颈椎管狭窄手术后遗症:人教版普高标准实验教科书历史必修3教师用书 第四单元

第四单元　近代以来世界的科学历程

　　单元引言分析

　　本单元教材引言主要介绍了近代以来自然科学的发展概况，包括两部分内容。

　　第一部分着重指出文艺复兴以来，由于人的思想从宗教束缚中解放出来，重视实践和理论的结合，促进了科学技术的迅速发展，尤其是欧洲的自然科学取得了巨大成就，在数学、生物学、物理学、化学等众多领域，理论研究取得了很多划时代的成果。

　　第二部分则指出了科学技术发展对近代历史发展巨大的推动作用，同时，概括了近代以来科学技术发展的几个主阶段及其特征。

　　一、教学目标

　　二、教材分析和教学建议

　　2.教材分析与建议

　　重点

　　伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。

　　难点

　　物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。

　　教学内容分析与建议

　　本课教材主要分三个目从四个方面向学生介绍物理学从16世纪末17世纪初到19世纪末20世纪初的重大成就：经典力学的重要奠基者——伽利略、经典力学的建立、从经典力学到相对论、量子论的诞生与发展。这一时期物理学方面的文字、图片、人物介绍等资料比较丰富，教师可以适当补充一些资料，提高学生学习的兴趣。

　　本课引言文字以比萨斜塔上发生的著名故事介绍了意大利物理学家伽利略通过实验证实落体定律，这件事掀开了近代物理学的序幕。

　　第一目“经典力学”

　　教材主要介绍了16世纪末到18世纪初物理学的发展情况。教材主要写了两方面内容：

　　(1) 伽利略对经典力学创立的奠基作用

　　由于伽利略和文艺复兴时期近代科学的产生有着直接的联系，建议教师在本目教学时首先让学生回顾文艺复兴时期近代科学产生的背景，把本目内容放在这种背景下，有助于学生深入理解伽利略进行科学研究的手段和取得的成就。

　　16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统的观察和实验。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。

　　希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。

　　伽利略的研究表明，外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定基础。他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。

　　关于伽利略在天文学方面的贡献及影响，建议教师在教学本目时利用教材中有关哥白尼“日心说”的【历史纵横】中的文字，让学生进行阅读。

　　中世纪流行的天文学观点是托勒密的“地球中心说”，它认为地球是宇宙的中央，日月星辰都围绕地球运行。文艺复兴运动时期波兰科学家哥白尼提出“太阳中心说”，并写成《天体运行论》。他提出太阳是宇宙的中心，地球不过是围绕太阳运行并能自转的一颗普通行星而已。这就揭穿了所谓“上帝赋予地球特殊地位”的说法，摧毁了上帝创造世界的谬论。

　　意大利科学家伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的发展作出了重要贡献。1569年他自创了用以观察天体的第一架望远镜，从望远镜里他发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。1632年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。

　　(2)牛顿创立经典力学

　　17~18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学（又称牛顿力学）。这除了由于工场手工业时期经济上的需要之外，也是因为力学研究的对象最简单，它抛开物体的物理、化学性质只把它作为一个质量的实体来看待。在经典力学领域中，最重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。

　　牛顿是英国著名的物理学家。他在数学、光学等领域均有重大贡献，最重要的是在力学方面。他在力学方面的贡献之一是确立了万有引力定律。这个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。这个引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们联结起来了。此外，牛顿还确立了著名的运动三定律，即惯性定律、比例定律（即加速度与力成正比）、作用和反作用相等定律。运动三定律是经典物理学的基础。牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律成为经典力学建立的标志。1687年，他出版了《自然哲学的数学原理》，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。《自然哲学的数学原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。

　　经典力学最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。

　　经典力学诞生后，产生了极其深远的影响，此后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。

　　经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。

　　第二目“相对论的创立”

　　本目教材介绍了19世纪末20世纪初物理学发展的新阶段即物理学界出现了一种崭新的革命性的理论——相对论。建议教师在教学中从三方面把握教材。

　　（1）相对论提出的历史背景

　　19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。

　　这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。物理学的“危机”没有吓倒大多数物理学家，他们继续向前探索，于是产生了以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命，物理学从此开辟了新的天地。

　　（2）相对论的提出及主要内容

　　过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。

　　德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，打破了传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理。指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化。狭义相对论认为：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应。

　　1916年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。在广义相对论中，引力是被考虑的主要问题。广义相对论指出：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，使人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。广义相对论又被认为是一种引力理论。

　　（3）相对论提出的历史意义

　　相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。

　　爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。

　　第三目“量子论的诞生与发展”

　　本目教材主要介绍了19世纪末20世纪初物理学的另一个重大成就——量子论的诞生与发展。建议教师在教学中从三方面把握教材。

　　（1）量子论诞生的背景

　　教师在教学过程中可结合第三目“相对论的创立”的背景及本目教材第一段内容来分析量子论诞生的背景。

　　19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。但大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。

　　（2）量子论的诞生、发展和量子力学

　　为量子论的诞生作出重大贡献的是德国物理学家普朗克。1900年，他提出了物质的辐射能不是连续的，而是以最小的、不可再分的能量单位即能量量子的整数位跳跃式地变化的量子假说。这个假说宣告了量子论的诞生。

　　在普朗克之后，英国的物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成。电子在不同轨道上围绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创立了原子结构的理论。爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。20世纪20年代，德国物理学家海森伯和奥地利物理学家薛定谔等创立了物理波理论，指出电子和一切物质粒子都像光一样，既具有连续的波动性质，又具有不连续的粒子性质。

　　经过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。

　　（3）量子论和量子力学的影响

　　在量子论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。同时，也标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。

　　相对论和量子力学的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地理学等学科的理论也都发生了革命性的突破。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

　　三、教学设计与案例

　　1.教学设计

　　学习本课内容时，教师可先让学生阅读本单元的引言文字，教师讲解后，直接导入本课内容。本节内容比较多，在教学过程中要注意详略得当、突出阶段成就。在学习物理学的重大成就时，要充分利用学生了解的知识，激发学生的兴趣。对教材中科学家的重要成就，不要重点放在展开史实讲过程，而应把重点放在这些成就及其历史地位和作用。

　　关于“经典力学”一目的教学。建议教师以本课引言文字为素材，通过提问方式引导学生阅读理解这段文字。设问题一：试举例说明以前学习过的有关伽利略的成就或贡献？设问题二：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键是什么？对你有何启示？在学生回答的基础上，教师引导学生进入本目内容的学习。

　　在学习本目内容时，可以利用教材中的两幅插图《伽利略望远镜及伽利略观察到的月亮》《伽利略面对教会的审判》。讲完本目后可以让学生讨论回答下列问题来进行总结：伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？他为什么会取得这些贡献？他的这些贡献有什么意义？在接下来有牛顿确立经典力学的教学。教师可以通过教材提供的有关牛顿的图片资料设问：牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？在学生回答的基础上进行学习。

　　学习本目，注意让学生总结归纳经典力学的显著特点：实验与数学紧密结合。同时，结合【资料回放】，对学生进行情感与态度价值观教育，使学生认识科学家求实谦虚的品德。同时，结合【历史纵横】，使学生认识科学知识对事物发展的预见性。

　　关于“相对论的创立”一目的教学。教师可以通过设置问题导入本目，如：19世纪末20世纪初物理学发展的重大成果是什么？为什么会出现？在讲述相对论的内容和意义时，教师可以让学生进行归纳，然后结合【学思之窗】提供的资料和插图，理解相对论的实质内容。学完本目以后，教师可以让学生思考讨论：相对论和经典力学有何区别与联系？有何启示？以此来培养学生的辩证思维能力和理论创新的观念。

　　关于“量子论的诞生与发展”一目的教学。本目的重点应放在量子论的诞生、发展以及量子力学的意义。在师生对这些内容归纳的基础上可以让学生讨论：量子论、量子力学与经典力学有何区别？

　　在学完本节内容之后，建议学生设计表格来归纳这一时期所涉及的物理学的重大成就。

　　2.教学案例

　　案例一　在学习伽利略的天文学成就时，用实物投影或幻灯片介绍教材中的图片《伽利略面对教会的审判》。

　　伽利略在科学领域里的重大成就，激怒了罗马教皇及其信徒们，当伽利略写了《关于两种世界体系对话》这篇科学巨著后，教会终于露出了狰狞面目，把伽利略投入了监狱。教皇乌尔班八世的御用工具——宗教裁判所在1633年6月21日宣布对伽利略的判决：“我们判决你在宗教法庭监狱内服刑，刑期由我们掌握，为了有益于补赎，命令你在今后3年内，每周背诵7篇赎罪诗篇……”这一纸胡言，竟使伽利略蒙冤300多年，至死都没有撤销判决，甚至死后还被禁止举行殡礼，不准葬入圣太克罗斯墓地。

　　案例二　在学习经典力学时，可让学生们了解牛顿的生平。

　　四、问题解答

　　【学思之窗】

　　资料略

　　你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？

　　解题关键：适应时代的需要，推动科学的发展。

　　思路引领：牛顿创立经典力学；爱因斯坦提出相对论。

　　答案提示：牛顿确立了万有引力定律和运动三定律，之后光学、电磁学等与力学进一步统一，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，1916年爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。

　　【探究学习总结】

　　一、本课测评

　　相对论和量子论的出现有什么意义？

　　解题关键：相对论和量子论。

　　思路引领：相对论和量子论与经典力学的不同处。

　　答案提示：相对论和量子论发现人们日常经验之外的宏观世界和微观世界的物质运动规律，不仅推动了物理学的进步，还大大开阔了人们视野，改变了人们认识世界的角度和方式。

　　二、学习延伸

　　20世纪初，爱因斯坦提出相对论后，核能研究得到迅速发展。请查找资料，了解20世纪核能研究发展的基本情况，谈一谈这一研究的发展对人类社会产生了哪些影响？

　　解题关键：核能的发展。

　　思路引领：通过上网或图书馆等途径查阅相关资料。

　　答案提示：略。(本题的核心是培养学生查阅资料和组织材料的能力，应该鼓励学生通过不同方式组织材料，鼓励他们积极发表意见)

　　五、资料与注释

　　1.原始资料

　　关于科学的论述

　　只要科学家担负起交流的责任——对于自己干的那一行尽可能简明并尽可能多地加以解释，而非科学家也乐于洗耳恭听，那么两者之间的鸿沟便有可能消除。能更满意地欣赏一门科学的进展，并不一定非得对科学有透彻的了解。归根到底，没有人认为，要欣赏莎士比亚，自己就必须能写出一部伟大的文学作品。要欣赏贝多芬的交响乐，也并不要求听者能作出一部同等的交响乐。同样地，要欣赏或享受科学的成就，也不一定非得躬身于创造性的科学活动。

　　——{美国}艾萨克· 阿西莫夫，转引自《科学大师佳作系列》中文版序言

　　胡锦涛关于中国科学技术发展的论述

　　载人航天工程是当今世界高新技术发展水平的集中展示，是衡量一个国家综合国力的重要标志。我国载人航天工程取得的成就，是改革开放20多年来综合国力不断增强、科技水平不断提高的重要体现。这再一次说明，只要我们坚定不移地坚持党的基本理论、基本路线、基本纲领和基本经验，坚定不移地坚持以经济建设为中心，坚定不移地走改革开放的强国之路，坚定不移地推进经济社会协调发展，我们就能不断夺取社会主义现代化建设的更大胜利。

　　……

　　第一，必须坚持以科技进步和创新为先导，努力实现技术发展的跨越。载人航天是当今世界高新科技中最具挑战性的领域之一，是难度高、规模大、系统复杂、可靠性和安全性要求极强的工程。实施载人航天工程，同当年搞“两弹一星”并取得成功一样，有力地推动了我国科技的跨越式发展，带动了相关学科技术的整体跃升，形成了一批新兴产业，对促进我国经济社会发展具有十分重大的意义。实践告诉我们，高度重视和充分发挥科学技术的重要作用，努力以科技发展的局部跃升带动经济社会发展，是加快发展的一个重要途径。当今时代，人类正在经历一场全球性的科技革命，知识创新迅速发展，科技进步日新月异，科学技术越来越成为综合国力竞争的核心，我们比以往任何时候都更需要加快科技进步和创新的步伐。我国是一个发展中国家，在经济社会发展的诸多方面特别是科技发展方面同发达国家还有较大差距。我们要赶超世界先进水平，就必须坚定不移地实施科教兴国战略和人才强国战略，抓住机遇，用好机遇，集聚尖端人才，发挥后发优势，选准一些对推动经济社会发展、维护国家安全具有重大带动作用的领域重点攻关，加速推进全社会的科技进步，实现技术发展的跨越，带动我国综合国力的全面提升。

　　——《胡锦涛在庆祝我国首次载人航天飞行圆满成功大会上的讲话》（2003年11月7日）

　　2.课文注释

　　近代科学诞生的历史背景

　　近代自然科学革命发生的历史背景主要包括：

　　首先，新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要。14世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。同时，新兴资产阶级要求掌握政治权力，他们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武器。

　　其次，自然科学自身发展的需要。经过中世纪前期的漫长黑夜，自然科学逐渐复兴。资本主义生产方式的产生和发展，不仅向自然科学提出大量的研究课题，还提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。

　　最后，文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。文艺复兴反对盲从和迷信，提倡独立的学术研究，为资产阶级在政治上取代封建统治作舆论准备，它打破了教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件。近代自然科学革命就是在文艺复兴运动的高潮中拉开序幕的，首先向宗教神学发起冲击的是天文学。随后的宗教改革摧毁了天主教会的精神独裁，对科学革命也产生了巨大的影响。在此期间，地理大发现也有重要意义，它以实践证实了地圆学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础，对近代科学技术的发展有不可估量的意义。更重要的是它所引起的思想观念的革命，它用实践突破了所谓经典知识界限，使人的思维方式从权威的盲目崇拜中解放出来。

　　伽利略

　　伽利略（1564—1642），意大利知识渊博的科学家、近代实验科学的奠基者之一，出生于比萨一个没落贵族家庭。17岁进比萨大学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体，得出了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望远镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警告，发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的“异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出《关于两门新科学的谈话和数学证明》。

　　伽利略对科学研究方法的贡献

　　近代科学虽然从古希腊科学发展而来，但在研究方法上与古希腊科学却有很大的不同。古希腊偏重在直观基础上的思辨、演绎而轻视经验，近代却注重实验和归纳，同时也不排斥数学和演绎的作用，因而近代科学又被称为实验科学。实验科学的倡导者是中世纪后期的罗吉尔·培根，他已充分认识到只有实验方法才能给科学以确定性。文艺复兴时期的意大利科学家和艺术家达·芬奇也领会到观察和实验是科学认识的重要方法。近代科学方法的真正形成是在17～18世纪，伽利略创立的实验和数学相结合的科学研究方法是近代自然科学研究问题的一般程序和经典方法。这种方法是在观察实验的基础上，经过逻辑推理和数学计算，对未知的自然现象提出假定性的说明和定量的描写，然后再用实验加以检验的方法。伽利略虽然强调实验、经验和归纳，但又反对狭隘经验论，强调理智的作用，强调数学和演绎方法的重要性，主张运用理智把自然过程加以纯化和简化，并且把寻找自然界的数学关系作为研究的重要目标。正是从数学演绎的观点出发，伽利略非常重视对观察、实验的结果进行定量的计算和分析，这比起古希腊和中世纪的学者只注重定性研究是一大进步。伽利略的实验—数学方法开创了近代自然科学研究中经验和理性相结合、定性和定量相结合的传统，这对物理学乃至整个近代自然科学都产生了深远的影响，在科学方法的发展史上更具有重要的意义。

　　落体定律对亚里士多德运动观念的重大变革

　　亚里士多德有一个著名的“落体运动法则”：落体的速度与重量成正比。据此理论，一个重10千克的物体，其下落速度一定是重1千克物体的10倍。这种看法在经验中确实可以找到证据，比如一根羽毛就比一块石头后落到地面，但是也不难找到反证，比如一个同样大小的铁球和木球从等高处下落，几乎无法区分哪一个先到达地面。

　　伽利略决定用实验来反驳亚里士多德的理论。有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上做过自由落体的实验。结果两个重量相差10倍的球同时落地，证明了亚里士多德的观点是错误的。不过经后世史学家考证，伽利略并没有在比萨斜塔上做过落体实验。尽管如此，伽利略还是根据小球沿斜面滚动的实验证实了自己的猜想。他发现小球滚动的加速度与小球的重量无关，只与斜面的倾斜度有关。斜面的倾角达到90度时，物体就成了自由落体。从1602年开始，伽利略着手研究相关的运动问题。1604年，伽利略设计了斜面实验，经过多次努力，终于探清了在斜面上滚动的小球的运动情况，他所面临的困难主要是没有准确的计时装置，他先后用过脉搏、音乐节拍和水钟。他先发现球滚过全程四分之一所花的时间，正是滚过全程所花时间的一半，最后更为精确地知道，在斜面上下落物体的下落距离同所用时间的平方成正比，这就是著名的落体定律。因此他的实验明确的表明自由落体运动的速度与重量无关。这是对古希腊哲学家亚里士多德的运动观念的重大变革。

　　匀速运动与匀加速运动

　　伽利略在研究自由落体运动时，首先遇到了概念上的困难，因当时还没有人对速度进行过定量和定义。伽利略虽然发现了落体定律，但却错误地认为速度与距离成正比，后来才认识到速度与时间成正比。因此，对于伽利略来说，重要的是先对匀速运动和匀加速运动进行定量和定义。在《两门新科学》中，这样的概念终于以公理的形式被创造出来。匀速运动是指运动质点在任何相等的时间间隔里经过的距离皆相等，匀加速运动是指运动质点在相等的时间间隔里获得相等的速率增量。有了这两个新概念，人们就能从斜面实验中获得更多的教益。小球从斜面上滚下后继续沿着桌面滚动，此时斜度为零，重力的作用为零，不再有加速度，因此，球就会永远保持匀速运动。这意味着，外力不是维持物体运动状态的原因，而只是改变物体运动状态的原因，这是对亚里士多德运动观念的重大变革。后来牛顿将之概括为运动第一、第二定律。

　　地心说与日心说

　　（1）地心说。中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说”。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯·阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。托勒密的宇宙体系还被赋予一种人间的等级结构，即天上高贵，地下卑贱，越往高处越进入神圣美妙的境地。但丁的《神曲》对这一等级宇宙体系作了诗意的描述，在《天堂篇》中，但丁在少女贝亚德的引领下依次上升到了月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天、水晶天（原动天），并在原动天那里窥见了上帝的景象，沉浸在至高无上的幸福之中。

　　（2）日心说。随着天文观测技术的发展，地心说体系已是破绽百出。文艺复兴时期已有许多进步思想家和天文学家对它表示怀疑。但真正打破该体系的是16世纪波兰伟大的天文学家哥白尼。哥白尼发现托勒密的理论虽然可以给出同观测资料相符合的数据，但他描述的天空图景显得复杂凌乱，毫无统一性和规律性。经过多年悉心研究，哥白尼得出了地球不是宇宙中心的结论。他在1510年指出：太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕着太阳运动，只有月亮才真正围绕地球旋转。以后哥白尼又根据亲自获得的20多项新的观测事实和大量复杂的数学计算结果，对上述结论作了许多修改和补充。1530年，终于圆满地完成了日心说的建立工作。在1543年出版的《天体运动论》中，哥白尼向人们描述了他的宇宙图景：太阳位于宇宙的中心，有五颗当时已知的行星和地球围绕太阳旋转。《天体运行论》发表后，遭到了马丁·路德的反对和责难，他把哥白尼叫做“想要把天文学这门学科弄颠倒”的蠢人。但并未引起罗马教廷的注意。70年后的1616年被罗马教廷列为禁书，300年后才解除禁令。

　　牛顿

　　牛顿（1642—1727）是著名的英国科学家，在物理学、数学、天文学等许多方面作出了卓越的贡献。牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。1669年，开始担任三一学院的教授。牛顿最突出的贡献是在力学方面，他在前人的研究基础上，总结出了机械运动的三个基本定律，还发现了万有引力定律，把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系之中，创立了经典力学体系。这一力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，实现了自然科学的一次大综合，是人类认识自然界的一次大飞跃。在光学方面，牛顿也作出了巨大贡献。他在1666年用三棱镜分析日光时，发现了日光是由不同的颜色即不同波长的光构成的，奠定了光谱分析的基础，制作了牛顿色盘。他在1704年出版了《光学》一书，创立了光的“微粒说”。同时，他在热学方面也有研究成果，确定了冷却定律，这一定律表明：当物体表面与周围存在温度差时，单位时间内从单位面积上散失的热量与这一温度差成正比。在数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学，同时，他还在前人研究基础上，建立了二项式定理。在天文学领域，他在1671年创制了反射望远镜，初步考察了行星的运动规律；他还解释了潮汐现象，并预言地球不是正球体，并由此说明了岁差现象。1687年，他发表了著名的《自然哲学数学原理》一书，用数学方式解释了哥白尼的学说和天体运动的现象，阐明了机械运动三定律和万有引力定律等。在哲学思想上，牛顿认为时间、空间是客观存在的，但同时也认为时间和空间同运动的物质是脱离的，相互之间没有必然的联系，进而提出了所谓的绝对时间和绝对空间的概念。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，被授予爵士称号。1727年病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。

　　《自然哲学的数学原理》

　　牛顿的主要研究成果集中在其不朽的名著《自然哲学的数学原理》一书中。这里所谓的“自然哲学”实际上就是指物理学。在古代，自然科学是以自然哲学的形式出现的。《自然哲学的数学原理》全书分为两大部分。第一部分包括：“定义和注释”和“运动的基本定理或定律”。这部分虽然篇幅不大，却极为重要。第二部分是这些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是研究万有引力的；第二篇讨论介质对物体运动的影响；第三篇是“论宇宙系统”。在该书的第一部分中，牛顿首先给力学的基本概念如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，说明了绝对时间和绝对空间的含义。接着陈述了他总结和创立的运动三定律和矢量合成原理。牛顿对运动三定律的表述如下：运动第一定律（又称惯性定律）：任何物体将保持它的静止状态或匀速直线运动状态，直到外力作用迫使它改变这种状态为止。运动第二定律：运动的变化与所施的力成正比，并沿力的作用方向发生。运动第三定律：每一个作用总是有一个相等的反作用和它对抗；或者说，两物体彼此之间的相互作用永远相等，并且各自指向对方。《自然哲学的数学原理》以牛顿三大运动定律和万有引力定律为基础，建立了完美的力学理论体系，说明了当时人们所能理解的一切力学现象，解决了行星运动、落体运动、微粒运动、声音和波、潮汐以及地球的扁圆形状等各种各样的问题。在此后二百多年中，再也没有人补充任何本质上的东西。直到20世纪量子力学和相对论问世，才使力学扩大了范围。

　　天王星和海王星的发现

　　18世纪以前，人们都以为土星就是太阳系的边界。随着观测技术的进步，人类对太阳系的认识有了突破。1781年，英国天文学家赫舍尔在用望远镜观察天空时，发现在土星之外的金牛座群星中有一颗既不像恒星又不是彗星的星星，后来英国天文学家麦斯克雷弄清楚了它是一颗前所未知的行星，新行星以希腊神话中的萨都恩神（土星以此命名）的父亲、天神乌兰纳斯来命名新行星，中文译为天王星。其后人们按照当时的观测编制了天王星的运行表。但到了1830年，人们发现它的实际运行情况与运行表所推算的数值存在着明显的差别，根据万有引力理论，这种“越轨”现象使天文学家们考虑到在它的附近可能有一颗未知的行星干扰着它的运动，根据万有引力定律，人们可以从天王星的行为中推算出这颗未知行星的位置。1845年10月，英国剑桥大学学生亚当斯首先得出了计算结果，但未被引起重视。1846年8月，法国天文学家勒维烈经过自己的计算，公布了这颗未知行星的轨道参数。三个多星期后，德国天文学家加勒根据勒维烈计算的数据果真找到了这颗行星，这就是海王星。海王星的发现是牛顿力学在天文学运用上的伟大胜利，它标志着天体力学已趋于成熟。

　　经典力学的历史地位

　　经典力学作为近代力学革命的最终成果，它的建立在近代科学发展史上具有划时代的意义。第一，为力学学科确定了基本概念和基本定律，使力学形成系统化和理论化的知识体系而达到成熟和完善，并带动了其他学科的发展。第二，把天上和地上的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次大综合。自古以来，天上和地上被看作各自遵从不同的力学运动规律的两个世界，经典力学打破了二者之间的界限，把万有引力定律和牛顿运动三定律视为宇宙间一切机械运动的普遍规律，从力学上证明了自然界的统一性，从而把人类对整个自然界的认识推进到一个新阶段。第三，把人们对机械运动的认识从运动学的水平提高到动力学的水平。经典力学不仅描述了物体运动的图景，而且揭示了运动的原因，使人们既了解物体怎样运动，又能够说明为什么这样运动，这标志着人类对自然界的认识更深化了一步。第四，把对物体运动状态的描述从变化的结果提高到对变化过程的认识。

　　经典力学的困境

　　在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对不变的。正如牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中写的：“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动的。”随着生产实践，特别是科学实验的发展，却出现了一些由“绝对时空观”解释不了的实验事实。比如，电磁波、光的传播和快速的电子运动，等等，都不遵循牛顿的力学定律。为了检验以太存在的假说，1887年，美国物理学家迈克耳逊和莫雷，利用光的干涉效应，观察干涉条纹的移动，试图探测地球相对于以太运动的速度，寻找以太绝对静止坐标系。虽然实验本身达到了很高的精确度，但是并未观察到干涉条纹的移动。这个实验被许多人所重复，结果都相同。实验的“零”结果否定了以太风的存在，这就是以太的飘移实验。很显然，新的发现与古典理论发生了矛盾，迫使人们重新考虑、大胆怀疑绝对时空观的正确性。新的实验表明，牛顿力学的致命弱点，就是把时空和物质运动割裂开来，忽视了它们之间的内在联系，因而当物体运动接近光速时，牛顿理论的终极真理性被否定了。这种状况表明，一种新的更为普遍性的理论的产生已不可避免了。

　　爱因斯坦

　　艾伯特·爱因斯坦（1879—1955），美籍德国物理学家。1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。1901年入瑞士国籍。1902年6月至1909年10月，在瑞士专利局任技术员。1909年10月，任苏黎世大学理论物理学副教授；1911年3月，在布拉格任德意志大学理论物理学教授；1912年10月，任苏黎世工业大学理论物理学教授；1914年4月，在柏林任德国威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授。1933年，因受纳粹迫害，移居美国。1940年入美国国籍。1955年4月18日逝世。爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。

　　狭义相对论

　　1905年6月，爱因斯坦完成题为《论运动媒质的电动力学》的论文，提出了狭义相对论。此后，爱因斯坦又连续发表几篇论文，建立起狭义相对论的全部框架。

　　爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。第一个假设是相对性原理，即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关；第二个假设是光速不变原理，即对任何一个参照系而言，光速都是相同的。从两个基本假设出发，爱因斯坦得出如下新的结论：（1）运动物体在运动方向上长度缩短。（2）运动着的时钟要变慢。（3）任何物体的运动速度都不可能超过光速。（4）同时性是相对的，在一个惯性系中同时发生的事情，在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的。（5）如果物质速度比光速小得多，相对论力学就变为牛顿力学，比起牛顿力学来，相对论力学具有更普遍的意义。（6）物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。

　　爱因斯坦的狭义相对论，在我们的日常生活中是很难理解的，因为我们日常接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。但如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。另外还会出现这样的景象：一个人坐上光子火箭，以接近光速的高速度去作星际航行。一年后他回来了，发现儿子已经是白发苍苍的老人，而自己还是那样年轻。中国古代传说中的“天上方一日，人间已一年”就可用相对论得到解释。

　　广义相对论

　　1915年，爱因斯坦完成了创立广义相对论的工作，并于1916年写成总结性论文《广义相对论的基础》。这篇论文的发表宣告了广义相对论的诞生。

　　广义相对论实际上是关于空间、时间与万有引力关系的理论，它指出空间、时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布。狭义相对论已指出时间、空间是一个整体，即四维时空。广义相对论进一步指出，物质的存在会使四维时空发生弯曲，万有引力并不是真正的力，而是时空弯曲的表现。如果物质消失，时空就回到平直状态。

　　广义相对论认为，质点在万有引力作用下的运动，如地球上的自由落体、行星围绕太阳的运动等，是弯曲时空中的自由运动——惯性运动。它们在时空中描出的曲线，虽然不是直线，却是直线在弯曲时空中的推广——短程线，即两点之间的最短线。当时空恢复平直时，短程线就成为通常的直线。

　　可以打这样一个比方来说明时空弯曲。假如四个人各拉紧床单的一个角，床单这个二维空间就是平的。放一个小玻璃球在上面，如果不去推它，它就会保持静止或匀速直线运动状态不变（假设床单是足够光滑的，微小的摩擦力忽略不计）。如果在床单中央放一个铅球，床单就会凹下去，这个二维空间就弯曲了。这时，如果再放置一个小玻璃球，它就会滚向中央的大球。按照牛顿的观点，这是由于大球用“万有引力”吸引小球。按照爱因斯坦的观点，则是由于大球的存在使空间弯曲了，并不存在什么“引力”，小球落向大球乃是弯曲空间中的自由（惯性）运动。

　　当然，上面这个比喻，说的只是“空间”弯曲，而广义相对论说的则是四维“时空”的弯曲。太阳的存在使四维时空弯曲了。行星绕日运动，就是在弯曲时空中的惯性运动，行星轨道是四维时空中的短程线，根本就不存在什么万有引力。

　　广义相对论指出，在引力场的区域，空间的性质不再服从欧几里德几何，而是遵循非欧几何，并得出结论：现实的物质空间不是平直的欧几里德空间，而是弯曲的黎曼空间（即三角形三个内角之和大于180度、曲率为正的空间），它的弯曲度取决于物质在空间的分布情况。物质密度大的地方，引力场的强度也大，空间弯得也厉害，时间也要相应地变慢。爱因斯坦为了证明广义相对论思想的正确性，他作出了三个预言：

　　第一，水星近日点的运动。自1859年发现水星近日点的运动以来，有每百年43秒的变动是用牛顿力学无法解释的。曾有人怀疑这是由一颗未发现的星引起的，但天文观测一直没有发现这颗星。爱因斯坦广义相对论，通过理论计算说明，太阳引力使空间弯曲，水星近日点的进动每百年就应有43秒的剩余值。

　　第二，光谱线的引力红移，即在强引力场中，光谱应向红端移动。这一结论后来被天文观测所证实。

　　第三，引力场使光线偏转。爱因斯坦预言，光线经过太阳表面，将会发生1.75秒的偏转。1919年5月29日发生日全食，在英国天文学家爱丁顿的建议下，英国皇家学会组织了两路观测人马，分赴巴西北部的索布拉尔和西非的普林西比岛，拍摄了日全食时在太阳周围看到的恒星照片。爱丁顿把这些照片和半年后的夜晚拍摄的天空同一位置的照片进行细致的对照，最终结论是，星光在太阳附近的确发生了偏转，并且数值与爱因斯坦的预言极为接近。这结果一公布，立即轰动了世界。人们开始把爱因斯坦与牛顿相提并论。

　　普朗克和量子论的发展

　　普朗克（1858—1947）是近代伟大的德国物理学家、量子论的奠基人。1858年4月23日生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。12月14日，在德国物理学会的例会上，普朗克作了《论正常光谱中的能量分布》的报告。在这个报告中，他激动地阐述了自己最惊人的发现。他说，为了从理论上得出正确的辐射公式，必须假定物质辐射（或吸收）的能量不是连续地而是一份一份地进行的，只能取某个最小数值的整数倍。这个最小数值就叫能量子，辐射频率是ν的能量的最小数值ε=hν。其中h，普朗克当时把它叫做基本作用量子，现在叫做普朗克常数。由此，量子论创立。由于这一发现，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他一生发表了215篇研究论文和7部著作。在普朗克诞辰80周年的庆祝会上，人们“赠给”他一个小行星，并命名为“普朗克行星”。量子论不仅给光学，也给整个物理学提供了新的概念，故通常把它的诞生视为近代物理学的起点。

　　第一个意识到量子概念的普遍意义并将其运用到其他问题上的科学家是爱因斯坦，他建立了光量子理论解释光电效应中出现的新现象。此外，玻尔、德布罗意等许多科学家也对量子论的发展作出了重要贡献。量子论的发展经历了三个主要阶段：古典量子论（普朗克、爱因斯坦、玻尔、索未菲、康普顿），量子力学（德布罗意、薛定谔、海森伯、约尔丹、玻恩）以及最新的相对论量子力学或量子场论。但是，否定量子论或对它有疑问的科学家也不少，即使是赞同量子论的科学家之间也有很大的争论，如爱因斯坦和玻尔。尽管人们对量子理论的争论一直没有消除，但它在实践中获得的成就却是令人吃惊的。用量子理论来研究金属和宝石这些晶体，可以解释很多现象，例如，为什么银是电和热的良导体却不透光，金刚石不是电和热的良导体却透光？实际上，更为重要的是量子理论很好地解释了处于导体和绝缘体之间的半导体的原理，为晶体管的出现奠定了基础。而且量子论在工业领域的应用前景也十分美好。科学家认为，量子力学理论将对电子工业产生重大影响，是物理学一个尚未开发而又具有广阔前景的新领域。

　　相对论—量子力学革命

　　相对论—量子力学革命发生于19世纪末20世纪上半期，是在物理学许多新发现的基础上爆发的一场现代物理学革命。1905～1916年，爱因斯坦创立了相对论。1905年他发表了具有划时代意义的论文《论动体的电动力学》，提出了不同于传统观念的时间、空间理论。他称该理论为“相对性理论”，简称“相对论”，后来他又称它为“狭义相对论”，并把它的发展形式叫做“广义相对论”。狭义相对论的核心是空间和时间的统一性。相对论不仅引起了时空观的革命，也带来了整个物理学的革命，其中最突出的是关于物体的质量和能量相当性的推论。爱因斯坦提出：“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。”这就是“等效原理”。发现等效原理，爱因斯坦认为这是他“一生中最愉快的思想”。由于等效原理，他推断，在引力场中，时钟要变慢，光的路程要弯曲。1916年，爱因斯坦完成了完整的总结性论文《广义相对论的基础》。广义相对论的引力论同牛顿的引力论在本质上完全不同。它使人类的认识由宏观物质世界的低速运动进入宇观高速运动，超越了牛顿经典物理学的特定范畴，建立了现代的时空观和引力理论。

　　20世纪初，德国物理学家普朗克创立了量子论。他大胆地假设：物体在发射辐射和吸收辐射时，能量不是连续变化的，而是以一定数量值的整倍数跳跃式地变化的，也就是说，在辐射的发射或吸收过程中，能量不是无限可分的，而是有一个最小的单元。这个不可分的能量单元，普朗克称之为“能量子”或“量子”。1900年12月14日，普朗克向德国物理学会宣读了《关于正常光谱的能分布定律的理论》的论文，这就是量子论的诞生。爱因斯坦意识到，量子概念带来的将是整个物理学的根本变革。他指出，关于光的产生和转化的瞬间现象，波动论的结论同经验不符。要解释这类现象，只能假设光是由能量子所组成。这种能量子，他称为“光量子”。美国化学家路易斯1926年把光量子取名为“光子”。同年，量子力学建立。量子力学是继相对论之后对古典物理学的又一次重大的突破，它向人们提供了一种新的关于自然界的表达方法和思想方法。相对论和量子力学的创立，推动了整个自然科学的革命性发展。

　　为什么爱因斯坦没有因为相对论而获得诺贝尔物理学奖？

　　美国科学史专家罗伯特·马克·弗里德曼博士耗时二十多年，通过发掘与诺贝尔奖评奖当事人有关的大量书信、日记、评审报告等素材，撰写成一本有关诺贝尔奖评奖内幕的书，这本书的书名是《权谋：诺贝尔科学奖的幕后》，已由上海科技教育出版社出版了中译本。那么，在诺贝尔物理学奖评审委员会里，究竟是谁不想让爱因斯坦获奖？该书作者揭示出，这个人是瑞典皇家科学院的权威古尔斯特兰德。这个著名医生说：“爱因斯坦的理论作为一个智识成就不具备可考虑授予诺贝尔奖的物理学价值。”（该书第163页）结果，古尔斯特兰德毫不费力地在委员会中做了一个经典的外科“手术”，成功地“切除”了爱因斯坦获奖的可能性。另外，委员会另一个核心人物哈塞尔贝里对爱因斯坦的理论也无好感。直到1922年，哈塞尔贝里去世，奥森添补了委员会的空缺，爱因斯坦才得到获奖的机会。事实上，在这件事情上，奥森也颇费了一番心思，其策略是不以委员会中大多数人反对的相对论，而是以普遍被接受但是重要性稍逊的光电效应定律，提出为爱因斯坦授奖，他成功了。应该说，是爱因斯坦为诺贝尔奖增添了光彩，而不是诺贝尔奖成全了爱因斯坦。

　　3.插图说明

　　《伽利略望远镜及伽利略观察到的月亮》

　　1608年，荷兰的眼镜匠利帕希（1570—1619）造出了第一架望远镜。事情是极为偶然的，他的一个学徒没事干时拿两个透镜片在眼前对着看，结果发现远处的物体变得近在眼前而且清晰，学徒将这件怪事告诉了利帕希，利帕希经试验证明确实有这种效果，他就将两个透镜片装在筒里，制成了人类历史上第一架望远镜。第二年，伽利略从朋友那里得知这种新仪器，他立即动手制作了一架，并且不断改进，于12月造出一架能放大约30倍的望远镜。

　　用这架望远镜，伽利略首先发现了月亮上的山脉和火山口，次年1月，他又发现了木星的四颗卫星。这一发现对于证实哥白尼学说具有重大的意义，托勒密学说的维护者们有一个很强的理由，他们说只有地球才可能有天体绕着转动，因为这些天体是地球的仆从。3月，伽利略将他的新发现写成了《星界的报告》一书，在书中叙述了他用望远镜观察到的新天象，即月亮并不像亚里士多德所说的那样完美无缺，木星有四颗卫星，它们绕木星而不是绕地球转动，银河由大量恒星组成。

　　4.参考书目

　　《百年科学发明》，黄天祥主编，吉林科学技术出版社2000年版

　　《百年科学发现》，姜岩主编，吉林科学技术出版社2000年版

　　《大突破：20世纪重要科技发明与发现》，王一川主编，东方出版社2000年版

　　《科学技术史新编》，施若谷编著，厦门大学出版社1998年版

　　《青年必知科学历程手册》，刘里远主编，中国国际广播出版社2000年版

　　《科学的历程》，吴国盛著，北京大学出版社2002年版

　　《科学的故事》，林成滔编著，中国档案出版社2001年版

　　一、 教学目标

目标

内容

知识与能力

过程与方法

情感态度

与价值观

识记

理解

运用

教会的禁锢

教会宣称世界万物包括人都是上帝创造的

18世纪下半期到19世纪生物学领域发生重大转折，取得革命性进展的原因；达尔文生物进化论对思想界、科学界、宗教界和社会革命和社会进步所产生的巨大影响

联系中国的创世说，说明神创说长期盛行的原因

问题探究

对比分析

迷信、愚昧阻碍社会进步，社会落后滋生愚昧、迷信

拉马克和早期生物进化思想

细胞和细胞学说，拉马克的进化论观点

通过生物进化论的影响，探究科学在社会进步中的巨大作用，明确崇尚科学、反对迷信的重要意义

材料分析

教师点拨

情境再现

问题探究

科学家的顽强探索和不懈努力赢得了科学的进步，科学的进步又推动了人类历史的发展，科学技术是第一生产力

达尔文与进化论

1859年达尔文发表《物种起源》

　　二、教材分析和教学建议

　　1．知识结构

　　2．教材分析与建议

　　重点

　　达尔文进化论产生的历史条件及进化论思想的影响

　　难点

　　达尔文进化论思想的内容

　　教材内容分析与建议

　　本课引言从生物学研究的发展和生物学知识的积累；西方思想解放运动的高涨；科学技术的发展和达尔文的主观努力等四个方面阐述了生物进化论的诞生和人类破解生命起源之谜取得重大突破的历史必然性。旨在说明达尔文生物进化思想是时代进步的综合产物，同时也是科学家顽强探索、大胆创新的结果。引言提纲挈领，建议教师引导学生认真分析以加深学生对教材正文的理解。

　　本课教材主要从两个方面向学生介绍了人类在生命起源问题上两种截然不同的观点，即神创说和进化论思想。进化论思想取代神创说反映了人类认识水平的不断提高，揭示了人类认识的普遍规律；这两种观点产生的特定时代背景和对历史的重大影响，则说明了社会存在和社会意识的相互作用。建议教师在教学过程中，适当补充一些翔实的材料，加深学生对这两种观点的认识，并注意培养学生的理性思维能力，提高学生的认识水平，使学生在学习过程中树立正确的世界观。

　　第一目“教会的禁锢”

　　教材以简洁的笔触叙述了进化论诞生之前，世界各种文化对生命起源的共同认识──神创说，着重介绍了基督教世界的上帝创世说及由此而形成的基督教神学的精神独裁。

　　（1）世界是神创造的──神创说

　　由于神创说是本课重要概念，建议教师对神创说作简单介绍，以便使学生明白几千年来人类对生命起源的总体认识，并为分析神创说统治世界几千年的原因奠定基础。

　　世界各民族由于所处的地区、生产活动、生活习俗都不尽相同，在此基础上也就产生了不同的文化。各种文化都毫无例外地留下了关于人类起源的神话。这些神话虽然说法不一，并带有强烈的民族特色，但都认为世界的万物，包括人类，都是神创造的，这就是神创说。

　　（2）基督教的上帝创世说和精神独裁

　　在欧洲封建社会，基督教是当时人们普遍信仰的宗教，基督教神学也由此成为包括和贯通一切的“科学的皇后”。基督教神学认为：上帝在7天的时间内按一定的次序“各从其类”地创造世界，最后用泥土按自己的形象造人，他用泥土创造了男人亚当，用亚当的一条肋骨创造了女人夏娃，他们就是人类的始祖。所以上帝是一切存在的本原。基督教神学还为现实社会的不平等进行辩护，这适应了封建统治者的需要，基督教会成为封建统治的精神支柱。基督教神学教义也被奉为金科玉律，一切与其不符的学说则统统被斥之为“异端”而遭无情打击和迫害，由此形成了基督教神学的精神独裁。

　　教学建议，本目不是教学重点，不用花费太多的力气，但要注意：第一，可适当引用《圣经》中的有关故事来烘托课堂气氛。第二，设计问题让学生思考“神创说”能够成为生命起源的早期共识并长期流行的原因，以此提高学生的分析和发散思维能力。第三，学生阅读【历史纵横】，了解教会对科学研究的禁锢情况。

　　第二目“拉马克和早期生物进化思想”

　　（1）早期生物进化思想诞生的历史背景

　　教材从社会历史的各个方面和不同的角度，说明了进化论能够在19世纪中期诞生的历史条件。

　　欧洲思想解放运动的高涨是催生进化论思想的重要条件。16世纪以来，随着资本主义的产生，新兴的资产阶级为了维护自身的政治、经济利益开始在意识形态领域展开反封建斗争，文艺复兴、宗教改革和启蒙运动相继发生。这三大运动有力地冲击了基督教神学，摧毁了基督教会的精神独裁，极大地促进了欧洲的思想解放，使资产阶级“人文主义”和“理性主义”深入人心。这就使人类的视野不断拓展，思想文化领域更加开放，风气更活跃。面向现实世界，重视实践，崇尚理性的追求蔚然成风。

　　资产阶级革命和工业革命对进化论的诞生起了巨大的推动作用。17~18世纪的西欧，更是一个狂飚突进的时代，英法相继爆发资产阶级革命，封建专制统治被推翻，为资本主义发展创造了条件。同时由于世界市场扩大的需求，工业革命从英国兴起并进而席卷欧洲，资本主义迅猛发展。资本主义的发展一方面为科学技术的发展创造了条件，另一方面也对科学技术提出了新的要求。

　　科学技术进步，生物学知识的积累为进化论的诞生奠定了基础。文艺复兴运动和启蒙运动之后，伴随着经济的发展，科学技术获得长足进步，这为生物学研究创造了条件。19世纪初期，生物学本身也有了较大的发展，特别是细胞学说的建立。细胞学说是德意志生物学家施莱登和施旺于1838～1839年建立的。该学说认为一切动物和植物都是由细胞组成，细胞是生命的基本单位，一切有机体都是由单一细胞发展而成的,每个细胞不仅能独立地活动，而且能作为整个机体组成单位而行使其功能。这就揭示了所有生命现象的本质统一性。细胞学说被恩格斯称为19世纪自然科学的三大发现之一。细胞学说为生物进化论的创立奠定了基础。

　　进化论产生的历史条件是教材的重点内容，教材在叙述时涉及面宽，跨度大。建议教师在教学过程中引导学生用普遍联系的观点对教材内容进行认真分析和归纳，以培养学生分析归纳问题的能力；同时加深对进化论是时代进步的综合产物的认识，进一步把握政治、经济、思想、科学几者之间的关系，充分体会历史发展的复杂性。

　　（2）拉马克的早期生物进化思想

　　关于生物进化思想的科学阐述，是一个长期的历史的总结。从18世纪后期开始至少有30多位学者用科学精神探讨过这个问题，并为此取得了不同程度的成果。把生物进化作为一门科学进行探讨，并首次提出系统进化学说的是19世纪初（1809年）的拉马克。拉马克是著名的法国植物学家、动物学家、进化论者。他的主要著作是1788年问世的《法国植物志》和1809年问世的《动物哲学》。他一生为了反对神创说和物种不变论，遭到了各种非难和攻击。但他从未因此而动摇自己的信念。他还始终把为科学事业作出贡献当做自己最大的乐趣。

　　拉马克早期的进化思想可概括为：生物是变的、进化的，进化取渐进的方式；进化的原因除环境改变和杂交外，对较高等动物来说更重要的是用进废退和获得性状的遗传；进化的动力和方向，是生物天生具有的向上发展的内在趋向，使他们由简单到复杂、由低等到高等；而最原始生物则源于自然发生（生物进化多源论）。

　　拉马克是历史上第一个提出比较完整的进化理论的学者。他的卓越贡献，就是最先唤起人们注意于生物界的一切改变，与非生物界一样可能根据于一定的法则，而不是神奇的干预。

　　第三目“达尔文与进化论”

　　本目是本课的重点内容，主要介绍了达尔文的进化论及其历史意义。

　　达尔文是英国博物学家、进化论的奠基者。年轻时代的达尔文曾是一个坚定的有神论者，他也相信基督教神学的创世说。但1831年在他乘坐英国海洋考察船“贝克尔号”，作了历时五年的环球科学考察归来后，却成了宗教的叛逆，逐渐转变成了一个进化论者。1859年出版了《物种起源》一书，创立了生物进化学说。

　　达尔文的生物进化理论可概括为：生物是进化的，一切生物都经历了由低级向高级、由简单到复杂的发展过程。物种不断地变异，新种产生，旧种灭绝；生物的进化是连续的，没有不连续的突变，自然界没有飞跃；生物间有共同祖先，彼此间有一定的血缘关系；自然选择是变异最重要的途径。其中前三点讲的是生物进化，最后一点讲的是进化机制，是生物进化论的核心。达尔文认为，生物都具有过度繁殖的倾向，即每个物种产生比能存活的多得多的后代。但生物的生存资源是有限的，因而它们的生存必须通过竞争来实现。这里的竞争有种内竞争、种间竞争，还包括生物同无机环境的竞争。在这一过程中，物种不断发生变异，有些变异对生存比较有利，有些则不利。这样就出现了适者生存、不适应者被淘汰的现象。上述过程就是生存斗争和自然选择。生物经自然选择后的性状会遗传给后代。

　　达尔文学说是对进化论研究成果全面的、系统的科学总结，是进化论发展史上划时代的里程碑，也是现代进化论的主要理论源泉。达尔文的思想品德和治学态度也是出类拔萃的。正如有人所说，他的勇敢无畏的正确结论来源于他长期对自然界生物的无与伦比的细致观察和丰富积累，来源于他严密的科学态度和勤奋的工作精神。就像进化论本身一样，是长期细微工作的有利选择和积累的结果。

　　生物进化理论的诞生是本课的难点。学习本段内容建议教师应做到：第一，由于生物进化理论内容枯燥、难懂。在学习时，教师应补充一些生动的实例，深化学生对生物进化理论的理解。第二，通过对比拉马克与达尔文理论，得出后者是在前者基础上对生物学一次全面的总结。启发学生从继续和发展的角度去认识科学进步的一般规律。第三，注意引导学生关注辉煌科学成就背后科学家的艰辛和努力，领略其严谨的态度和细致的作风。达到培养学生科学精神、吃苦精神和毅力品质的目的。

　　进化论思想对欧洲思想界产生了巨大影响。达尔文进化论的提出，是人类思想史上划时代的大事。它有力地挑战了封建神学创世说，结束了上帝7天造就世上万物和人类的神话。正如17世纪牛顿把“造物主”从无生命现象的研究领域驱逐出去一样，19世纪的达尔文又把“造物主”从有生命现象的研究领域驱逐出去了。达尔文进化论极大地促进了欧洲的思想解放，使人们的世界观发生了根本性的变化。它所揭示的关于生命自然界辩证发展的规律，不仅结束了生物学中物种不变论的统治，也为马克思主义唯物辩证法的创立提供了重要的自然史的基础。

　　进化论开创了生物科学发展的新时代。在达尔文以前，人类对生物界的产生和发展基本上处于无知的阶段。达尔文学说的创立，成功地使生命自然界的主要过程得到了说明，归结为自然的原因。它把发展变化的思想引入生物界，这不仅丰富、发展了生物学本身，也使生物学各分支学科统一为一门综合性的学科，并使它们获得了新的发展方向。

　　生物进化论的历史意义是本课的重点。学习本段内容建议教师：第一，引导学生全面分析生物进化思想的影响，从中体会科学创新、思想创新对社会进步的巨大推动作用。第二，教师可利用【学思之窗】【资料回放】中的材料强化进化论思想对社会的影响。第三，教师可补充进化论问世以来，不断遭到攻击和非难的材料，以此来说明进化论和神创论的斗争是长期存在的及新生事物成长的艰难性和旧事物的顽固性。

　　三、教学设计与案例

　　1．教学设计

　　为了了解学生对生命起源之谜的认识程度，以便因材施教。教师可首先采用谈话法询问学生关于生命起源方面的知识大家知道多少，然后向学生介绍除“神创论”外生命起源的其他观点：“天外胚种论”即地球上的生命是从天外飞来的。“自然发生说”，即地球上的生命亘古就有（从亚里士多德到后来的哈维、牛顿等大学者都信奉这种观点）；“化学起源说”，即生命的起源是通过化学途径实现的，等等。以此激发学生兴趣，导入新课。

　　关于“教会的禁锢”一目的教学。教师可首先让学生阅读本目教材，然后让学生回答阅读教材从中获得了哪些历史信息，在学生回答的基础上，教师可从世界各种文化传统是怎样叙述万物起源的、基督教是怎样宣扬神创说和进行精神统治的、中国古代传说与《圣经》中的说法有什么异同等几方面进行点拨，另外应着力引导学生从生产力落后，生物知识缺乏；统治阶级的需要，愚民政策和精神独裁等方面分析造成神创说长期流行的原因。

　　关于“拉马克和早期生物进化思想”一目的教学，教师可以充分利用本目插图《长颈鹿》及图注，帮助学生理解拉马克提出的两个著名原则，即“用进废退”“获得性遗传”。同时，也可以让学生举一反三，通过课堂讨论，加深印象。

　　关于“达尔文与进化论”一目的教学。导入时教师可利用引言和教材设计一些问题。问题一：达尔文所说的假说是指什么？核心思想又是什么？引领学生进入“物竞天择，适者生存”一目的学习。生物进化论产生的历史背景的教学，教师可提出问题二：生物进化论早不产生，晚不产生，为什么偏偏于19世纪中期由达尔文创立？引导学生进行讨论，最后从资本主义发展的需要；思想解放的洗礼；科学的发展和生物知识的积累；达尔文的努力等方面得出结论。生物进化论产生的教学，教师指出生物进化论的科学阐述有一个过程并指导学生概括掌握拉马克和达尔文各自的观点即可。进化论思想的影响的教学，教师可让学生阅读教材中的相关内容和【学思之窗】【资料回放】中的材料，让学生总结概括进化论思想所产生的巨大影响。

　　关于本课小结。教师可从学习本课内容你得到哪些启示，进行总结。同时，让学生阅读理解【本课要旨】。

　　2．教学案例

　　案例一　在介绍进化论的自然选择内容时，用计算机、投影仪、幻灯展示一段狼与驯鹿、狼与羊的材料或影视资料。

　　材料：在西伯利亚草原上放养的驯鹿，最大的天敌是狼，为了保护驯鹿，猎人主动消灭了草原上的狼。结果却使驯鹿大量繁殖，数目急剧增加，品种迅速退化，并且由于驯鹿过度啃食草原，导致该草原也退化了。

　　这段材料集中反映了生存斗争与自然选择这一自然界的普遍规律。狼、驯鹿、草原之间存在着生存竞争。狼的存在，虽然可以捕杀部分驯鹿，但可以使健壮的保留下来，并把优秀的素质传给后代。相反，没有了狼的制约，驯鹿品种和草原反而都退化了。正是自然选择保持了生物界的平衡，使各物种得以正常生存。也告诫人类必须正确处理与环境的关系，才能共生共存。

　　案例二　在学习生物进化论与神创论的斗争时，可通过计算机、投影仪、幻灯展示以下材料和图片。

　　图片：一张讽刺达尔文的漫画（一只大猩猩手里拿着一只骷髅头在端详、沉思）。

　　材料： 1972年，美国加利福尼亚教育部明文规定，中学生物学课本除进化论外，还必须有神创论的内容，而且两者的页数要各占一半。在田纳西州，进化论被禁止讲授；南卡罗来纳州，官方教科书上竟然不准提“进化”的术语和“达尔文”的名字。

　　神创论和物种不变论在现在看来，是非常幼稚荒唐的，但这些仅从主观想象出发、带有阶级偏见、片面的唯心主义说教，在近两千年来却使人们坚信不疑。这说明要改变一个众所周知的固有观念实属不易，而改变一个载于至高无上神圣经典里的观念更比登天还难；科学和非科学（伪科学）的斗争将是长期的，科学知识的普及也任重而道远。

　　四、问题解答

　　【学思之窗】

　　资料略

　　围绕着达尔文的进化论，出现了两种截然不同的对立观点。那么，产生这些分歧的原因是什么？你如何评价这些观点？

　　解题关键：社会存在决定个人思想意识

　　思路引领：进化论思想反映了新兴资产阶级的要求，冲破了教会的思想束缚。

　　答案提示：大主教和赫胥黎分歧产生的根本原因是他们的社会存在不同，代表的利益不同。赫胥黎科学阐述了进化论思想，同时，他不畏主教的强权，勇敢捍卫真理，都是值得称赞的。

　　【探究学习总结】

　　一、本课测评

　　生物进化论的提出，有什么历史意义？

　　解题关键：科学创新、思想创新对社会进步的巨大推动作用。

　　思路引领：影响涉及思想、宗教、科学和社会运动。

　　答案提示：挑战了封建神学，否定了神创说，促进了人类认识的飞跃；把发展变化思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代；为马克思主义理论提供了自然史基础；对处于国家危亡时期的中国思想界也产生巨大震动。

　　二、学习延伸

　　翻一翻生物教科书，查一下其中的哪些内容与本课有关，以进一步加深对本课的理解。

　　略。

　　五、资料与注释

　　1．原始资料

　　赫胥黎关于进化论的论述

　　虽然天运变矣，而有不变者行乎其中。不变惟何？是名“天演”。以天演为体，而其用有二：曰物竞，曰天择。此万物莫不然，而于有生之类为尤著。物竞者，物争自存也，以一物以与物物争，或存或亡，而其效则归于天择。天择者，物争焉而独存。则其存也，必有其所以存，必其所得于天之分，自致一己之能，与其所遭值之时与地，及凡周身以外之物力，有其相谋相剂者焉。夫而后独免于亡，而足以自立也。而自其效观之，若是物特为天之所厚而择焉以存也者，夫是之谓天择。天择者择于自然，虽择而莫之择，犹物竞之无所争，而实天下之至争也。斯宾塞尔曰：“天择者，存其最宜者也。”夫物既争存矣，而天又从其争之后而择之，一争一择，而变化之事出矣。

　　──赫胥黎著，严复译《天演论》

　　列宁对达尔文和生物进化论的论述

　　达尔文推翻了那种把动植物物种看作彼此毫无联系的、偶然的、“神造的”、不变的东西的观点，探明了物种的变异性和承续性，第一次把生物学放在完全科学的基础之上。同样，马克思也推翻了那种把社会看作可按长官意志（或者说按社会意志和政府意志，反正都一样）随便改变的、偶然产生和变化的、机械的个人结合体的观点，探明了作为一定生产关系总和的社会经济形态这个概念，探明了这种形态的发展是自然历史过程，从而第一次把社会学放在科学的基础之上。

　　──列宁《什么是“人民之友”以及他们如何攻击社会民主党人？》

　　2．课文注释

　　神创说

　　长期以来，统治人们思想的是人和万物都是由神创造的说法，其中影响最大的就是基督教的神创论。

　　《创世纪》是古犹太教的教义经典，《圣经·旧约》的开篇之作，它的叙述始于上帝创世：“起初上帝创造天地。地是空虚混沌，渊面黑暗；上帝的灵运行在水面上。”由此上帝开始了创造宇宙万物和人类的过程。

　　基督教的《圣经》里也有一个大同小异的创世的故事，说上帝耶和华刚刚创造了天地之后的世界是一片荒芜不毛之地，于是上帝就为大地降下甘霖，使地上长出植物。而后耶和华又按照自己的模样用泥土造了一个男人，取名叫“亚当”，并且在东方造了一个花木繁茂、到处长着鲜美的果子的伊甸园给亚当居住。后来，上帝感到亚当一个人很孤独，就用亚当的一根肋骨又造了一个女人并取名叫“夏娃”。后来，夏娃偷吃了禁果，惹怒了上帝，上帝就把亚当和夏娃赶出了伊甸园贬到尘世里生活了。亚当和夏娃就成为了以后所有人类的祖先，他们的后代不断地在地上繁衍。人类繁衍多了，许多人开始堕落，上帝为了惩罚人类的罪恶，发了一场大洪水。但是慈悲的上帝又感到一些善良的人以及许多生灵是无辜的，就造了一条叫做诺亚方舟的大船，拯救了他们。

　　中国的创世说

　　盘古开天地

　　传说，最初天地混沌未开，像一个大鸡蛋，盘古就生在其中。经过一万八千年，天和地分开了，阳清之物上升为天（民间至今有蛋清上升为天之说），阴浊之物下沉为地（民间至今有蛋黄为地之说）。盘古在天和地的中间，一日变九次（“九”是虚数，意思是多），神奇超过天，能力超过地。天每日增高一丈，地每日增厚一丈，盘古也一日长一丈。这样又过了一万八千年，天已经很高了，地已经很厚了，盘古身材也很长了。等到盘古死的时候，他的头化为了四岳，眼睛化为了太阳、月亮。身上的血液脂膏变成了江与海，身上的汗毛和头发变成了草木。秦汉时，民间传说，盘古的头为东岳，他的腹部是中岳，左臂是南岳，右臂为北岳，脚为西岳。先辈说，盘古哭泣的眼泪变成了江河，呼出的气是风，发出的声音是雷，眼中的瞳孔变成了电。又说，他高兴的时候是晴天，发怒的时候是阴天。还有的说，他的牙齿和骨头变成了金属和石头，精髓变成了珍珠和玉石，流的汗是滋润大地的雨水。寄生在他身上的各种小虫子，因感受到风吹，都变成了大地上的人。总之，宇宙即盘古，盘古即宇宙。盘古又是与天地同生长的巨人。

　　女娲造人

　　传说女娲是从大地里生长出来的女神，人首蛇身，神通广大。据说她跟众神合作，共同创造了人。《淮南子·说林训》上说：“天神黄帝在造人时决定男女性别，天神上骈负责造出人的耳朵和眼睛，天神桑林专管造出人的手足。这样来造人，尽管一天有多次化育（女娲七十化），可是毕竟速度太慢了些。于是女娲便想出个新办法，用手抟黄土造人。她将黄土加上水和成泥，在手中揉搓着，捏成了一个个小泥娃娃。说也奇怪，这些小东西刚一放在地上，就活了起来。女娲很高兴，用辛勤的劳动，不断地创造了自己的儿女。可是这样一个一个地捏，还是太费力气，于是她又想出一个更简便的办法，把一箱荆条编成的大绳，放在黄泥上一甩，甩出来的泥点立刻变成了一个个小人，大地不久便出现了一群群活蹦乱跳的男男女女了。伟大的女神就这样造出了千百万的儿女，让大地布满了人类的足迹。

　　中世纪教会对科学家的迫害

　　科学上的每一项成就，都是对宗教和传统的神学权威的一次有力打击，因此，不论是天主教还是新教，对于自然科学的研究活动都是禁止和阻挠的。许多科学家为追求真理而被送进了宗教裁判所的牢狱和火刑场。

　　创立了解剖学的尼德兰外科医生维萨留斯（1514—1564），在1543年写了一本附有插图的著作《论人体构造》。这本书对于研究人的骨、脉、脑及内脏等贡献很大，为后来发现血液循环打下了基础。天主教会认为他的研究成果“大逆不道”，西班牙宗教裁判所宣判了他的死刑。由于国王腓力二世的干涉，维萨留斯被免于火焚，但在受命朝拜耶路撒冷圣地的归途中死去。

　　西班牙医生塞尔维特（1509—1553）是血液循环理论的重要发现人之一。他在所写的名著《基督教的复兴》（1553年出版）中，提出了人的心肺之间血液小循环的学说。但他也因此在日内瓦被新教的加尔文等人处以火刑，经慢火活活烤了两个小时才死去。

　　德意志的天文学家开普勒（又译为刻卜勒，1571—1630），因为继承和发展了哥白尼的“日心说”，结果遭到教会的多次迫害，他在饥寒交迫中病逝，他的著作《新天文学》被列入禁书目录。

　　由于教会把“地心说”同上帝“创世说”联系在一起，所以哥白尼长期被罗马教廷视为“叛教者”。从哥白尼的“日心说”诞生之日起，便受到宗教势力的诬蔑和围攻。他的观点不许宣传讲解，他的研究成果不准发表。罗马教皇把哥白尼的“日心说”宣布为“异端邪说”。德意志宗教改革领导人马丁·路德也讽刺哥白尼说：“今天喜欢卖弄聪明的人总爱选出一些新花样，并且认为凡是自己干的总是好的。只有傻瓜才把整个天文学推翻呢！”在如此艰苦的环境下，哥白尼坚持《天体运行论》的写作达20年之久。

　　意大利科学家布鲁诺（1548—1600）提出了宇宙是无限的和统一的新理论。他所撰写的文章对圣经提出了怀疑，动摇了基督教信仰的基础。1573年，至少有130处宗教裁判所指控他为“异端”；罗马教廷开除了他的教籍。1592年，罗马教皇把长期流亡国外的布鲁诺骗回意大利，宗教裁判所将他投入监狱。布鲁诺被囚禁达七年之久，最后教会宣布对他处以火刑。1600年2月17日，布鲁诺被烧死在罗马鲜花广场上。

　　意大利科学家伽利略也坚持和发展了哥白尼的学说。但教会诬蔑他制造的望远镜是“魔鬼的发明”；说他是“骗子”，是“大逆不道，亵渎神灵”。宗教裁判所在1616年3月公开把哥白尼的著作列为“禁书”时，还警告伽利略必须放弃对哥白尼学说的信仰和宣传。后来伽利略的著作也被教会列入“禁书”。1633年2月，时年70岁的伽利略被传到罗马受审。6月22日，宗教裁判所以攻击亚里士多德和宣扬异端学说的罪名，判他终身监禁。长期的监禁和折磨，使伽利略两耳失聪、双目失明，他的晚年生活十分悲惨。

　　胡克的发现

　　1590年，荷兰光学家詹森发明了光学显微镜。有了显微镜，人们的眼睛可以观察较小的东西，视野得到新的拓展。1665年英国科学家胡克在显微镜下观察软木塞片，发现木片上布满了许多蜂窝状的小格子，他把这些小格子取名为细胞。实际上，胡克当时看到的是植物细胞的空架子──细胞壁。胡克是英国皇家学会的秘书。他发现了材料力学中的弹性定律，研究过许多光学现象，探讨过万有引力，首先发现了万有引力和距离的平方成反比。他的兴趣十分广泛，在许多方面都有卓越贡献。但是，胡克对他发现的细胞并没有给予足够的重视，因为当时天文学和力学研究正处于最显赫的地位，而生物学还处于科学研究的初期阶段。

　　施莱登、施旺与细胞学说的建立

　　德国科学家施莱登1838年发表《植物发生论》一文，认为，植物中普遍存在的结构是细胞，细胞是组成植物的基本生命单位。第二年，施旺把施莱登的观点推广到整个生物界，他在该年发表的《动植物结构和生长相似性的显微研究》一文中，用大量资料证明，动植物有机体的结构原则上是相同的，它们的一切组织都是由细胞发展而来的，细胞是一切生物的基本单位，从而打破了动植物的界限，把二者在细胞基础上统一起来。施旺还首先提出了“细胞学说”这一名词。施莱登和施旺提出细胞学说以后，又经过一大批科学家的努力，才正确阐明了动植物细胞分裂的过程，并证明了它们遵循着共同的规律，从而使细胞学说趋于完善。

　　拉马克与早期进化论

　　拉马克（1744—1829）出生于法国皮卡第，曾经在教会学校读书，当过兵，22岁退伍后开始生物学的研究。1778年，出版了专著《法国植物志》，奠定了他在法国科学界的位置，被选为法国科学院院士。1794年，当他已经50岁时，开始转向无脊椎动物的研究。是他首次把动物分为脊椎动物和无脊椎动物两类。他的主要著作是《无脊椎动物系统》和《动物学哲学》。在研究过程中，拉马克发现，古今生物形态虽有很大的不同，可它们之间都有血缘关系。他相信今天的生物是古代生物进化来的。他认为物种的稳定性只是一种错觉，物种的进化是逐渐的、缓慢的过程，而人类的寿命又很短暂，所以不易发现这种进化。他坚信自然界总是循序渐进地产生各种生物的，最先产生的是最简单的生物，后来产生的是复杂的生物，这就形成了一个由简单到复杂、由低级到高级的连续系列。拉马克还认为外界环境是引起生物变异的直接原因。生物有适应外界环境的能力，经常使用的器官越变越发达，不使用的器官就渐渐退化了。不仅生物的先天的形态可以遗传，这种后天获得的特性也可以遗传。这就是拉马克的“用进废退”和“获得性遗传”学说。

　　达尔文及其进化论

　　达尔文（1809—1882）是英国博物学家、进化论的奠基人。他早年在剑桥大学学习神学。1831年起，他随“贝格尔号”考察舰进行环球考察5年。在整理考察资料和实物标本的基础上，经长期研究，于1859年出版了《物种起源》一书，确立了生物的进化论。他还通过《人类的由来及性选择》和《动物和植物在家养下的变异》等著作，提出性选择及人类起源的理论。他的学说是人类对生物界认识的伟大成就。

　　达尔文在环球考察中发现，南美洲和太平洋上的一些岛屿虽然在地理上是隔绝的，但是许多动植物品种十分相像。他把在化石中发现的古生物和现存的物种进行比较，认为“像这样一些事实，显然只能用这样的假说来说明：物种逐渐起了变化”。达尔文回国后初期，主要是从事地质学方面的研究。地质学的研究进一步坚定了他关于物种进化的看法。但直到此时，他关于物种进化的观点还只是从感性认识中形成的一个初步的假说，是地质学理论的一个补充，只有在解决了物种是怎样进化的问题后，进化才能成为科学的理论。为了解决物种怎样进化的问题，为了弥补自己在生物学方面的知识不足，达尔文广泛地收集了一切有关动植物在人工培养和自然状态下发生变异的事实。他同育种者和植物园的园丁交换意见。他还阅读各种著作。1837年，达尔文认识到人工培育的植物品种进化的关键是人工选择。他系统地描述了中国关于金鱼人工选择的过程和原理，并且说明中国人曾经运用同样的原理对各种植物和果树进行人工选择。他在《物种起源》中承认选择原理不是近代的发现，在中国古书中早就有了明确的记述。但是，在自然界中物种是怎样进化的，对达尔文来说仍旧是个谜。他这样写道：“1838年10月，也就是开始我的系统探索的15个月之后，我为了消遣而偶然读到了马尔萨斯的人口论，而我由于长期不断观察动植物的习惯，对这种到处都在进行着的生存斗争，思想上就容易接受，现在读了这本书立刻使我想起，在这些情况下，有利的变异常常容易保存，而不利的变异就常常容易消灭。它的结果就会形成新的物种。这样我终于得到一个说明进化作用的学说了。”直到此时，达尔文才找到了自然界的物种怎样进化的谜底。这就是生存竞争，通过自然选择，最适者生存。

　　达尔文的进化理论认为，生物的进化主要是自然选择的结果。生物由于繁殖过剩，不可避免地存在种内和种间的生存竞争。生物经常发生的微小变异，在生存竞争中，有利于个体生存和后代繁殖的变异被保留，不利于个体生存和后代繁殖的变异被淘汰，这就是自然选择。由于自然选择的长期作用，有利的变异逐代积累，便形成新种。在不同的自然条件下，自然选择的方向不同，一个原始的物种会发生性状分歧，演变为多数物种。

　　达尔文的学说是生物科学的一次理论综合，对生物学的发展起了重大的作用。生物进化论的提出，也是人类思想史上划时代的大事。17世纪的牛顿把“造物主”（神）从无生命现象的研究领域驱逐出去了（虽然牛顿承认了上帝的第一推动力），19世纪的达尔文又把“造物主”从有生命现象的研究领域驱逐出去了。

　　斯宾塞

　　赫伯特·斯宾塞是英国的哲学家、社会学家。在达尔文的《物种起源》发表之前，斯宾塞已形成普遍进化的思想。另外，他也从马尔萨斯那里接受了生存斗争的观念。1851年，斯宾塞发表《社会静力学》，引起知识界的注意。此后，他完成了10卷本的《综合哲学》的创作。达尔文《物种起源》问世后，斯宾塞马上将达尔文的学说运用到社会历史领域，创立了社会达尔文主义。这种社会哲学认为，人类社会也像自然界一样，存在着生存竞争。在竞争中，强者生存了下来，而弱者则被淘汰。只有这样，人类社会才能进步。虽然社会达尔文主义存在着很多错误，是不可取的，但正是斯宾塞的推广使“进化”一词家喻户晓。从此，进化论深入人心，成为一种广泛的社会思潮。

　　《天演论》

　　《天演论》英文书名直译应为《进化论与伦理学》。作者赫胥黎是英国博物学家、达尔文的朋友，也是达尔文学说的忠实拥护者。《天演论》分导言和正文两个部分，正文是赫胥黎1893年在一次学术讲座上的讲稿，导言是1894年他在讲稿付印前添写的，较正文还长些。书的前半部分介绍进化论，后半部分讲伦理学。《天演论》的基本观点是：自然界的生物不是万古不变的，而是不断进化的；进化的原因在于“物竞天择”，“物竞”就是生存竞争，“天择”就是自然选择；这一原理同样适用于人类，不过人类文明愈发展，适于生存的人们就愈是那些伦理上最优秀的人。进化论学说的基础是达尔文在《物种起源》一书中奠定的，赫胥黎坚持并发挥了这一思想。鸦片战争中，西方列强的坚船利炮，使东方老大帝国的羸弱暴露无遗。甲午海战的惨败，再次将中华民族推到了危亡的关头。此时，严复翻译了赫胥黎的《天演论》，并于1897年12月在天津出版的《国闻汇编》刊出。该书问世产生了严复始料未及的巨大社会反响，维新派领袖康有为见此译稿后，发出“眼中未见有此等人”的赞叹，称严复“译《天演论》为中国西学第一者也”。严复选译了部分导言和讲稿的前半部分。严复翻译此书不尽依原文，而是有选择地意译，甚或借题发挥，因此鲁迅先生说严复“毕竟是做过《天演论》的”。一个“做”字，入木三分地刻画出严复翻译此书的良苦用心。

　　联系甲午战争后国家危亡的状况，严复借《天演论》向国人发出了“与天争胜、图强保种”的呐喊，指出再不变法将循优胜劣败之公例而亡国亡种！《天演论》揭示的这一思想，结合介绍达尔文生物进化论及西方哲学思想，使当时处于“知识饥荒”时代的中国知识界如获至宝，产生了振聋发聩的影响。

　　社会达尔文主义

　　在达尔文的进化论问世之后，斯宾塞提出了“社会达尔文主义”，社会达尔文主义（Social Darwinism）是指一种思想，认为社会可以和生物有机体相比拟，社会与其成员的关系有如生物个体与其细胞的关系。这种思想认为达尔文的进化论中的核心概念──生存竞争所造成的自然淘汰，在人类社会中也是一种普遍的现象。这种思想常被利用来强调人种差别和阶级存在的合理性以及战争不可避免等。

　　社会达尔文主义有其学术价值，不能完全否定。但是这种观点将自然界的生存竞争规律搬到社会学的研究中来，公开主张国家之间、民族之间以及人与人之间的“弱肉强食，优胜劣汰”，公然将以强凌弱的强权主义宣称为“社会伦理”。正是以社会达尔文主义作为“理论依据”，早期资本主义才得以“理直气壮”地在各国内部对广大民众施行压榨和掠夺，并进而在全球范围内对其他国家和民族发动殖民战争，进行殖民统治，以实现其原始的资本积累。因为，按照社会达尔文主义弱肉强食的“伦理”“强者”可以欺凌和压榨“弱者”；“优秀民族”可以掠夺、统治乃至任意宰割“劣等民族”。显然，殖民主义最重要的“理论武器”，正是社会达尔文主义。

　　社会达尔文主义泛滥，会造成下面的恶果：① 为了“强兵”而竞相扩充军备。② 为了“强兵”就必须“富国”，而“富国”最有效的手段便是工业化，于是几乎全球所有国家都自觉或不自觉地走上了工业化道路。③ 社会达尔文主义主张以动物界的“弱肉强食”现象来看待人类社会，是把人类兽性化，其结果只能是人类社会的颓败，而不是真正的进步。所以，社会达尔文主义在全球的泛滥，只能导致人类向兽类的退化，甚至是向比兽类更兽类的退化，而绝不可能有利于人类向更美好的生命形态进化。

　　因此，要想克服愈演愈烈的社会危机和生态危机，就必须弘扬以“仁爱”“慈悲”“无为”为核心的中华优秀传统文化，对社会达尔文主义进行严肃的批判，肃清其流毒，以求改弦更张，除旧布新，为人类社会谋求一条和谐发展的正确道路。

　　3．参考书目

　　《神话传说三百篇》，么书仪选编，大连出版社1999年版

　　《科学的故事》，林成滔编著，中国档案出版社2001年版

　　《青年必知科学历程手册》，刘里远主编，中国国际广播出版社2000年版

　　一、 教学目标

　　二、教材分析和教学建议

　　2.教材分析与建议

　　重点

　　蒸汽机的发明和电气技术的应用对社会发展的作用。

　　难点

　　第二次工业革命开辟的时代被称为“电气时代”的原因。

　　教材内容分析与建议

　　本课教材主要从三个方面介绍了世界科学历程中的“蒸汽时代”“电气时代”和“信息时代”，从科学技术发展史的角度阐述了近代以来人类科学技术发展的三个重要阶段。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明，第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点，第三次科技革命则是带来了以电子计算机为代表的信息时代。蒸汽机的发明、电气技术的广泛应用和互联网的出现，推动社会各个方面发生了巨大变革。由于这些科技成就的文字和资料比较丰富，建议在教学时适当补充，增加学生对近代以来这三个时期科技成就的感性了解，为深入认识科学技术进步的意义奠定基础。

　　本课引言从工业革命开始时对动力的需要说起，通过纽科门水泵在矿井使用及其不便之处，引入正文学习。建议教师以引言内容为素材，通过设问方式引导学生阅读引言内容。从引言的例子你能得到哪些信息？一、工业革命的发展需要新的动力；二、瓦特蒸汽机的出现不是偶然的，它是建立在前人研究基础上的，纽科门水泵为瓦特蒸汽机的发明奠定了基础。在学生回答基础之上，引导学生进入本课学习。

　　第一目“‘蒸汽时代’的到来”

　　教材从两个方面阐释了蒸汽机与社会生产发展之间的关系。蒸汽机的发明是工业革命发展的必然产物，反过来又促进了工业革命轰轰烈烈地展开。教材首先概要介绍了18世纪60年代以前蒸汽机的使用情况，随后重点阐述了18世纪60年代以后瓦特研制和改进成功“万能蒸汽机”的过程和瓦特蒸汽机问世的意义。

　　（1）蒸汽机的出现是社会生产特别是工业革命发展的必然结果

　　由于工业革命是重要概念，建议教师在本目教学中，一定要给学生交代清楚工业革命的概念及相关知识，帮助学生深入理解蒸汽机出现的原因。

　　很早以前，就有人设想把蒸汽作为动力使用，但真正把蒸汽动力用于生产，却是17世纪末以后的事情。1698年，托马斯·萨夫里发明了蒸汽唧筒，用于抽干矿井里的水，18世纪初，铁匠T．纽科门在改进萨里夫蒸汽机的基础上，制造了一种大气压力蒸汽机，主要用于矿井抽水，但它们都存在明显缺陷，不能作为动力机普遍安装。随着工业革命的开展，大规模的工厂一个接一个建造起来，但这时的动力主要是利用河流里的水力，在这方面，有很多缺点，因为工厂都必须建在河流湍急的偏僻的山谷等处。这些地区交通不便，而且远离原料产地和销售市场，动力问题成为摆在人们面前的急迫问题。人们都希望找到便捷可用的动力，驱动不同机器。

　　（2）瓦特研制成功“万能蒸汽机”

　　瓦特出生于苏格兰，在格拉斯哥大学实验室当实验员时，负责修理纽科门蒸汽机，他勤奋好学，善于钻研。他生活在工业革命刚刚开始的时代，每一项新的技术革新，都受到他的密切注视。18世纪60年代，瓦特经过仔细研究，研制出了新的蒸汽机。这种蒸汽机在汽缸之后加了一个冷凝管，大大减少了热量浪费，效率成倍增长；但是，它还是不能驱动工厂里的机器。又经过多年的刻苦钻研，瓦特对蒸汽机做了进一步改进，将蒸汽机的动力臂由原来的直线运动改为连续均匀的圆周运动，这样就可以驱动其他的机器工作。这种蒸汽机突破了人力、畜力、风力和水力作为机器动力的局限性，能够提供可控制的任何强度的动力，在生产中广泛应用，适用于各种工作机，被称为“万能蒸汽机”。1785年万能蒸汽机首先在一家纺纱厂投入使用。1789年，瓦特获得专利，瓦特蒸汽机很快普及开来，除用在纱厂之外，还应用到冶金厂、面粉厂，并在后来应用到运输业中。

　　（3）瓦特蒸汽机问世的意义

　　瓦特蒸汽机问世的意义可以从以下几个方面进行理解。第一，解决了工业发展中的动力问题，自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。第二，促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。第三，推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利用，使英国到处建立起大工厂。那些高耸入云的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬静──历史已跨进了一个新的时代。

　　教学建议，可以请学生分组讨论如下问题：瓦特蒸汽机是在什么历史背景下问世的？瓦特蒸汽机的工作原理如何？为何称其为“万能蒸汽机”？为什么说蒸汽机是工业革命中最伟大的发明？教学时，还可以请同学在阅读本目内容之后，提出自己尚不明确的问题，师生在解答疑问时完成本目学习任务。有关早期蒸汽机、瓦特蒸汽机和使用蒸汽机工厂的情况，可以利用图片资料及影像资料为学生认识当时历史，并分析工厂的特点。也可把下列归纳制作多媒体动画：畜力、水力、风力万能蒸汽机发明和使用蒸汽机热潮，人类由此进入“蒸汽时代”，以帮助学生记忆和理解相关知识。瓦特蒸汽机问世的意义，可以引导学生从事件本身说明了什么？（工业革命进入科技阶段，科学技术进步推动社会发展）等几个角度思考。注意让学生结合相关知识和历史事实畅谈自己的理解和认识。

　　第二目“电气革命的出现”

　　第二次工业革命从19世纪六七十年代开始，在19世纪末20世纪初基本完成。第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点。教材从科学家对电的不懈研究、电力成为工业发展的主要动力、使用电力新发明的涌现等几个方面，展示了人类进入“电气时代”的历史过程。

　　（1）科学家对电的不懈研究

　　本部分内容主要包括电磁感应现象的发现、发电机和电动机的发明等部分。为使学生深刻认识科学家对电的不懈研究，建议为学生播放有关的历史音像资料。重点渲染科学家们的追求精神。从18世纪美国科学家富兰克林造出避雷针，到19世纪初意大利科学家伏特发明电池；从1837年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，1837年美国人莫尔斯发明有线电报，到1867年德意志科学家西门子发明发电机和比利时人格拉姆发明电动机，可以看出，电力的发现凝聚着几个国家几代科学家的不懈研究，在此，要注意培养学生对科学，对真理的追求精神，使学生形成继承和发展人类优秀文化成果的观念和为科学真理而献身的世界观。教学时也可请学生思考发电机的发明过程有何特点等问题。

　　（2）电力成为工业发展的主要动力

　　本部分内容主要介绍了电力取代蒸汽动力而成为工业发展主要动力的原因：发电机的完善和改进；长距离输变电技术的成熟；电力的优势（方便、便宜、能量大）。建议教师在授课时可首先提出问题：20世纪电力取代蒸汽动力而成为工业发展重要动力的原因是什么？请同学阅读本部分内容后，分组讨论解答。师生在答疑过程中，完成本部分学习任务。由于本问题学生容易答出，所以教师应及时给学生以鼓励。

　　（3）使用电力新发明的涌现

　　教材从爱迪生发明电灯以及电话、电车、电影和无线电报的出现，说明人类社会进入了“电气时代”。从19世纪六七十年代起，各种各样使用电力的新发明纷纷涌现，彻底改变着人们的生产和生活。发电机和电动机相继问世，使电力开始用于带动机器，随后，电灯、电话、电车、电影和无线电报等如雨后春笋般涌现出来。电力的广泛应用，推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展，而新机器的发明和制造，反过来也推动了电力的广泛应用。列宁指出：“电力工业是最能代表最新技术成就，代表19世纪末20世纪初的资本主义的一个工业部门。”人类社会进入“电气时代”。教学时，要充分利用多媒体技术向学生具体展示有关电力的重要发明，也可以请学生说出所了解的其他电力发明，同时引导学生思考“第二次工业革命开辟的时代为什么称为电气时代”？这个问题。从“电气时代”到来的过程，可以看出第二次工业革命的最大优势在于它的科学性。

　　在学习前两目的基础上，指导学生思考【学思之窗】提出的问题。瓦特蒸汽机出现和电力的广泛应用，极大地促进了社会的发展。主要表现在以下几个方面。

　　（1）社会生产力大幅度提高

　　瓦特蒸汽机出现后，机器生产在几乎所有工业部门得到迅速发展，而蒸汽动力驱动的轮船和火车又使交通运输更加便捷，大大促进了生产力的发展。发电机的发明及其他电气技术的应用，使机器的使用更加普遍，更多的工业部门涌现出来，生产技术也更加先进。工业革命出现了新的技术革命浪潮，内燃机、汽车、合成化工技术、规模化的炼钢技术等相继发明出来，促进了工业的迅速发展，这就是第二次工业革命。对这一部分教学内容的介绍，建议教师补充英国国民生产总值在蒸汽机使用前后的情况，使学生通过数据得出工业革命促使英国社会生产力大幅度提高的结论。

　　（2）社会结构和世界形势的改变

　　资产阶级由于掌握了先进的生产力，实力日益强大，开始确立对世界的统治。同时，随着信息交流和交通运输的便捷，世界各地的联系更加密切，世界日益成为一个整体。介绍本部分内容时，建议教师补充有关社会结构变化的内容，并补充有关材料论证世界形势的变化。同时，注意强调本段内容中出现的关键词句，如“开始”等。（补充材料可放至资料库里）

　　（3）社会财富的大大增加和人们生活变得更加丰富多彩

　　蒸汽机出现以后，形成了新的城市。随着经济的发展，城市更加繁荣而且日益重要。电气技术的广泛应用，使城市面貌发生了巨大变化。

　　以上两目的内容和必修二相关内容有相似之处，既要注意它们之间的联系，又要注意他们的区别。

　　第三目“信息技术的发展”

　　本目主要介绍了互联网和信息化社会的出现及其影响。20世纪90年代，知识经济在美国出现，人类开始从工业化迈向信息化、知识化。全球范围内的信息革命和知识经济的发展就是这种转变的突出标志。以信息高速公路为特征的信息革命从根本上改变了人类的工作方式和生活的方式，同时还引发了一场学习的革命。然而，互联网在给社会带来巨大效能的同时，也带来了巨大的挑战。青少年应该提高自身的道德素养，树立正确的网络观，让网络发挥出应有的作用。由于内容贴近生活，具有鲜明的时代性，文字和影视资料比较丰富，建议在教学中结合实际，设置问题情景，让学生积极参与，增加对互联网和信息化社会的感性认识，为深入认识互联网和信息化社会奠定基础。

　　（1）互联网的诞生

　　1946年，世界上第一台计算机诞生。它是一个几层楼高的庞然大物，耗资巨大且功能不够完善。随着微电子技术的发展，计算机不断更新换代。计算机的发展已经走过了电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路四个时代，也就是通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。20世纪90年代以来，计算机技术发展十分迅速，产品不断升级换代。未来的计算机将朝着巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化方向发展。

　　20世纪60年代末，在美苏争霸的“冷战”时期，美国处于和苏联争夺世界霸权的需要，加紧了对信息科学技术的研究和开发，直接推动了互联网的产生。

　　互联网是超大规模的计算机及其相关设备组成的信息与服务共享的网络。1969年美国建成了世界上第一个采用分组交换技术的计算机网络ARPANET。然而它仅连接了四个大学实验室，这是计算机互联网(因特网)的前身。这个网路的基本要求是当战争爆发时，即使网路上的线路或设备部分遭到破坏，系统仍能正常运作。

　　20世纪90年代以来，由于通信技术和计算机技术的飞速发展，互联网进一步发展为全球信息网。全球信息网（World Wide Web），音译为万维网，顾名思义就是包罗万象的可存取信息的全球性网络。它是人们可以进行相互交流的抽象空间，主要由互连的文本页面、图像、动画、音像及三维世界构成。

　　(2)信息化社会的到来

　　一般认为，以纸质为媒介的报纸为第一媒体，以电波为媒介的广播为第二媒体，以图像为媒介的电视是第三媒体。而互联网是通过计算机网络传播信息的文化载体，这种以数字化的方式存储、处理和传播，以比特为计量单位的电子媒体被人们称为“第四媒体”。

　　国际互联网的应用丰富多彩。例如，收发电子邮件、资料检索、浏览新闻、休闲游戏、网上购物、网上远程教育、远程医疗等。

　　网络媒体作为一种新的传播媒体，具有界面直观、音色兼备、链接灵活和高速传输的特点。互联网不仅具备传统媒体的所有用途，而且具有传统媒体不具备的优势，互联网作为继报纸、广播、电视后的第四媒体，已经融入到人们的日常工作和生活中，为人类提供了极其丰富的信息源，是人类进入信息化社会的显著标志。随着互联网和信息技术的发展，20世纪90年代，一种新的经济形态──知识经济在美国首先出现。在经济活动中，知识成为交换和应用的主体。在知识经济时代，经济增长源于知识的增长，成功的关键是要有足够的人力资本储备。

　　信息技术飞速发展，人类进入了信息化社会。信息化社会既是科技革命的成果，也带来了一场经济革命。在互联网时代，人类的生产、生活、工作和思维方式发生了深刻变化。但是，互联网作为第四媒体给人类社会提供了更多的发展机遇，但也给信息的传播和管理带来了严峻挑战。建议教师利用个案分析法加以说明，也可以请学生结合现实，讨论：在互联网时代，出现了哪些新问题？垃圾信息和网络安全等影响了国家的经济安全。建议教师结合个案进行分析说明。西方资产阶级人生观、价值观、道德观的侵袭。1998年5月，克林顿在美国海军学院发表演说时宣称：“当21世纪即将来临的时候，美国的敌人已将战场从物理空间扩展到虚拟空间。”美国的“信息高速公路”计划提出：高速发展的全球信息基础设施将促进民主的原则，限制极权形式的蔓延。 以美国为首的西方大国，利用网络，传输西方资产阶级的意识形态、政治制度、文化思想，造成世界局势更加动荡不安。色情信息泛滥。当前国际互联网上色情信息泛滥成灾，严重影响了青少年的健康成长。建议教师结合青少年网络犯罪的个案进行分析说明。

　　教学建议，可以请学生分组讨论如下问题：互联网是在什么情况下出现的？结合实际谈谈互联网的功能和特点？信息化社会的到来，给人类带来了哪些影响？还可以请学生结合自己的体会畅谈对互联网的认识，以加深对互联网的理解。

　　做本课小结时，建议教师请学生阅读【学思之窗】内容，通过回答其中问题，阅读理解【本课要旨】，进行本课学习内容的总结。

　　三、教学设计与案例

　　1.教学设计

　　关于“‘蒸汽时代’到来”一目教学。为帮助学生深刻理解蒸汽机是工业革命中最伟大的发明，教师首先采用谈话法，了解学生对“工业革命”这个概念掌握的程度。例如，工业革命首先从哪个国家开始？开始和完成的标志是什么？然后进入本课学习。蒸汽机是在怎样的背景下问世的？请同学们阅读教材后回答。瓦特蒸汽机称为“万能蒸汽机”可引导学生就其原理、使用情况、优良性能等几个方面进行思考。可组织学生讨论“瓦特蒸汽机如何解决了工业发展的动力问题？”“蒸汽机问世后，工业革命是怎样轰轰烈烈展开的？”最终得出蒸汽机是工业革命中最伟大的发明的结论。

　　“电气革命的出现”一目，教材出示了图片《法拉第和电磁感应实验》、展示了电气时代到来的历史过程。教学时可以将这幅图片（教师还可补充电话，电车、电影、无线电波等）作为本目教学的一条线索。在学生学习这些图片之前，可播放历代科学家对电探索的音像资料，使学生认识电气时代的到来是几国几代科学家努力探索的结果，激发学生热爱科学，追求真理的精神。最后组织学生讨论第二次工业革命开辟的时代为何称为“电气时代”，鼓励学生畅所欲言，给学生自信和成功的喜悦。

　　“信息技术的发展”一目，由于互联网是学生非常的熟悉的内容，教师可提出系列问题。如信息技术的发展对社会的影响？让学生展开充分讨论，引导他们得出正确的结论。

　　2.教学案例

　　案例一　在介绍“‘蒸汽时代’的到来”这一目时，教师可以这样导入：

　　18世纪60年代，“珍妮纺纱机”的出现揭开了工业革命的序幕，成为英国工业革命开始的标志。棉纺织业机器的使用又引发了其他行业的连锁反应，不久在采煤、冶金等许多工业部门，都陆续有了机器生产。随着越来越多的工业部门实现了机械化，一个新的课题又摆在人们面前，这就是动力问题（原来可利用的动力有哪些？各有什么缺点？学生回答，老师总结）。一种任何地方都能装置的动力机，在当时便成为生产发展的迫切需要，工业革命的发展使瓦特蒸汽机应运而生。

　　案例二　在分析瓦特蒸汽机问世的意义时，可用实物投影，或计算机，幻灯片展示图片《使用蒸汽机的工厂越来越多》，请学生回答工厂的特点是什么？（规模大，使用机器生产，极大提高了劳动生产效率，同时造成了环境污染）

　　案例三　在介绍“电气革命的出现”一目时，用实物投影，或计算机，幻灯片介绍图片“法拉第和电磁感应实验”：

　　法拉第是英国物理学家，出身贫寒，自学成才，在科学研究上取得杰出成果。1821年，他在日记中写下一个设想：用磁生电，但他的多次实验失败了。经过10年的努力，到1831年，他终于发现：当磁力作用发生变化时，线圈中就有电流产生。法拉第终于发现了机械能借助于电磁感应转化为电能的途径，确立了电磁感应基本定律，从而为发电机的研制奠定了理论基础，这充分说明科学对生产发展不仅能起直接的推动作用，而且已走在了生产前面。

　　案例四　在指导学生回答【学思之窗】问题时，可以用实物投影，或计算机，幻灯片出示下列材料：

　　材料一　工业革命使社会生产力有惊人的发展。以英国为例，从1770年到1840年，每个工人的日生产效率平均提高20倍……英国原棉消耗从1800年的5200万磅，增加到1840年的45590万磅。生铁产量1720年为25000吨，1840年增至139640吨。煤产量1770年为260万吨，1840年增至3000万吨。

　　材料二　恩格斯在《英国工人阶级状况》中指出：“新生的工业能够成长起来，只是因为它用机器代替了手工工具，用工厂代替了作坊，从而把中等阶级的劳动分子变成工人无产者，把从前的大商人变成了厂主；它排挤了小资产阶级，并把民间的一切差别化为工人和资本家之间的对立。”

　　材料三　资产阶级，由于一切工具的改进，由于交通运输的及其便利，把一切民族甚至最野蛮的民族都融进文明中来了。……它迫使一切民族──如果他们不想灭亡的话──采用资产阶级的生活方式……它按照自己的面貌为自己创造出一个世界。

　　案例五　在学习“信息技术的发展”一目时，用实物投影，或计算机、幻灯片介绍两幅图片。

　　图片1：世界上第一台电子计算机“爱尼亚克”。

　　1946年2月10日，世界上第一台电子计算机正式诞生，它就是“电子数字积分机和计算机”（Electronic　Numerical　Integrator　and　Computer），英文简称“ENIAC”，通称“爱尼亚克”。ENIAC的问世对人类社会产生了深远影响，人们称ENIAC为“信息时代的蒸汽机”。

　　图片2：人造卫星和互联网。

　　展示苏联发射的第一颗人造卫星图片。它的发射标志着人类在全球通讯领域迈出了第一步。通过卫星，互联网把地球“网”在其中，“地球村”从理想变成了现实。

　　四、问题解答

　　【学思之窗】

　　你觉得应该怎样评价蒸汽机和电力对社会发展的作用？

　　解题关键：推动社会发展的动力

　　思路引领：机器的普及和新的技术革命浪潮；世界日益成为整体；人民生活的变化。答案提示：社会生产力大幅度提高，工业革命轰轰烈烈展开和第二次工业革命的到来，改变着社会结构和世界形势，世界日益成为一个整体。加快城市化进程和人们生活更加丰富多彩。

　　【探究学习总结】

　　一、本课测评

　　举例说明科学技术的进步对社会发展的作用。

　　解题关键：举出事例；推动社会变革的动力。

　　思路引领：生产力大幅度提高；世界日益成为一个整体；人们生活更加丰富多彩。

　　答案提示：生产力大幅度提高。蒸汽机发明以后，工业革命轰轰烈烈开展，蒸汽时代到来；电气技术的应用，第二次工业革命开始，“电气时代”到来，信息交流和交通运输的便捷，使世界日益成为一个密不可分的整体。不仅增加了社会财富，也使人们的生活丰富多彩，城市化进程加快。科学技术的进步推动了社会的发展，科学技术是生产力，生产力是推动人类社会发展的终极动力。

　　二、学习延伸

　　根据互联网提供的信息服务，比如新闻、娱乐和购物等，组成兴趣小组，分别追踪这些信息对社会和各类人群造成的影响，写出调查报告。

　　答案略。

　　五、资料与注释

　　1.原始资料

　　恩格斯关于工业革命的论述

　　十七世纪和十八世纪从事创造蒸汽机的人们也没有料到，他们所造成的工具，比其他任何东西都更会使全世界的社会状况革命化，特别是在欧洲，由于财富集中在少数人一边，而绝大多数人则一无所有，起初是资产阶级获得了社会的和政治的统治，而后就产生资产阶级和无产阶级之间的阶级斗争，只能以资产阶级的灭亡和一切阶级对立的消失而告终。

　　──恩格斯《自然辩证法》

　　科学与技术的关系

　　科学开始时对工业没什么影响，我们迄今所提到的纺织工业、采矿工业、冶金工业和运输业方面的各种发明，极少是由科学家们作出的。相反，它们多半是由响应非凡的经济刺激的、有才能的技工完成的。不过，1870年以后，科学开始起了更加重要的作用。渐渐地，它成为所有大工业生产的一个组成部分。工业所研究的实验室装备着昂贵的仪器、配备着对指定问题系统研究的训练有素的科学家，它们取代了孤独的发明者的阁楼和作坊。

　　──［美］斯塔夫里阿诺斯《全球通史──1500年以后的世界》第291页

　　因特网的影响

　　因特网预示着巨大的挑战，同时也预示着无限的机会。到目前为止，因特网可以支持综合的社会服务；因特网给我们理想“部族”带来了挑战；因特网可以使政府、公司、教育和企业的所有业务全部或是部分转移到非物理领域。

　　通过这本书我试图给出的一个观点就是因特网可以影响我们生活方式和我们看到的世界的运行方式。印刷机彻底改变了个人获取事实记录、其他人的思想和遥远文化的方式；便士邮政改变了我们从朋友处获得新闻和我们与其他团体进行通信的方式；电话改变了我们的谈话方式并扩大了可进行问题讨论的人们的范围。因特网所能改变的东西都包含这些，但会远远多于这些。

　　飞行使得世界上遥远的地方的人们变得容易接近；因特网可以让我们时时下载来自这些遥远的地方的图像。汽车让我们可以在离家很远的地方上班；因特网可以支持我们在世界上任何地方为公司工作。几次战争改变了欧洲的面貌；因特网也许能够帮助改变每一个国家的需求。因特网所能支持的工具是不可预测的，如虚拟现实办公室、进口数字商品、用法律授权给“经纪人”购买随时有变化的网络软件。法律、管理和文化构架允许我们控制并且部分地利用这种工具。

　　──［英］巴雷特著，李新玲译《赛伯族状态》

　　知识经济的影响

　　知识经济时代，信息量俱增，信息技术、网络技术的发展，使网上商店、网上商场、网上商城大量涌现，人们在网上购物成为一种时尚，网上购物正以其商品信息大、可选范围广、成本低、消费者主动性强的优势，为越来越多的人接受，正在成为一种新的消费模式。从消费方式的视觉观察，网上购物、网上消费正在对人类消费方式的革命产生深刻的影响。

　　──鲍宗豪《全球化与当代社会》，上海三联书店2002年版，第123页

　　2.课文注释

　　蒸汽机的早期历史

　　人们很早就注意到了蒸汽的动力，文艺复兴时期的达·芬奇据说曾设计过一种利用蒸汽开动大炮的图样。后来，很多人都曾做过利用蒸汽做动力的实验。17世纪后期，法国工程师巴本（1647—1712）开始把蒸汽动力技术的设想付诸实施。1680年，他在英国试验成功了第一台可以把热能转变为机械能的实验型的蒸汽泵。1695年，英国工程师塞维利制造出了几台蒸汽泵，已能用于抽水，并含有最初的蒸汽动力机的雏形，特别是他首次把蒸汽技术用于生产。塞维利把他发明的蒸汽泵称为蒸汽机，实际上它仍然只是一种把动力装置和排水装置结合在一起的蒸汽泵。此后，纽科门等人继续研制蒸汽机，并在1705年试制出了第一台真正可用作动力的蒸汽机。这种蒸汽机被称为纽科门蒸汽机。纽科门蒸汽机发明以后，作为一种能够带动水泵的引擎，被用到采煤场与采矿场的矿井排水之中。用于实际生产之后，人们除了发现它的热效率仍然较低之外，还有许多其他缺陷，无法广泛使用，仍需要继续改进。半个多世纪之后，瓦特经过不懈努力，终于改进成功。

　　瓦特改进蒸汽机

　　从1766年开始，在三年多的时间内，瓦特解决了材料和工艺等方面的种种困难，终于在1769年生产了改进型的蒸汽机。这一年，瓦特以发明分离冷凝器，获得他在革新纽科门蒸汽机的过程中的第一个专利。但这种蒸汽机仍不够理想，主要问题是无法克服纽科门蒸汽机只能做往返运动的缺点，这就不能使蒸汽机变成能带动各种工作机的原动机。1781年，瓦特研制出了一套齿轮联动装置，凭借这套装置他终于把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动，他也因此获得了第二个专利。接着，为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的动力，瓦特对汽缸本身进行了分析和研究。1782年，瓦特试制出了一种带有双向装置的新汽缸，把原来的单向汽缸组装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽，他也因此取得第三个专利。真正意义上的瓦特蒸汽机终于制成，并在1785年运用于工厂生产。

　　伏特及其发明的电池

　　伏特（1745—1827）是意大利科学家，18世纪末，伏特发现导电体可以分为两大类。第一类是金属，它们接触时会产生电势差；第二类是液体（在现代语言中称为电解质），它们与浸在里面的金属之间没有很大的电差。而且第二类导体互相接触时也不会产生明显的电势差，第一类导体可依次排列起来，使其中第一种相对于后面的一种是正的，例如锌对铜是正的，在一个金属链中，一种金属和最后一种金属之间的电势差是一样的，仿佛其中不存在任何中间接触，而第一种金属和最后一种金属直接接触似的。伏特最后得到了一种思想，他把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个接触点上产生的电势差可以相加。他把这种装置称为“电堆”，因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层而构成的。1796年，他宣布了自己的发现，用的标题是《论不同导电物质接触产生的电》。电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级比从静电起电机能得到的电流大，由此开始了一场真正的科学革命。伏特发明的电堆就是电池的始祖。后来人们称之为伏特电池又译伏打电池，为了纪念伏特的贡献，人们把电压的计量单位命名为伏特。但是，由于伏特电池电极的极化损耗，电池所能提供的电流越来越小，这一点制约了伏特电池的更广泛应用，后来人们研制成了更先进的电池。

　　富兰克林与避雷针

　　本杰明·富兰克林（1706—1790）是美国独立战争时期著名的思想家，同时也是一名杰出的科学家。18世纪以前，人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。富兰克林经过反复思考，认为雷电可能是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，但没被认同。他决心用事实来证明一切。1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那间，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“我被电击了！”后来，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。为了防止雷电的危害，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用。

　　爱迪生

　　爱迪生（1847—1931），美国发明家。于1847年2月11日诞生于美国中西部的俄亥俄州的米兰小镇。爱迪生8岁上学，但仅仅读了3个月的书，就被老师斥为“低能儿”而撵出校门。从此以后，他的母亲是他的“家庭教师”。由于母亲的良好的教育方法，使得他对读书发生了浓厚的兴趣。为了赚钱购买化学药品和设备，他12岁时就开始工作。他卖过报纸、蔬菜和水果，出版过周刊《先驱报》，担任过报务员，开过公司，后来成为举世闻名的美国电学家和发明家，他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外，在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有1000多项创造发明，为人类的文明和进步做出了巨大的贡献。爱迪生被世人称为“天才”，但是他却解释说：“天才就是百分之二的灵感加上百分之九十八的汗水。”其中重要的发明有留声机和电灯等，特别是电灯的发明。1878年，爱迪生开始对电灯的研制感兴趣。研制电灯的关键是找灯丝材料，据说爱迪生试验了1600多种耐热材料和6000种植物纤维，但还是没有成功。1879年10月21日，他用棉线烧成碳丝，再将碳丝装进灯泡，小心地抽成真空，当电灯通上电流时，灯丝发出明亮的光辉，而且持续了45个小时。爱迪生并未满足，经过一次又一次的反复实验，用竹子纤维在碳化后可以做灯丝，灯寿命长达1200小时。为了给电灯提供电力，1882年，爱迪生在纽约建成了一个当时世界上最大规模的电力系统。他的直流发电机功率达到600多千瓦，为几千用户提供照明用电。

　　法拉第

　　法拉第（1791—1867），19世纪最伟大的物理学家之一。他出生在英国一个铁匠的贫困家庭，只上过两年小学，十二三岁曾以送报获得微薄收入贴补家庭，14岁当装订书籍的学徒。他求知欲望十分强烈，在7年的学徒期间，利用订书的空闲时间，如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍。后来，他毛遂自荐，在22岁时当了大化学家戴维的实验助手。从此直到退休，法拉第终生都在英国皇家研究院工作。他勤奋好学，工作努力，在科学上取得了巨大成就。1831年，法拉第经过7年反复试验，发现电磁感应现象，为制造电机提供了基本原理，他又制造了一台利用磁力产生电流的机器，将机械能转化为电能，从此，打开电能宝库的大门。

　　实际可用的发电机问世

　　1819年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，开始揭示电和磁之间的关系。1831年，法拉第发现电磁感应现象。1866年，德国人西门子经几年努力研制出自激式发电机，“廉价地、轻易地产生出无限强的电流”，被公认为电力技术最重要阶段的开端。但这种发电机还有许多缺点，又经过许多人的不懈努力，发电机逐步得到改进，到19世纪70年代，终于可以投入实际运行，发电机才真正由实验室步入实际生产领域。同时，使电能再转变为机械能的电动机，也迅速发展进步，并开始应用于工业生产。电能传递速度快，传输损失小，能远距离输送，并可以按用户需要科学分配能量。电站可建在水源、燃料、交通各方面条件适合的地方，便于集中生产，集中管理，完全能满足资本主义生产的经营方式。电力的广泛使用，促成一大批新的工业部门诞生，从根本上改变了资本主义生产的面貌。它也促使新技术的发明和发现，为信息时代到来提供了基础。

　　电车的发明

　　19世纪三四十年代以后，科学家们已经在为发明电车作出了种种努力。德国科学家西门子在前人的基础上，研制成功了实际可用的电车。西门子开始制造了一种用木头制造的车子，在车的下面装了一个电动机，通过滑轮和钢丝绳将动力传给车轴，用140伏的直流电作动力，通过互相绝缘的左右轨道将电流输到车上。西门子的这种电车自然比达维德松的进了一步，因为使用蓄电池只能行驶很短的时间就必须拿下来充电了，电车也就开不了多长时间；而西门子的电车是通过轨道把电输送到车上的，于是就克服了这一不足之处。1881年，当这种有轨电车出现在德国柏林郊外的时候，人们奔走相告，许多人特地从市内和其他地方来到这里，专门是为了乘坐这种在铁轨上行驶的电车，亲自感受一下电气时代所带来的便利。19世纪80年代，出现了各种各样的“有轨电车”：有的悬挂在铁轨下方称为“悬垂式单轨电车”；有的骑跨在铁轨上面称为“跨座式单轨电车”；等等。1884年，美国工程师亨利通过架空线由远方的电站供给电能，然后再由触线杆连接架空线和电车的方法，制造出了无轨电车。

　　工业革命带来的城市化

　　第一次工业革命后，农业发展，流动人口增多；蒸汽机的发明和使用，工厂制日益普及；交通运输的迅速发展，为人口流动，制成品和原材料的流通，提供了快捷、安全的交通工具；市场不断扩大，商品经济日益繁荣；等等；所有这些，推动了城市的发展。1760年，英国5万～10万人的城市只有1个，1851年达到13个；1851年，10万人以上的大城市已经有7个。特别是新兴工业城市的发展迅速，如曼彻斯特、利物浦、格拉斯哥等。1851年，英国的英格兰和威尔士的城市人口总和已经超过农村人口，城市人口比重达到50.2%。1921年，英国城市化水平达到77%。初步实现城市化。1844年，伦敦的人口已达到250万，谢菲尔德也从一个小镇成为一个11万人的城市。工业革命也给人们的生活带来了巨大的变化，交通更加便捷，生活水平也不同程度地得到改善，思维方式和社会组织形式等许多方面也发生了急剧的变化。

　　电子计算机的问世

　　20世纪电子技术的飞速发展为电子计算机的诞生创造了必要的技术前提，1943年，美国开始实施“电子数字积分和计算机（electronic numerical integrator and computer）”（简称ENIAC，中文译名“艾尼阿克”）工程。整个工程吸收了大约200名科学家，经过两年多艰苦的创造性劳动，1945年底，这台标志着人类智力解放的巨大机器，宣告竣工。这台电子计算机是个笨重的庞然大物，它占地170平方米，总重量达30吨，其耗电达150千瓦/时。它里面约有18 000个电子管，1 500个继电器，7英里长的铜丝和50万个焊接头代替了马克的760 000个转动机件及无数的电阻、电容等，信息由快速的电脉冲传送。当然，艾尼阿克的计算速度是无与伦比的，它每秒钟可作5000次运算，比当时已有的最快的继电器式计算机要快上1000倍。它可以胜任广泛的科学计算。当时计算中最复杂的问题，要数描写旋转体周围气流的5个双曲型偏微分方程组了，这个问题如果让机电式计算机来计算，需要花一个月以上的时间；如让人工手算，则要花上几年时间，而艾尼阿克仅用一个小时，就把结果准确无误地全部告诉了人们。电子计算机是20世纪最伟大的发明之一。问世以后，电子计算机飞速发展，广涉人类的军事、科技、经济、文化、政治和娱乐领域，对人类的生活方式和思维方式产生了并将继续产生难以估量的影响。

　　因特网的诞生

　　因特网（Internet）又称为国际互联网。20世纪60年代，美苏冷战，美国军方认为，万一仅有的一个集中军事指挥中心被前苏联的核武器摧毁，那么全国军事指挥就将瘫痪，其后果将不堪设想，因此有必要设计一个由多个分散指挥点构成的指挥系统，某些指挥点的摧毁，并不影响其他指挥点的正常运转，而这些分散点的相互联系则要通过某种形式的通信网。于是在1969年，美国开始建立一个命名为ARPAnet的网络，不过那时它只链接了美国的4个军事及研究用电脑主机。1986年，美国建立了NSFnet广域网，这个网在美国国家科学基金会的鼓励和资助下，并入了很多大学、研究机构以及私营研究机构的局域网。随着ARPAnet军用部分与民用、商用部分的脱离，ARPAnet逐步被NSFnet所代替。20世纪90年代初期，逐步形成了今天的因特网。

　　因特网的早期应用服务主要有电子邮件、远程登陆和文件下载FTP等。所有这些应用都需要有相当的计算机知识才能使用。这种局面直到1990年万维网WWW（World Wide Web）出现之后才逐渐改变，WWW通过建立Web网站进行信息的发放，用户通过操作简单的浏览器软件，以图形界面来访问这些网站，并可以通过超文本链接，转接到其他相关网站。WWW极大简化了网上信息的发布和用户访问。

　　信息社会

　　美国未来学家奈斯比特认为1956年和1957年是一个转折点，它标志着“工业社会”的结束和“信息社会”的开始。从那时起，信息时代已不再是一个观念，而成为一种现实。学者们按照生产技术的重大变化，以及由此引起的社会生产结构、劳动方式和生活方式的重大变化，把从古到今的社会区分为农业社会、工业社会和信息社会。

　　信息社会与工业社会最大的区别在于战略资源不同。工业社会的战略资源是资本，信息社会的战略资源则是信息。奈斯比特举例说，100年前很多人可能就已经知道怎样建造一座钢铁厂，所缺少的只是资金。如今再兴办企业，最要紧的已经是信息（知识和技术）了。人类跨入信息时代，是和电脑技术的发展与普及紧紧联系在一起的。日本经济学家松田米津在《信息社会》一书中指出，信息社会就是以电脑技术为发展核心的社会，信息社会的发达程度要由电脑技术的发展水平和普及程度来确定。按照电脑化发展的过程，他把信息社会分为4个阶段：第一阶段是以大型科技项目为基础的电脑化，时间大致从1945年到1970年。在这个阶段，电脑主要被用于军事和太空探险，如计算导弹飞行的弹道，组织阿波罗登月计划等。推行电脑的主体是国家机构。第二阶段是管理的电脑化，时间大致从1955年到1980年。这个阶段的主要目标是运用电脑技术增加国民生产总值，提高行政和企业管理效率。推行电脑的主体为政府机关和企业界。第三阶段是社会的电脑化，时间大致从1970年到1990年左右。电脑技术主要被用于科学、教育、医疗、交通指挥、资源调查、清除污染等，以增进社会福利，满足社会需求。推行电脑的主体除了政府和企业外，还增加了个人。第四阶段是个人的电脑化，时间为1975年到2000年。在这个阶段上，每个家庭都可以拥有电脑，每个人都可以从电脑系统取得他所需要的资料，解决工作和生活中的问题，实现未来目标。个人将取代机构成为电脑化的主体。

　　在信息科学技术领域，新突破不断涌现，已有的突破又酝酿着新的突破，使社会发生着根本性的变化。人们的生活方式、工作方式和学习方式也发生了巨大的变化。如遥控生产、远程会诊、电影创作、合作攻关、打击犯罪、学校教育、邮递信件、电子报刊等。

　　信息论

　　人类认识和利用信息的历史可以追溯到古代。人类在生产过程中建立了人与人之间的关系，而要沟通这种关系就必须要有信息，要进行通信。通信是人与人之间交流信息的手段。中国古代的“举烽火为号”也是用火作信号，是进行光通信的一种原始方式。“结绳记事”的绳结也是一种信号，用以存贮信息、传递信息。人类在社会实践中深刻地认识到获得信息、利用信息的重要性。但是，信息论作为一门科学，却是在近代以后随着资本主义的发展和近代自然科学的发展而逐渐形成起来的。1948年，美国数学家申农发表了《通信的数学理论》一文，次年又发表了《在噪声中的通信》。他把用于物理学中的数学统计方法移植到通信领域，从而提出了信息的概念，从量的方面来描述信息的传输和提取的问题，并提出了信息量的数学公式。此后，信息论就逐步发展成为一门独立的边缘学科。信息论的出现给科学技术，尤其是通信技术带来了很大的好处。20世纪50年代初，科学家们把信息论推广到物理学领域获得了巨大成功。20世纪50年代末和60年代初，美国控制论学者、神经生理学家艾什比发表了《控制论导论》和《系统与信息》两篇论文，从系统的角度研究信息，为信息论推广应用于生物学、神经生理学等领域打下了基础。信息论经过20多年的发展，已经广泛应用于物理学、化学、生物学、心理学、经济管理等各个学科领域。为了适应科学技术发展的需要，迎接信息化社会的到来，一门新的科学正在迅速兴起，这就是广义信息论，或称信息科学。这是由信息论、控制论、计算机、人工智能和系统论等相互渗透、相互结合而形成的一门新兴的综合性学科。

　　信息高速公路

　　1993年初，美国提出的“国家信息基础设施计划”，即全美信息高速公路计划。该计划预计在10～20年内，建起一个能够给用户提供大量信息，由通信网、计算机、数据库以及各种日用电子设备组成的完备网络，即信息高速公路。这一巨大网络用光缆将通信网、计算机网和有线电视网连接、延伸和扩展，使之遍及全国，同时运用数字化技术和光缆通信技术，成千上万倍地提高信息处理能力。美国计划在未来20年内，投入4000亿美元来建设这个最庞大的系统，通过信息高速公路使政府机关、企业、学校、科研机构和家庭的计算机联网。1993年9月15日，美国政府正式推出跨世纪的工程计划，在世界范围内形成了极为广泛的影响。“国家信息基础设施”的英文全称为National Information Infrastructure，简称NII。“国家信息基础设施”通俗的说法就是信息高速公路，也称“信息超高速公路”、“数据高速公路”。信息高速公路是指一个高度集成和扩展到全国范围的信息基础设施的总和，它能使任何人在任何时间、任何地点，将文字、声音、图形、图像、视频、文件等信息传递给任何地点的任何其他人。它将科研、商业和娱乐等网络互相链接，以支撑多媒体，而且也容易为人使用，自动引导用户去往世界各地。它也是一个把各种新技术结合在一起的网络，可以传送文件、声音、影像，或三者的组合。一个前所未有的电子通信网络，四通八达，将每个人都连在一起，并能提供你能想象得出的任何电子通信。概括起来，信息高速公路主要包含下列内容：1.信息高速公路是各种信息网络的综合与集成。信息高速公路首先是一个网络，如果没有了网络，就不可能将分散在各地区的信息设备连接起来，也就无法共享信息，但信息高速公路不是简单的单一结构的网络，而是“网络之网络”，它是全部现有的和将来的、公有的和专有的、政府的和企业的、窄带的和宽带的、高速交互式的网络的综合与集成。2.信息高速公路包括了各种通信技术。信息高速公路包括了各种通信技术如卫星通信、有线通信、无线通信和移动通信等，通过这些通信技术，信息才有可能传送到各个家庭、企业和政府机构。3.信息高速公路包含有各种形式的信息。信息高速公路包含了各种大量的信息及其文本，信息以数据库、文字、图形、图像、声音、文本、文件及二进制代码文件等各种形式在信息高速公路上存储和传送。4.各种信息设备是使用信息高速公路的工具。计算机、电话、电视机、无线电及其他信息设备是利用信息高速公路的工具，通过信息设备，人们才有可能对各种信息进行访问。5.信息高速公路离不开各种信息从业人员和用户。信息高速公路上的信息从业人员负责提供信息、管理信息、交流信息并对硬件进行维护，以使信息高速公路有序和畅通。另外，用户也是信息高速公路不可缺少的一个方面。6.网络标准和编码标准及相关政策法规是信息高速公路正常运转的保证。网络标准和编码标准确保网络之间的互连、互通与互操作，正如高速公路上行驶的各种车辆要遵循特定的交通规则那样，在信息高速公路上运行的各种“信息系统”以及这种“信息系统”的用户都必须遵守有关的各种规章制度，以保证信息高速公路的正常运转。美国这一计划的出台，在全球引起强烈反响，各国争相制定各自的信息高速公路计划。欧洲联盟制定了赶超美国的“欧洲信息高速公路计划”。预计今后5年内出资330亿法郎（另外有4100亿法郎由私营部门提供）发展欧洲信息高速公路。英国计划在今后10年内投资380亿英镑建设信息高速公路。法国电信公司将首先为光纤工程投资2000万至2500万法郎。德国已经开始在柏林进行实验。日本的全国超高速信息网称为“信息研究及流通新干线”。从1993年起的3年内，政府投资500亿日元，用光缆将全国各地30多个国立、公立研究机构现有的超级计算机网链接起来，各机构可以根据需要互相利用。另外还拟建设“海底信息公路”的维纳斯计划。一旦网络建成即可收集解决全球环境问题所需要的数据，预测地震和海啸，了解海底资源情况。韩国政府于1993年3月确定关于建设信息高速公路的综合计划。据此计划，到2015年，将投资553亿美元，并已成立由国务院总理任委员长的信息高速公路促进委员会，以协调网络建设。最早提出信息高速公路计划的是新加坡，叫“国家信息基础设施”计划，目前已从试验阶段进入具体安装阶段，已经铺设了16000公里光纤电缆，计划把所有的家庭、办公室、工厂和学校的计算机链接在一起。它将使这个国家变成一个“智慧岛”。巴西、阿根廷、巴拉圭和乌拉圭等国已加紧实施该地区光纤电缆传输网络的铺设工程，以适应未来的需要。

　　远程教育

　　远程教育distance education,也称“远距离教育”或“隔空教育”等。所谓远程教育，有人对它的定义为：①教师和学生分离；②教育组织的影响；③应用技术媒体；④双向通信机制；⑤可能有面授交流的机会；⑥教育的工业化形态。

　　远程教育是具有以下特征的教育形态：教师和学生在教与学的全过程中处于相对分离状态（这使它区别于传统面授教育）；教育组织通过规划和准备学习材料以及提供学生支助服务对学生学习产生影响（这使它区别于个人学习和自我教育项目）；应用各类技术媒体──印刷媒体、视听媒体和计算机媒体──将教师和学生联系起来并以此作为课程内容的载体；提供双向通信并鼓励学生交流对话和从对话中受益（这使它区别于教育技术的其他使用方式）；学生在学习全过程中与学习集体也处于相对分离状态，学生通常是接受个别化教学而不是集体教学，但并不排除为了教学和社会的目的组织必要的集体面授交流。随着互联网技术的发展，远程教育将从“电视大学”、“广播大学”、“函授学校”的基础上得到进一步发展。首先，信息高速公路的使用将会促使目前被动的、教师和学生们是一对一的教学方式走向交互式的、教师和学生们是多人对多人的教学方式转变，即学生与教师可以对话，学生可以提问。其次，学生受教育的灵活性，不像现在的课堂教育严格按照课程表安排学习，教学内容比现在也丰富得多，不同的课程、不同的程度，做到兼顾提高、普及和进修的要求，同一课程还可安排不同的教师，以使学生有较大的选择余地。远程教育的范围将是全球性的，其目标将是建设一个“终身学习的社会”，在终身学习和教育的社会里，各种年龄的商业人员和学生都可从最好的专家和教师那里学到知识，并就共同感兴趣的问题进行交谈；残疾人可以和正常人一样享受最好的教育，并且可以和教师及其他同学一起进行交互式学习；边远地区的学生可以得到同现代化大城市的孩子一样的学习机会。

　　3.参考书目

　　《科学的故事》，林成滔编著，中国档案出版社2001年版

　　《科学的历程》，吴国盛著，湖南科学技术出版社1995年版

　　《青年必知科学历程手册》，刘里远主编，中国国际广播出版社2000年版

　　《大学生必知的重大发明》，宿春编著，中国时代经济出版社2002年版

　　《世界近代工业革命》，许永璋著，辽宁人民出版社1986年版

　　《自然科学史简编》，仓孝和著，北京出版社1988年版

　　《知识经济学》，李玉峰等编著，南开大学出版社2003年版

　　《网络神话》，盛培德著，广东经济出版社2001年版

　　《20世纪科学发现纵横谈》，朱长超著，世纪出版集团，上海人民出版社2000年版

　　《科技革命与当代社会》，陈筠泉，殷登祥主编，人民出版社2001年版

　　《百年科学发明》，黄天祥主编，吉林科学技术出版社2000年版

　　《科学技术发展简史》，黄理稳、李学荣编著，华南理工大学出版社1999年版