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1、第一讲科技导论第1页，共55页，编辑于2022年，星期一2022/9/181一、两个基本概念一、两个基本概念科技：科学和技术科技：科学和技术(Science and Technology)|什么是科学什么是科学？科学是科学是人对客观世界的正确认识人对客观世界的正确认识，是人是人类寻求知识的过程及其成果体系类寻求知识的过程及其成果体系。课课程程介介绍绍2第2页，共55页，编辑于2022年，星期一科学的理解科学的理解|科学的目的在于认识客观世界，所以科学必然具有真理性，因为它发现并揭示了客观规律。|科学活动是社会化、规模化、全球化、竞争和合作并存。|科学一定是系统性的，科学是系统化的知识。|科学显
2、现出交叉性，各学科知识与方法具有相关性。3第3页，共55页，编辑于2022年，星期一|科学是不断发展的，因为它有无止境的前沿。|不同门类的科学都是统一的，因为自然界本身就是统一整体。|科学同时具有可用性，因为知识就是力量。4第4页，共55页，编辑于2022年，星期一|什么是技术什么是技术？技术是人类为达到物质性目的使用的成技术是人类为达到物质性目的使用的成套的知识系统套的知识系统。技术是发明技术是发明。5第5页，共55页，编辑于2022年，星期一技术的理解技术的理解|技术具有功利性，它必然满足特定的功利需要。|技术具有科学性，符合科学的原理,它不断要创新，是科学知识创造性的应用。|技术具有系统
3、性，或是一个大小不等的系统，或是若干子系统的集成。6第6页，共55页，编辑于2022年，星期一|技术具有社会性和经济性，符合社会的需求、法规、道德和文明，同时它具有经济性，经济上可行才有竞争力，否则这个技术是没用的。|技术要具有生态性，就是要符合生态环境的要求。|技术要具有艺术性，符合文化和美学的要求。7第7页，共55页，编辑于2022年，星期一科学和技术的区别与联系科学和技术的区别与联系|基本任务不同 科学的任务是要有所发现，从而增加人类的知识、文化财富；技术的任务是要有所发明、实现发明，从而增加人类的物质财富并使人类生活得更好。|要解决的问题不同 科学致力于回答对象“是什么”、“为什么”的
4、问题，技术注重于处置“做什么”、“怎样做”的问题。8第8页，共55页，编辑于2022年，星期一|研究过程和方法不同 科学主要关系到从个别到一般,从特殊到普遍,从经验到理论,主要采用抽象、概括、分析等方法来再现客体。技术主要采用综合的方法来构建客体。|相关知识和领域不同 科学相对技术来说是比较单纯的，是最基础的理论.但技术课题涉及的范围比较广泛它要综合运用多门学科的知识。9第9页，共55页，编辑于2022年，星期一|目标与结果不同 科学活动主要是从多样性到一元性，从模糊性到精确性。科学活动要从纷繁的现象去解释本质，从诸多的假说去确认真理。科学研究的目标相对具有不确定性，而技术工作往往具有较强计划
5、性。|衡量标准不同 衡量科学的根本标准是真理性标准，即:看看科学认识是否真正反映了客观世界的客观规律。而对技术要评价优劣要看它是否对社会有益、是否带来经济效益。10第10页，共55页，编辑于2022年，星期一科学与技术的相互关系科学与技术的相互关系 甚至近代早期，科学与技术的关系是不大密切的。甚至近代早期，科学与技术的关系是不大密切的。科学开始越来越面向实用技术，并形成科学科学开始越来越面向实用技术，并形成科学-技术相互加技术相互加速的循环机制。速的循环机制。重大科学成就很快就转变成相应的技术，在经济生产和重大科学成就很快就转变成相应的技术，在经济生产和社会生活中发挥作用。社会生活中发挥作用。
6、科学与技术高度融合，以更快的速度向应用开发和产业转移，科学与技术高度融合，以更快的速度向应用开发和产业转移，成为经济和社会发展的主导力量。成为经济和社会发展的主导力量。在古代在古代18世纪世纪19、20世纪世纪21世纪世纪11第11页，共55页，编辑于2022年，星期一 二、科学技术认识的基础和过程二、科学技术认识的基础和过程 1 1、历史上的科学认识活动、历史上的科学认识活动|原始社会原始社会 零散、肤浅、朦胧的知识与经验。万物有灵零散、肤浅、朦胧的知识与经验。万物有灵图腾崇拜。科学认识与宗教混杂。图腾崇拜。科学认识与宗教混杂。12第12页，共55页，编辑于2022年，星期一|奴隶、封建社会
7、 出现脑力劳动者（巫师、祭司、哲学家、历史学家和官吏等）。自然哲学-直观、思辩、猜测。这些人广泛涉猎关于人、神、政治、伦理、社会、道德、自然等领域。13第13页，共55页，编辑于2022年，星期一|近代社会 文艺复兴时期，科学活动开始重新抬头，回到古希腊的传统。这时的科学家也是集手工艺者、工程师、艺术家(画家、雕塑家)和学者于一身的人，比如画家达芬奇绘制了无数精美的机械。这时的科学中心在意大利。14第14页，共55页，编辑于2022年，星期一1717世纪是近代科学的起点，也是科学体制化世纪是近代科学的起点，也是科学体制化的起点。的起点。16621662年成立的英国皇家学会是欧洲年成立的英国皇家
8、学会是欧洲第一个获得官方承认的科学组织，这时英国第一个获得官方承认的科学组织，这时英国是世界的科学中心；是世界的科学中心；16661666年法国成立了巴黎年法国成立了巴黎科学院，开始出现以科学为职业的专业科学科学院，开始出现以科学为职业的专业科学家。受法国的影响，家。受法国的影响，17001700年德国建立柏林科年德国建立柏林科学院，学院，17251725年俄国成立帝国科学院。年俄国成立帝国科学院。15第15页，共55页，编辑于2022年，星期一1818世纪后期，科学中心开始向法国转移。这一世纪后期，科学中心开始向法国转移。这一阶段的著名科学家有培根阶段的著名科学家有培根(1561(15611
9、626)1626)、伽利、伽利略略(1564(15641642)1642)、开普勒、开普勒(1571(15711630)1630)、笛卡、笛卡尔尔(1596(15961650)1650)、波义耳、波义耳(1627(16271671)1671)、帕斯、帕斯卡卡(1623(16231662)1662)、牛顿、牛顿(1642(16421727)1727)、莱布尼、莱布尼兹兹(1646(16461716)1716)、拉普拉斯、拉普拉斯(1749(17491827)1827)等。等。16第16页，共55页，编辑于2022年，星期一自然史和实验史的观察经验事实之间偶然的关系事实之间稳定的关系内容丰富的相关
10、性培根培根机械自然观机械自然观科学研究的金字塔科学研究的金字塔17第17页，共55页，编辑于2022年，星期一笛卡尔：我思故我在笛卡尔：我思故我在伽利略最先倡导并实践实验加数学的方法。伽利略最先倡导并实践实验加数学的方法。伽利略的研究程序可分为三个阶段：伽利略的研究程序可分为三个阶段：直观分解直观分解数学演绎数学演绎实验证明实验证明牛顿认为演绎的结果须重新诉诸实验确证牛顿认为演绎的结果须重新诉诸实验确证牛顿的方法可以称为牛顿的方法可以称为“归纳归纳演绎演绎18第18页，共55页，编辑于2022年，星期一牛顿是英国伟大的数学家、物理学家、天文学牛顿是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学
11、家。家和自然哲学家。16421642年年1212月月2525日生于英格兰；日生于英格兰；16611661年入英国剑桥大学三一学院；年入英国剑桥大学三一学院；16671667年回剑年回剑桥，次年获硕士学位；桥，次年获硕士学位；17031703年任英国皇家学会年任英国皇家学会会长；会长；17271727年年3 3月月2020日在伦敦病逝。日在伦敦病逝。他晚年潜心于自然哲学与神学。牛顿在科学上他晚年潜心于自然哲学与神学。牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。19第19页，共55页，编辑于2022年，星期一莱布尼茨是德国数学家、哲学家，和牛顿同莱布尼茨
12、是德国数学家、哲学家，和牛顿同为微积分的创始人；为微积分的创始人；16461646年年7 7月月1 1日生于莱比日生于莱比锡；家庭丰富的藏书引起他广泛的兴趣，锡；家庭丰富的藏书引起他广泛的兴趣，16611661年入莱比锡大学学习法律；年入莱比锡大学学习法律；16661666年在纽年在纽伦堡阿尔特多夫取得法学博士学位，他是数伦堡阿尔特多夫取得法学博士学位，他是数理逻辑的创始人；理逻辑的创始人；16671667年他投身外交界；年他投身外交界；16761676年到汉诺威，任腓特烈公爵顾问及图书年到汉诺威，任腓特烈公爵顾问及图书馆的馆长，直到馆的馆长，直到17161716年年1111月月1414日卒于
13、德国的日卒于德国的汉诺威。汉诺威。20第20页，共55页，编辑于2022年，星期一1919世纪科学的中心从法国转移到德国。在德世纪科学的中心从法国转移到德国。在德国，几乎所有的科学家不是大学教师就是大国，几乎所有的科学家不是大学教师就是大学里的研究学者，研究所通常附属于大学，学里的研究学者，研究所通常附属于大学，但它有自己的全套设备、科研人员和辅助人但它有自己的全套设备、科研人员和辅助人员。这时我们已经无法用一张表列出科学家员。这时我们已经无法用一张表列出科学家的名字了。的名字了。21第21页，共55页，编辑于2022年，星期一19201920年代后，随着科学中心从德国转移年代后，随着科学中心
14、从德国转移到美国，科学作为一种成熟职业在美国到美国，科学作为一种成熟职业在美国完成了定型。美国的高等院校，特别是完成了定型。美国的高等院校，特别是研究型大学，成为从事基础研究的当代研究型大学，成为从事基础研究的当代科学家最活跃的舞台，而大型企业则是科学家最活跃的舞台，而大型企业则是从事应用性研究的科学家的集聚地。从事应用性研究的科学家的集聚地。22第22页，共55页，编辑于2022年，星期一|现代社会 进入二十世纪，科学出现了突飞猛进的发展：国家科研管理部门的建立、科学基金的设立、科学产业的形成、大科学城、科技园区的建立、国际学术团体的出现、跨国研究机构的出现、科学家队伍成指数规律加速增长。科
15、学已经成为一种完整的社会建制，与政治建制、经济建制、宗教建制、教育建制和文化建制等相互影响紧密相连。23第23页，共55页，编辑于2022年，星期一一方面，科学研究活动从以个人为主的变成了以科研小组为主。另一方面，随着科学作为职业的向前发展，职业的成员科学家开始出现分层现象，即依据一定的标准，科学家可以划分为不同的阶层。24第24页，共55页，编辑于2022年，星期一 2、科学技术认识特点|有一定的理论指导；|以智能化的高精尖设备为手段。|具有明确的理性追求或实用目标。|具有鲜明的创造性。|遵循一定的科学方法论规则。25第25页，共55页，编辑于2022年，星期一 3、科学技术方法|方法是人们
16、的一种行为方式，是达到某种目的的手段的总称。26第26页，共55页，编辑于2022年，星期一科学方法科学方法（scientific method)是认识自然或获得科学知识的程序或过程；它既指特定的科学门类、技巧或模式，又指处理科学探究的原则和技巧的学科。科学方法是科学精神的重要构成要素和集中体现，它洋溢着科学的实证精神、理性精神和审美精神。27第27页，共55页，编辑于2022年，星期一科学研究的方法科学研究的方法哲学方法哲学方法一般科学研究方法一般科学研究方法具体科学研究方法具体科学研究方法对立统一对立统一否定之否定否定之否定质量互变质量互变感性认识方法感性认识方法理性认识方法理性认识方法综
17、合方法综合方法数学方法数学方法物理方法物理方法化学方法化学方法天文学方法天文学方法地球科学方法地球科学方法生物学方法生物学方法工程技术方法工程技术方法28第28页，共55页，编辑于2022年，星期一科学认识方法论科学认识方法论科学认识感性方法科学认识感性方法科学认识理性方法科学认识理性方法科学认识综合方法科学认识综合方法科研选题科研选题科学观察方法科学观察方法科学实验方法科学实验方法科学抽象方法科学抽象方法科学假说和理论科学假说和理论数学方法数学方法科学研究的非逻辑方法科学研究的非逻辑方法技术方法技术方法系统方法系统方法信息方法信息方法反馈控制方法反馈控制方法黑箱方法黑箱方法功能模拟方法功能模
18、拟方法系统规划方法系统规划方法29第29页，共55页，编辑于2022年，星期一|科学研究的概念科学研究的概念 科学研究是指创造知识和整理、修改知识，科学研究是指创造知识和整理、修改知识，以及开拓知识新用途的探索工作。以及开拓知识新用途的探索工作。|科学研究的类型科学研究的类型 基础研究、应用研究、开发研究基础研究、应用研究、开发研究30第30页，共55页，编辑于2022年，星期一九大科学部门九大科学部门（钱学森）（钱学森）自然科学自然科学自然科学自然科学社会科学社会科学社会科学社会科学数学科学数学科学数学科学数学科学思维科学思维科学思维科学思维科学人体科学人体科学人体科学人体科学系统科学系统科
19、学系统科学系统科学军事科学军事科学军事科学军事科学文艺科学文艺科学文艺科学文艺科学行为科学行为科学行为科学行为科学4、现代科学体系及自然科学与技术的分类31第31页，共55页，编辑于2022年，星期一自然科学：基础科学、技术科学、工程科学基础科学：研究自然界物质的结构、各种基本运动形态、运动规律。技术科学：研究生产技术和工艺过程中的共同性规律。工程科学：具体研究把基础科学和技术科学转化为生产技术、工程技术和工艺流程的原则和方法。32第32页，共55页，编辑于2022年，星期一物理学物质结构相互作用运动规律力学热学和分子物理学原子物理学原子核物理学粒子物理学波动学和声学光学电磁学基础科学基础科学
20、基础科学基础科学生物学生物学天文学地学化学物理学33第33页，共55页，编辑于2022年，星期一无机化学有机化学高分子化学分析化学物理化学原子、分子水平物质组成结构、性质变化生命运动本质特征和规律植物学、动物学、微生物学生物分类学、形态学、解剖学生理学、组织学、细胞学分子生物学、遗传学、生态学古生物学、进化论、胚胎生物学化学基础科学基础科学34第34页，共55页，编辑于2022年，星期一天体结构运动、起源演化天体测量学、天体力学天体物理学、天体演化射电天文学、恒星天文学天文学地球组成结构、演化、运动地球物理学、气象学海洋学、地理学、地质学地学基础科学基础科学基础科学基础科学35第35页，共55
21、页，编辑于2022年，星期一应用数学计算机科学材料科学能源科学信息科学空间科学应用光学环境科学技术科学理论工程科学技术科学技术科学技术科学技术科学36第36页，共55页，编辑于2022年，星期一工程科学农业工程学、矿山工程学、水利工程学、土木建筑工程学、机械工程学、化学工程学、电力工程学、仪器仪表工程学、宇航工程学、海洋工程学、生物工程学、自动化科学、半导体科学、冶金学、工程力学工程科学工程科学37第37页，共55页，编辑于2022年，星期一5、产业技术由不同劳动过程中的技术组成的更为复杂的系统 产业及产业技术一次产业二次产业三次产业农、林，牧，渔，采掘业高技术产业（第四产业）、研究与设计业、
22、金融保险业、文化教育、商业、服务业制造，加工业38第38页，共55页，编辑于2022年，星期一劳动密集型技术资本密集型技术知识密集型技术按技术与经济的关系39第39页，共55页，编辑于2022年，星期一|中华人民共和国学科分类与代码国家标准中华人民共和国学科分类与代码国家标准 GB/T13745-92 （国家技术监督局1992-11-01批准，1993-07-01实施）共设五个门类：自然科学、农业科学、医药科学、工程与技术科学、人文与社会科学。58个一级学科、573个二级学科、近6000个三级学科。40第40页，共55页，编辑于2022年，星期一|教育部学科门类分为十二大门类 （2009-08
23、-28）01 哲学、02 经济学、03 法学、04 教育学、05 文学、06 历史学、07 理学、08 工学、09 农学、10 医学、11 军事学、12 管理学|二位码为学科门类，四位码为一级学科，六位码为二级学科。41第41页，共55页，编辑于2022年，星期一 对一个国家或全世界有重要意义的对一个国家或全世界有重要意义的11个问题是个问题是 人口增长人口增长 贫困贫困 犯罪犯罪 物种灭绝物种灭绝 文盲文盲 全球变暖全球变暖 城市衰退城市衰退 毒品毒品 战争战争 空气污染空气污染 艾滋病艾滋病三、科学和技术的时代三、科学和技术的时代 生育控制生育控制 经济增长经济增长教育教育 可持续耕作可持
24、续耕作民主民主民主民主 国际法国际法国际法国际法环境保护环境保护环境保护环境保护 疾病控制疾病控制疾病控制疾病控制更好的政府更好的政府更好的政府更好的政府 合理使用能源合理使用能源合理使用能源合理使用能源理解和关心理解和关心 课课课课程程程程介介介介绍绍绍绍42第42页，共55页，编辑于2022年，星期一 今天的许多社会问题和政策问题都与科学今天的许多社会问题和政策问题都与科学技术有密切的联系技术有密切的联系:今天的科学技术发展已成为一项有组织、今天的科学技术发展已成为一项有组织、有计划、需要全国之力来进行的工作。有计划、需要全国之力来进行的工作。科学技术已经赋予了人类强大的能力。这科学技术已
25、经赋予了人类强大的能力。这就要求人们有强烈的责任心，正确掌握科学技就要求人们有强烈的责任心，正确掌握科学技术应用的方向。术应用的方向。课课程程介介绍绍43第43页，共55页，编辑于2022年，星期一课课程程介介绍绍科学的双重功能科学的双重功能 爱因斯坦爱因斯坦说：说：“科学对于人类事务的影响有科学对于人类事务的影响有两种方式，第一种方式大家熟知的，科学直接地、两种方式，第一种方式大家熟知的，科学直接地、并在更大程度上间接地生产出完全改变了人类生活并在更大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工具；第二种方式是教育的性质的工具；第二种方式是教育的性质它作用于心它作用于心灵。灵。”科学技术一再显示
26、它是科学技术一再显示它是“一把两面有刃一把两面有刃的剑的剑”，而且在人们还没有来得及很好地掌，而且在人们还没有来得及很好地掌握它之前，就已经很锋利了。握它之前，就已经很锋利了。44第44页，共55页，编辑于2022年，星期一 新的科学发现和技术发明，特别是高新技术的不断创新及其产业化，将对全球化的竞争和综合国力的提高，对世界发展和人类文明进步产生更加巨大而深刻的影响；将促使人类的生产生活方式和思想观念产生革命性变化。45第45页，共55页，编辑于2022年，星期一技术的进步也孕育着危险技术的进步也孕育着危险 农药、酸雨农药、酸雨 温室效应、臭氧空洞温室效应、臭氧空洞 核电站事故、战争、核电站事
27、故、战争、当信息革命把人的智力投入于物质生产技术和经营管理方当信息革命把人的智力投入于物质生产技术和经营管理方式开发时式开发时,往往冷落了纯求知性的科学活动往往冷落了纯求知性的科学活动,忽视了忽视了“善善”的教育的教育,人们的社会公德意识趋于消失人们的社会公德意识趋于消失,个人为群体应个人为群体应尽的责任和义务被淡忘尽的责任和义务被淡忘,给人类社会带来重大的精神心给人类社会带来重大的精神心理性危机理性危机.课课课课程程程程介介介介绍绍绍绍为了安全顺利地防范和为了安全顺利地防范和为了安全顺利地防范和为了安全顺利地防范和克服这种危机克服这种危机克服这种危机克服这种危机,人类应该人类应该人类应该人类
28、应该早作准备早作准备早作准备早作准备!46第46页，共55页，编辑于2022年，星期一课程介绍 任何一个时代,都有与之相适应的、并标志了这个时代的科学技术水平的技术群,当代的高新技术就是这样的标志!从根本上讲,当今的技术群来源于20世纪初物理学的三大成就，由它们决定了当今科学技术的面貌。|19051915年,爱因斯坦的相对论|19241927年,量子力学|原子核物理47第47页，共55页，编辑于2022年，星期一 大至宇宙中的日月星辰，小至组成一切物质的基本粒子，都是科学认识的对象。不同尺度和速度范围的对象要用不同的科学规律研究。空间尺度空间尺度 （相差（相差 10 104646）101026
29、26 m m（约（约150150亿光年）（宇宙）亿光年）（宇宙）1010-20-20 m m（夸克）（夸克）时间尺度时间尺度 （相差（相差10104545 ）10 101818 s s（150150亿年）（宇宙年龄）亿年）（宇宙年龄）1010-27-27 s s（硬（硬 射线周期）射线周期）速率范围速率范围 0 0（静止）（静止）3 3 10108 8 m/sm/s（光速）（光速）48第48页，共55页，编辑于2022年，星期一1m10-2010-1510-1010-5101510510101025 1020W+粒子粒子微观微观介观介观宏观宏观宇观宇观山山太阳系太阳系地球地球星系团星系团星系星
30、系原子原子原子核原子核DNA人人49第49页，共55页，编辑于2022年，星期一物质世界结构物质世界结构实物实物分分 子子原原 子子原子核原子核质子质子中子中子夸夸 克克 电子电子（轻子）（轻子）场场 规范玻色子规范玻色子宇宇宙宙大大爆爆炸炸标标准准模模型型粒子物理标准模型粒子物理标准模型宇宇 宙宙费米子费米子50第50页，共55页，编辑于2022年，星期一课课课课程程程程介介介介绍绍绍绍|沿着微观尺度沿着微观尺度,正向粒子的深层结构及生物技术、生命正向粒子的深层结构及生物技术、生命科学开拓。科学开拓。|沿着宇观尺度沿着宇观尺度,正向人类征服宇宙的方向开拓正向人类征服宇宙的方向开拓。51第51
31、页，共55页，编辑于2022年，星期一|国际单位制 国际单位制(SI)是在选取适合用于全部科学领域内的7个基本量(即长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度)的基础上建立起来的一整套单位体系，是在米制基础上逐渐完善而成的。1991年第19届国际计量大会通过决议，增加了4个新的词头。至此，国际单位制由7个基本单位和20个词头组成，并制定了词头、导出单位和辅助单位的使用规则，从此完成了适合全部科技领域的整套一贯制计量单位的制定。52第52页，共55页，编辑于2022年，星期一SI 基本单位量的名称量的名称单位名称单位名称单位符号单位符号长度长度质量质量时间时间电流电流热力学温度热力学
32、温度物质的量物质的量发光强度发光强度米米千克千克(公斤公斤)秒秒安安 培培 开开 尔文尔文 摩摩 尔尔 坎坎 德拉德拉 MKgSAKMolcdSI 辅助单位量的名称量的名称单位名称单位名称单位符号单位符号平面角平面角立体角立体角弧度弧度球面度球面度Radsr53第53页，共55页，编辑于2022年，星期一SI 导出单位所表示的因子所表示的因子词头名称词头名称词头符号词头符号所表示的因子所表示的因子词头名称词头名称词头符号词头符号艾艾可萨可萨拍拍它它太太拉拉吉吉咖咖兆兆千千百百十十EPTGMkhDa分分厘厘毫毫微微纳纳诺诺皮皮可可飞飞母托母托阿阿托托dcmnpfa54第54页，共55页，编辑于2022年，星期一 结束语结束语 发发展展独独立立思思考考和和独独立立创创新新的的能能力力，应应当当始始终终放放在在首首位位,而而不不应应当当把把知知识识放放在在首首位位。如如果果一一个个人人掌掌握握了了他他的的学学科科的的基基础础理理论论，并并且且学学会会了了独独立立思思考考与与工工作作，他他必必定定会会找找到到自自己己的的道道路路。而而且且比比起起那那些些主主要要以以获获取取细细节节知知识识为为训训练练内内容容的的人人来来，他一定会更好地适应进步和变化。他一定会更好地适应进步和变化。爱因斯坦爱因斯坦55第55页，共55页，编辑于2022年，星期一