湖北民族学院
2014 年 春 季
教 案
课 程 名 称： 现代自然科学技术概论
专业、年级：汉语言文学本科&科技学院、法学2012级本科
任 课 教 师：
湖北民族学院
著名的科学学创始人贝尔纳（J.D.Bernal）认为：科学在不同的时期、不同场合有不同的意义。科学是一个具有多种品格和多种形象的多意词。归纳起来，有以下几个方面的理解：
1 科学是生产知识的活动
C.R.Darwin于1888年给科学的定义：科学就是整理事实，以便从中得到普遍的规律或结论。（《物种起源》1831-1836年）亦即：把实践活动的经验材料或感性认识进行收集、整理、总结、归纳，经过“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的加工，上升到理性认识的过程。
2 科学是反应客观事实和规律的知识
人类在生产实践、生活实践和科学实验中得到的知识，如果能够正确地反应客观事实和规律，就称为“真知”，真知就是科学。如：I.Newton 的牛顿运动定律和万有引力定律就是科学。
3 科学是反应客观事实和规律的知识体系
科学是关于自然、社会和思维的知识体系。如：数学、物理、化学、天文、地理、生物学、电力工程学、机械工程学、医学工程学等学科体系（或知识单元）只有按照内在的逻辑关系条理化、系统化，建立起一个完整的知识体系时，才能称之为科学（科学知识体系是一个动态系统）。
4 科学提供科学的世界观、态度和方法
科学的世界观：科学揭示客观世界的本质和运动规律、是唯心主义世界观的对立物，使人们破除迷信、解放思想、 追求真理、勇于创新。
科学态度：尊重事实、实事求是，按客观规律办事。
科学方法：科学还向人们提供了一系列分析、研究、解决问题的方法。（是人类认识世界、改造世界的工具和武器）
5 科学是一项事业
（1）20世纪40年代之前：“小科学时期”
16世纪是以伽利略（G.Gralileo）为代表的个体活动时代。
17世纪是以牛顿（I.Newton）为代表的松散群众组织皇家学会时代。
18世纪到第二次世界大战前，是以爱迪生（T.A.Edison）的“实验工厂”的集体研究时代。
（2）20世纪40年代以后：“大科学时代”
从美国的“曼哈顿计划”（制造原子弹），科学进入了国家建制时代；近年来，科学已进入了国际建制时代（国际合作），科学成为一项国际事业，被称之为第四产业。
法国科学家迪德罗（D.Diderot）在《百科全书》中给技术下的定义是：“技术是为某一目的而共同协作组成的各种工具和规则体系”。它有5个基本要点：
1 技术与科学不同，技术有目的性；
2 技术的实现要通过广泛的“社会协作”来写成；
3 技术的首要表现是生产“工具”，是设备、是硬件；
4 技术的另一重要表现形式是“规则”，是生产使用的工艺、方法、制度等，是软件；
5 技术也是成套的体系（与科学一样）。
1 科学与技术的区别
（1）科学的根本职能是认识世界，揭示客观事物的本质和运动规律，着重回答“是什么”、“为什么”的问题；技术的根本职能是改造世界，实现对客观事物的控制、利用和保护，着重回答“做什么？”“怎么做”的问题；
（2）科学属于由实践向理论转化的领域，它本身是意识形态的东西，属于社会的精神财富；技术属于由理论向实践转化的领域，它本身是物化了的科学知识，属于社会的物质财富；
（3）科学的成果表现为新现象、新规律、新规则的发现；技术的成果表现为新工具、新设备、新方法、新工艺的发明。
2 科学与技术的联系
（1） 科学中有技术，如物理学、化学、生物学中有实验技术。技术中有科学，如杠杆、滑轮中有力学；
（2）科学产生技术，如相对论与核裂变的发现，产生了原子弹和核电站；技术也产生科学，如射电望远镜的发明和使用，产生了射电天文学。
（3）科学的成熟推动技术的进步，技术的需要促进科学的发展。
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。创造知识：指对未知事物进行探索，以求发现新知识、新规律、新原理、发明新方法、新手段等等。整理和修改知识是对已经产生的知识进行分析、整理、综合归纳、鉴别应用、使知识规范化、系统化。在整理、修改知识过程中，也能创造知识，如化学家门捷列夫的“元素周期率理论”。
大致可以分为三类，基础研究、应用研究和开发研究。
1 基础研究
是以探索知识为目标的研究，基础研究工作基本上是学科前沿，并在实验室中进行。它不着眼于当前的应用、没有特定的商业目的。（基础研究的成功率一般不到10%，成果转化率大约只占2-3%）
如：牛顿（I.Newton）的万有引力定律；
法拉第（M.Faraday）发现的电磁感应原理；
居里夫人（M.S.Curie）发现放射性等；
麦克斯韦（J.C.Maxwell）建立的电磁波理论。
我国把基础研究分为纯基础研究和应用基础研究两种。
2 应用研究
运用研究是指运用基础研究的成果和有关知识，为创造新产品、新方法和新技术、新材料等技术基础进行的定向研究。（应用研究的成功率一般为50-60%，实现商业化、企业化的可能性较大）
应用研究有目的、有计划、有时间限制、其成果有实用价值，有一定保密性。
如：西门子公司―利用法拉第（M.Faraday）发现的电磁感应原理―磁电机
3 开发研究
开发研究是指利用基础研究、开发研究的成果和有关知识，为创造新产品、新方法、新材料、新技术，以及为生产产品或完成工程任务而进行的技术研究活动。
开发研究具有明确的目标、计划性强而且有严格的时间限制，完成后立即评价，其费用一般投入较大，有很强的保密性。开发研究是科技转化的主要环节。
现代科学日益形成一个庞大的、多层次的、纵横交错的科学结构体系。（如我国的学科分类标准中，仅一、二、三级学科总数就有3000多种）。
典型的分类有：
1 三大领域分类体系：自然科学、社会科学、思维科学
2 五大部类分类体系：自然科学、社会科学、思维科学、数学科学、哲学科学
3 “五种理域”分类（西方一些学者）体系：
物理――一切非生命世界之理
生理――一切有生命世界之理
心理――人脑活动之理
伦理――人际关系之理
哲理――统帅诸理之理
4 钱学森提出的“九大科学部门”分类体系
自然科学、社会科学、数学科学、思维科学、人体科学、系统科学、军事科学、文艺科学、行为科学。
科学技术一词中的科学是指自然科学。与科学研究的三个阶段相对应，现代自然科学可以分为基础科学、技术科学、和工程科学三大类。
（一）基础科学
1 基础科学是研究自然界物质的结构、各种基本运动形态和运动规律的科学。
2 基础科学可分为五大学科：物理学、化学、生物学、天文学、地学。它们是现代自然科学的基石。其表现形式主要是由概念、定理、定律、规则等组成的理论体系。
（1）物理学是研究自然界物质的结构、相互作用和运动规律的学科。
物理学一般可以分为：力学、热学、分子物理学、波动学、声学、光学、电磁学、原子物理学、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学等，每个分支学科还包括若干子学科。
（2）化学是在原子和分子层次上研究物质的组成、结构、性质及变化规律的学科。
化学一般有五个分支学科：无机化学、有机化学、分析化学、高分子化学、物理化学。每个分支学科还包括若干子学科。
（3）生物学是研究生命运动形式的本质特征和规律的学科。
生物学的分支学科主要有：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、胚胎学、细胞学、分子生物学、遗传学、生态学、古生物学、进化论等等。
（4）天文学主要研究天体的运动、结构、起源、演化。
天文学的主要分支学科有：天体测量学、天体力学、天体物理学、射电天文学、恒星天文学、天体演化等分支学科。
（5）地学是研究地球的组成、结构、演化和运动规律的学科。
地学的分支学科主要有：地球物理学、气象学、海洋学、地理学、地质学等分支学科。
说明：数学和系统科学不是自然科学的分支。按知识的性质和相互关系，可以把它们划分为横断科学。横断科学的共同特点是：撇开各种事物、现象、运动形式、发展过程的具体特性，用抽象概括的方法对它们的某一共同侧面、共同属性以及共同规律加以研究。其研究所及不是客观世界的某一领域，而是多个领域或一切领域。它所揭示的是多种科学领域间的共同属性和相互联系，使科学更趋于整体化。
（二） 技术科学
技术科学是研究生产技术和工艺过程中的共同性规律的科学。其任务是把认识自然的理论转化为改造自然的能力。技术科学的分类一般没有一个统一的看法。大体包括：
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、环境科学等等。
技术科学的研究对象比基础科学要具体（针对某地领域），但又比工程科学抽象。其理论可以应用到工程科学中去。
（三） 工程科学
工程科学研究内容是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。其领域广泛、内容丰富、门类繁多，有时与技术科学没有明显的界限。
工程科学主要有：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、冶金学、工程力学、化学工程学、电力工程学、半导体科学、自动化科学、仪器仪表工程学、宇航工程学、海洋工程学、生物工程学、等等。
对应于基础科学、技术科学、工程科学可以把现代技术分为三大类：实验技术、基本技术和产业技术。
（一）实验技术
实验技术是为了科学认识而探索自然客体所采用的技术。按照作用于自然过程的四种基本运动形式（机械运动、物理运动、化学运动、生命运动），实验技术可以相应地分为四种类型：
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