自然科学发展概论

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1、1- 2简述自然科学发展的三个时期及三次科学革命三个时期：（1）自然科学发展的第一个时期大约是从远古到15世纪根据考古学的研究成果，人们在长期的实践活动中，逐步了解认识了自然界，到公元前6世 纪已积累了不少的数学、天文学和医药知识，自然科学已开始萌发。这一时期，关于白然界的知识中天文学走在嚴前面。在医药方面，已有关于多种疾病的名称 和药物的记载从公元前5世纪到15世纪，人们把自然界当作一个整体，从总的方面來把握自然界的发展变 化，描绘自然界的总面目。基于这种认识，产生了力求囊括自然界一切事物的自然哲学。虽 然那时已出现了天文学、数学、物理学、化学、更学、生物学、地学等专门化知识，但都包 含在统

2、一的白然哲学中。在物理学方面，己出现了亚里士多徳的物理学，他的丁作给后人许多启发，但他所得出 的结论有很多是错的，例如，受外力作川运动的物体，当外力停止作川，物体的运动也就立 即终止。又如，较重的物体下落较快，较轻的物体下落较慢等。亚里士多徳的这些错误结论 纯粹是他的冇观想象和逻辑推理，并无任何实验依据，那时人们也还没有“科学实验”的思 想。（2）自然科学发展的第二个时期近代自然科学发展时期从时间上看，这个时期大约是从16世纪到19世纪。随肴欧洲文艺复兴运动和资木主义社会的 发展，需要有探索门然物体的物理特性和11然力的活动方式的科学，从各个细节上分门别类 地研究大自然的奥秘，于是数学、物理、

3、化学、夭文、地学、生物等专门学科逐渐从自然哲 学中分离出来，形成了一门门独立的学科，使近代H然科学得到了迅速的发展。这一时期, 数学上，微积分和非欧几何己经建立；物理上，牛顿理论和电磁理论己经建立：化学上，创 立了科学的原了论；天文学上，提出了口心说；地学上，提出了地质演化说；生物上，建立 了细胞学说和生物进化论，等等。近代H然科学的发展从天文学上首先突破，随后物理学又 成为带头学科。（3）自然科学发展的第三个时期现代自然科学发展时期从时间上看，这个时期大约是从19世纪末开始。此后，人们对于自然界的认识逐步深入到微 观领域和宇观领域，发现了许多前所未冇的物质形态和运动形式，岀现了许多分支学科、

4、边 缘学科、横断学科和综合学科。现代H然科学包括基础科学、技术科学和应用科学三大部分基础科学以白然界某种特沱的物质形态及其运动形式为研究对彖，目的在于探索和揭示H然 界物质运动形式的基木规律。技术科学以基础科学的理论为指导，研究同类技术中共同性的理论问题，目的在于提示同类 技术的一般规律。应用科学是综合运用技术科学的理论成果，创造性地解决具体工程和生产中的技术问题，创 造新技术、新工艺和新生产模型的科学三次科学革命：科学革命的含义科学革命是指人类对客观世界规律性的认识发生具有划时代意义的飞跃，从而引起科学观 念、科学研究模式以及科学研究活动方式的根木变革。科学革命的实质是指包括科学事实、 科学

5、理论、科学观念三个基木要素组成的科学知识结构体系的根木变革，其中作为体系硬核 的科学观念居于最高层次,它代表着一个时代科学思想的精华,并为科学理论活动和实践活 动提供基木准则和框架。(1) 第一次科学革命第一次科学苹命是指从哥白尼天文学节命开始，到以牛顿、伽利略为代表的经典力学体系的 建立为标志的科学革命1543年，哥白尼发表了巨著天体运行论，提出了太阳中心说。与此同时，维萨留斯及其 同学塞尔维特提出了以心脏为中心的血液循环理论。它们真实地反映了客观批界运动规律, 无论在内容上还是方法上都与中世纪的科学有着木质的区别。在内容上建立了 “口心 说”“心心说”，否定了 “地心说”“肝心说”:在方法

6、上用重视观测实验的方法代替了单 纯思辨、推理演绎的方法，把科学建立在实验、观测的基础上。这是笫一次科学革命的开始。 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，构成了这次科学萊命的基木内容，从而标志着以实验为基础的近代 科学的真正诞生。(2) 第二次科学革命18世纪下半叶到19世纪初，在第一次科学革命的基础上发生了第一次技术革命，它是从纺织 机、蒸汽机的发明和应用开始的。这次科学节命以电磁理论、化学原了论和生物进化论的提出为主要内容，以热力学、电磁学、

7、化学、生物学等一组学科为带头学科，推动了近代化学、生物学、地质学、数学、电磁学、 热力学、光学、生理学、地理学、人类学等学科的诞生或发展。19世纪科学革命的结果使科学由落示于技术和生产的局面一跃而处于领先地位，并对技术和 生产起着重要的指导作用。(3) 第三次科学革现代科学革命现代科学革命的内容：始于19世纪末2()世纪初的现代科学革命，是以相对论和量了力学的诞生为主要标志，以现代 宇宙学、分了生物学、系统科学、软科学的产生为重要内容，以自然科学、社会科学和思维 科学相互渗透形成交叉科学为特征的一次新的科学革命物理学革命的扩展 现代宇宙学的发展 生命科学的革命 首先是分了生物学的诞生； 其次是

8、脑科学的进展。20世纪地质学的进展 系统科学的产生和发展 现代科学革命的特点与趋势： 科学体系结构的整体化和专业化 科学活动的社会化和国际化 科学发展的加速化合数学化 科学、技术、生产的一体化1- 3什么是自然观？人类自然观演化的历史主要经历了哪几个阶段，并简述各 个阶段的特征自然观是关于H然界以及人与白然关系的总看法、总观点，是世界观的不可分割的部分。 五个阶段： 古代自然观(1) 古代神话自然观古代朴素的自然观（2）古希腊的朴素自然观故乡的自然观（自然哲学）着重探讨世界的木原问题。其特点为：肓观性、辩证性、思辨性。肓观性人们从某种有形体的、頁观的东西区寻求自然现象多样性的统一辩证性把a然界

9、看成一幅由种种联系和过程相互交织起来的画面思辨性用猜测和想象去说明h然现象（3）古代中国的科学思维我国的周易一书，充满了古代朴素的辩证法。它讲的是变易Z道，告诉人们，自然界的 演化是从单一到多样化的过程，多样性中蕴涵着永恒的和谐和统一性，两个性质上相反的事 物可以结合为一个新事物古代的白然观对我们有如下启示：古代H然观是从口常生活经验出发所做的想象和猜测古代自然观显示了人类认识自然的能力古代自然观是一种农业文化，同农业生产有密切关系中世纪的科学与自然观5世纪到15世纪欧洲 I *世纪占统治地位的a然观是宗教神学自然观近代机械论自然观的兴起中世纪沿袭下来的曾处于文化主流的宗教神学I然观，由于文化

10、观念和历史惯性及宗教裁判 所代表的社会政治势力的庇护，具有极大的稳定性和保守性。但16世纪初以丿二这种状态开 始有了变化。究其原因：其一，人们开始发现了一些与这种白然观相悖的经验事实；其二, 近代科学的长足进步从根木上改变了人们对自然界的看法（1）文艺复兴欧洲的1416世纪，被称为文艺复兴时期。这场运动是以意大利为中心展开的，是西欧与中 欧许多国家文化与思想发展中的一个重要时期。在欧洲文明兴起的这场伟大历史变革中，中 国古代发明的火药、指南针、造纸和印刷术等起了举足轻重的作用（2）机械论自然观机械运动规律是宇宙河一切事物所固冇的、唯一的运动规律，这些规律rh上帝创造；自然秩 序的过去状态能完全

11、决定现在，而现在的状态能完全决定未来等近代白然观对我们有如下启示：机械论白然观的意义与局限机械论白然观是一种丁业文化，是白然观发展中的一次进步， 是自然科学发展到定阶段的必然产物，并在相当长的时期内成为绝大多数科学家所持的白 然观。其局限在于用孤立、静止、片面、绝对的观点來看问题，最终不得不冋归神学的上帝 近代自然观所描绘的自然图景带有“机械人生”的烙印辩证唯物主义白然观自然界是物质的，物质有多种表现形态；自然界的切物质系统都处于无休止的运动zm； 任何具体的物质系统都有其产生、发展和成熟、衰亡的阶段，即都有其演化的过程。20世纪的科学思想20世纪的自然科学全面创想、全面突破，提出了许多崭新的

12、科学思想现代科学思想的主要特征是：确立了物质、能力、信息，以及时间、空间大统一的观念。在 这个基础上，把微观、宏观和宇观世纪统一起来；用系统论的观点研究问题，从研究简单性 到研究复杂性；从确定性到不确定性；从稳定性到不稳定性：从线性到非线性，等等。现代 自然科学提出了许多需要深入研究的哲学问题，提供了大量的新素材，有待自然科学科学家 和哲学家共同努力研究，丰富和发展辩证的自然观，推动科学事业向前发展。1- 5自然科学的基本方法有哪些？(1) 观察法观察法是人们通过视觉器官或借助于科学仪器，冇忖的、冇计划地对科学对象进行观看或考 察，从而获得关于科学对彖的感受经验的方法观察是指人们通过视觉器官或

13、借助于科学仪器，有目的、有计划地对科学对彖进行观看或 考察，从而获得关于科学对象的感受经验的方法观察的意义和作用取得某种事实材料，用以加强或反驳某一假说；通过观察收集一系 列的事实材料，最终在这些材料的基础上概括和总结出某种理论观察的类型 肓接观察：凭借人的感受器官肓接从外界获取感性材料；间接观察：借助 科学仪器和英它技术手段间接地从外界获取感性材料；沱性观察，乂称质的观察定量观 察，有时又称测量观察的易谬性和困难：观察使易谬。这点在口常生活中就已经有了充分的体现对科学观察的要求：既要有充分的准备，提出一点预想，又要避免先入Z见；在观察中坚持全面性、系统性的原则；常常反复进行，要有翔实记录(2

14、) 实验法实验法是指人们根据一定的研究日的，利用科学仪器、设备，人为地控制或模拟H然现象, 使H然过稈或化产过稈以纯粹、典型的形式表现出来，以便在有利的条件下进行观察研究的 一种方法实验的基木要求：实验的最基木要求是可重复性，即在严格规定并加以控制的相同的实验条 件下，其结果会同样再现，而不会因人、因时、因地而异。科学界对重要实验的结果，常常 需要反复验证才会相信和认可实验的特点：纯化和简化白然现象；强化和再现H然现象；延缓或加速白然过稈； 模拟作用：可分为物理模拟和数学模拟；经济可靠，可以对自然进行变革观察和实验中的机遇 在科学研究中有许多由于惠外事件导致科学上的新发现的例了。(3) 理论在

15、观察和实验的作用理论思维对观察和实验具有指导作用观察渗透理论观察与理论的关系涉及重要的哲学问题(4) 科学抽象科学抽象是在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方血，抽取起共同的、主要的方面, 从而做到从个别中把握一般，从现象中把握木质的认知过稈和思维方法(5) 科学思维科学思维包括逻辑思维和非逻辑思维。逻笹思维是在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理等形式对客观世界的间接的、概括 的反映过程，是科学思维的一种最普遍、最基木的类型。它被研究得较多，像分析、综合、 归纳、演绎、类比等，是运用逻辑思维最重要的、最常见的一些科学方法。非逻辑思维是指不遵循一般逻辑规则的特殊思维方式，包括：形象思维、玄觉思维、科学灵 感等。1- 8怎样理解科技教育与人文教育的联系和区别科技教育与人文教冇作为文化教育的两个方面既有联系又有区别。科技毕竟迅科技，人文毕竟是人文；彼此Z间有明显的区别没有人文的科技史残缺的科技，科技有人文的精神与人文的内涵，科技需要人文导向；同样, 没冇科技的人文是残缺的人文，人文有科技的基础与科技的精髓，人文需要科技奠基。科技 文化、科技知识与人文文化、人文知识都承认和尊重*观实际提炼和抽取客观实际的木质, 探索和揭示客观实际规律。彼此之间有明显的联系和相互作用。2- 1简述数学的定义数学的定义(1) 数学是数和形的学问几何：空间形式