越多的事实证明，重大科技成果，都将是综合研究的结果。科技成为第一生产力，人类生活发生巨大变化进入 20 世纪后，科技对生会的推动作用越来越显著，对人类历史发展和国家兴衰起着决定作用。人类生活质量提高，寿命延长，并追求人与自然的和谐。 第二节内
9、容分析自然科学研究的过程观察和实验方法观察、实验结果的整理和总结一、自然科学研究的过程 要求：知道自然科学研究经历几个过程 1 ）选择和确定研究的课题；2 ）制订进行研究的计划；3）选择观察 实验方法；4)将得到的结果分析归纳作出解释.这是一个不断提出问题和解决问题的过程如何进行选题？制订实验计划的基本程序：确定实验目的，明确指导理论，选定实验方法步骤,，配备实验器材，实验记录，结果处理。 二、观察和实验方法要求：1、了解观察和实验的联系与区别 2、了解直接观察和间接观察的优点和缺点 3、了解直接实验和模拟实验的区别和联系1、观察和实验的区别与联系联系：都是科学实践活动，是科学研究的基 本方法
10、，区别：观察是在自然条件下进行的，有局限性；不利于认清最本质的、起决定作用的内部规律。实验可以能够人为地变革和控制自然对象，再现最本质的方面，而且具有可重复性。 分类：根据获取观察对象的方式：直接观察；间接观察根据获取观察对象的要求：定性观察；定量观察. . 概念：是考察自然界事物是否具有某种特性，以及事物之间是否有某种联系。特点：获得的有关观察对象的性质、特征粗略的 定量观察概念：是借助科学仪器来测量观察对象的象数量特征， 各种数量关系，刻划对是大致的、不确定的、因而定量观察又称为观测或测量。是确定的、定量的. 特点：获得的有关观察对象的性质、特征 直接观察和间接观察特点：是观察者用感觉器官
11、对观察对象进知识。 行观察，形成直接经验存在问题：存在局限性,有时还有错觉（受感官的局限性影响） 间接观察：特点：使用观测仪器对进行观察优越性：扩大观察范围、提高观察的精确性 提高观察速度、能使感觉形式发生转换1.不如直接观察生动、简便易行 2.仪器发生问题，可能导致观察失误 3.观察不能改变或控制对象分类：直接实验和模拟实验直接实验概念：实验者用实验手段直接作用于所研究的 现象或对象的实验基本程序：准备阶段（决定实验成败的一个关键） ，实施阶段，实验结果的处理阶段。模拟实验概念：实验者的实验手段是通过与原型相似的模于所研究的现象或对象的。作用：用于那些不能对其进行直接实验的对象，尝 试用与原
12、来对象相似的某个对象（替代物）模型的二重性：一方面是实验者运用实验工具实行实际变革的对象； 另一方面它只是客观原型的替代物，是实验者用以认识原型的工作为实验的对象 拟对象间接作用具。分类：自然模型是从自然界已有的事物中选择出来的替代物，如医学上、生物学上用的模型 人造模型按照原型先人为制造一个模型，用以代替原型进行一些性能测试程序：准备阶段、实施阶段和结果处理阶段特别注意：选择恰当的模型，且要求实验在与原型所处的条件基本相似的情况下进行，才能使实验获得的信息可靠，才能有效地类推到原型上去。 实验方法进行观察研究的特点：可以纯化研究对象 : 实验可将对象置于严格控制的条件下，排除各种偶然、次要、外界 等因素的干扰，便于提示客观规律 可以强化实验对象 : 为了揭示某些变化的规律或本质，要把某些条件强化，在强化的条 件下研究对象可以加速、再现或模拟自然过程: 模拟实验可以缩短自然现象的周期
