自然科学导论
自然科学基础教案
自然科学基础教案第一章：自然科学导论1.1 科学方法与科学探究了解科学方法的基本步骤：观察、提出问题、假设、实验、结论学习如何进行科学探究实验1.2 自然科学的分类学习自然科学的主要分支：物理学、化学、生物学、地球科学等理解各个分支学科的研究对象和方法1.3 科学家与科学革命了解著名科学家的贡献和科学革命的历史背景学习科学家的重要发现和理论第二章：物理学基础2.1 测量与单位学习常用的物理量和单位，如长度、质量、时间、温度等掌握单位换算和测量方法2.2 运动和力学学习描述物体运动的数学工具：速度、加速度、位移等了解牛顿三定律和力的作用2.3 能量与热量学习能量的转化和守恒定律了解热量的传递方式：传导、对流、辐射第三章：化学基础3.1 物质的组成与结构学习原子、分子和离子的概念了解化学键的类型和物质的基本组成3.2 化学反应学习化学反应的基本概念：反应物、物、反应条件等掌握化学反应的类型和特点3.3 溶液与浓度学习溶液的定义和分类：饱和溶液、不饱和溶液、稀释溶液等了解浓度的表示方法：质量分数、摩尔浓度等第四章：生物学基础4.1 细胞与生命活动学习细胞的基本结构和功能了解细胞的分裂和生长过程4.2 生物分类与进化学习生物分类的基本原则和分类系统了解生物进化的证据和进化理论4.3 生态系统与环境保护学习生态系统的组成和功能了解环境保护的重要性和人类对生态系统的影响第五章：地球科学基础5.1 地球的构成与地质年代学习地球的内部结构：地壳、地幔、地核了解地质年代的基本概念和地层划分的依据5.2 地质作用与地貌学习地壳运动、地震、火山等地质作用了解地貌的形成和变化过程5.3 自然资源与可持续发展学习自然资源的分类和利用了解可持续发展的重要性和人类对自然资源的合理利用第六章：物理学扩展6.1 电磁学基础学习静电场、磁场的基本概念和电磁感应了解电磁波的性质和传播6.2 光学基础学习光的传播、反射、折射和衍射现象了解光学仪器的基本原理6.3 原子与核物理学习原子的结构、电子的排布了解核反应和核能的利用第七章：化学扩展7.1 有机化学基础学习有机化合物的结构与功能了解有机反应类型和有机合成7.2 化学分析与实验技能学习化学分析的基本方法：滴定、光谱分析等提高化学实验操作技能和安全意识7.3 化学在生活中的应用探讨化学在日常生活中的应用，如食品添加剂、药物、化妆品等分析化学物质对健康和环境的影响第八章：生物学扩展8.1 遗传学与分子生物学学习遗传物质的结构与遗传规律了解分子生物学的技术及其在研究中的应用8.2 生理学与系统生物学学习人体主要器官系统的功能与调节探讨系统生物学在疾病研究和治疗中的应用8.3 生物技术与生物工程学习生物技术的基本原理和应用，如基因工程、细胞培养等了解生物工程在农业、医药、环保等领域的发展第九章：地球科学扩展9.1 气象学与气候学学习天气系统、气候类型的基本知识探讨气候变化对环境与人类活动的影响9.2 水文地质与水资源学习地下水的形成、运动和分布规律探讨水资源的开发利用与保护9.3 地质灾害与防治学习地质灾害的类型、成因与预防措施了解地质灾害的监测与应急处理第十章：自然科学伦理与未来发展10.1 科学研究伦理学习科学研究的道德规范和伦理原则探讨科技发展对伦理问题的挑战与应对10.2 科学技术与可持续发展探讨科技进步对经济社会发展的影响学习可持续发展战略和生态文明建设10.3 自然科学的未来发展趋势了解当前自然科学领域的前沿问题和研究方向激发学生对自然科学的兴趣和探知欲，培养创新精神第十一章：生态学与环境保护11.1 生态学原理学习生态系统的结构、功能和生态平衡了解生物与环境的相互关系11.2 生态环境问题探讨全球生态环境面临的挑战，如生物多样性减少、气候变化等分析人类活动对生态环境的影响11.3 环境保护与可持续发展学习环境保护的政策、法规和措施探讨可持续发展模式，实现经济、社会和环境的协调发展第十二章：天文学基础12.1 宇宙与恒星学习宇宙的起源、结构和发展了解恒星的形成、演化和生活周期12.2 行星与太阳系学习太阳系的组成、行星的特点和运动规律探讨地球在太阳系中的地位和作用12.3 航天技术与发展了解航天器的基本原理和类型学习航天技术在科学研究和应用中的重要作用第十三章：跨学科研究与科学探究13.1 跨学科研究方法学习跨学科研究的意义、方法和策略探讨跨学科研究在解决实际问题中的应用13.2 科学探究与创新培养学生的科学探究能力，学会提出问题、设计实验、分析结果激发学生的创新思维，培养解决复杂问题的能力13.3 科学交流与合作培养学生的科学交流和团队合作能力第十四章：科学素养与科学思维14.1 科学素养的重要性了解科学素养的基本内涵，包括科学知识、科学方法和科学精神学习科学素养在个人和社会发展中的作用14.2 科学思维与批判性思维学习科学思维的基本特点和方法培养批判性思维，学会独立思考和质疑14.3 科学教育与科学传播探讨科学教育的目标、方法和策略了解科学传播的意义和途径，提高科学传播能力第十五章：自然科学实践与应用15.1 自然科学实验技能学习自然科学实验的基本方法和技巧提高实验操作能力和实验数据分析能力15.2 自然科学项目实践完成自然科学相关的项目任务，如研究性学习、科技创新等培养学生的实践能力和创新精神15.3 自然科学在产业与应用了解自然科学在农业、工业、医药等领域的应用学习自然科学技术在解决实际问题中的作用重点和难点解析本文档详细地编写了一个名为“自然科学基础教案”的教学计划，共包含十五个章节。
自然科学概论导论 PPT课件
里根总统时期推出的《美国2061计划》 它是由美国促进科学协会制定的，全称为《普及 科学──美国2061计划》。其主旨是普遍提高美 国基础教育阶段的数学、科学、技术等核心课程 的教育质量。其期限是从1985年至2061年。
我国的2049计划
中国科协于1999年提出了一项为期50年的 国民科学素质行动计划——《全民科学素质 行动计划》，即“2049计划”。目标是到 2049年使18岁以上全体公民达到一定的科 学素质标准，使全体公民了解必要的科学知 识，并学会用科学态度和科学方法判断及处 理各种事务。
3、了解科学研究的类型
4、了解公众科学素养的内涵
本课主要教学内容
一、科学、技术的概念及二者关系
二、科学研究的类型
三、关于公众科学素养的内涵及测定
第一节、科学、技术的概念
1、什么是科学
2、什么是技术
3、科学与技术的关系
一、什么是科学
讨论:你所理解的科学是什么?
科学——“ science”，本义是“知 识”，什么是科学古今中外有各种各样 的回答： 在梵语中，“科学”指“特 殊的智慧”; 在拉丁语中， “科学” 指“知识”; 在法文中，指一切的学习形式;
了解自然科学的基本特性及其发展规律，为今后的
学习及工作实践打下宽厚的基础。
课程学习方式与要求
学习形式：讲授、讨论、研究性学习；注重理 清学科体系，学会利用网络资源；学会获取信 息资料的方法及信息处理的方法；
本课程强调学生对自然科学基本理论、基本概 念、科学研究方法的掌握与运用，鼓励学生在 教学过程中对教学的积极参与和平时学习的积 累，不主张期末突击复习、考试的投机学习行 为。
作业与思考
1、请谈谈你是怎样理解什么是科学的。
现代自然科学导论
现代自然科学导论第一章自然科学基本概念的形成与基本测量1O、人类的进化与自然科学基本概念的形成作为今天高级智慧生物的人类，在远古时期也与别的动物一样，对自然界的感受没什么不同。
那时的人类和一般动物一样，都能感受到饥饿、疼痛、疲倦、危险、光亮、黑暗等等。
后来人类和高级一点的哺乳动物一样，也能感受到食物、敌人、恐惧、花草、树木、别的若干动物等等。
或许这些感受从某个时期已经能上升到意识的地步，但还远远达不到形成概念的程度。
人类能与普通的动物区分开来，或许是由于生存环境的变化，或许是由于人类生存发展的需求，自然地迫使人类大脑的进化达到其功能可以把对环境的感受提高到意识的地步，并进而能形成相应的一些粗略概念。
在原始人类头脑中的众多原始而又粗略的概念中，有三个发展出了数学和物理学。
这就是物品的多少、物品的远近和诸如日月星辰的升落及等待过程的长短。
显然，物品的多少首先就是一个数量的概念，数量的概念就是数学发展起点。
但物品的多少这个概念还可以发展出另一个极有价值的概念，那就是质量。
同样，我们可以看出，物品的远近无疑可以发展出距离的概念，而日月星辰的升落及等待过程的长短，可以发展出时间的概念。
或许某些动物的头脑中也形成了物品的多少、物品的远近和诸如日月星辰的升落及等待过程的长短等概念。
但为什么它们没有象人类一样发展出数量、质量、距离和时间这些计量的概念呢？这个问题用于人类发展的历程又过于久远而太过于复杂，因此是很难完全搞清楚的。
但有几个要素可以提供一点线索。
首先，在人类还未从灵长类动物分化出来的1700万年以前，和灵长类动物一样，有一个特殊的生理结构，那就是它们的前肢可以方便地抓拿物品。
其次，自然气候和环境的变化，有可能使得某些灵长类种群的栖息地的森林逐步消亡。
这就迫使这些灵长类种群逐步地从树上下来，到地面上寻找食物。
这时，这些灵长类种群的前肢就不再是平时要抓住树枝，以维持身体的平衡，而是用它们的前肢来搜寻抓拿食物和其他物品。
自然科学导论课后练习答案
绪论1.自然科学的研究对象？自然界的物质形态、结构、性质和运动规律等。
2.自然科学分为哪几个层次，各层次特点和功能？基础科学、技术科学、生产科学三个层次。
特点功能：P3的最下面到P4。
3.现代自然科学的特点？1科学理论有新的革命性突破。
2科学形态上形成了大量综合科学。
3科学认识上走立了新的思维方式4.自然科学对人类思想文明的进步的作用？P8上面的（四）第一讲行星轨道的力学1.科学中也常讲究美学，你认为、、、符合美学吗答：有，符合。
自开普勒发现行星运动规律，给古希腊人原始的信念以莫大的冲击，人们开始理智地审视椭圆，它的美也逐渐被人们发觉。
椭圆像是具有伟大的母性气息，它把诸如圆，抛物线，双曲线等圆锥曲线囊括于内，所以更完美。
地球的形状符合美学。
2 开普勒定律能说明行星运动快慢吗？能，近日点速度快于远日点3 估算地球到土星的最大距离和最小距离。
T^2/R^3,所以29.5^2/R^3=1，R=9.55.（9.56？）距离最远为R+r=10.55，最近R-r=8.554 “杞人忧天”的故事如何评价杞人忧天指担心天会掉下来，指不必要的忧虑或者困扰，但实际上自然科学社会需要想象力并且离不开想象力，倘若一味制止想象，对假设进行批判，就会使社会过于功利化，缺少许多诱发科学新兴因素的产生，从一定程度上会使科学停滞不前。
5 开普勒定律对牛顿力学的意义？在P10的最后一段以下是百度的【首先，开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神。
其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒密的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨。
第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念。
它证明行星世界是一个匀称的（即开普勒所说的“和谐”）系统。
可以说开普勒定律是天体力学的基石，继哥白尼之后及一步解放了人们的思想，同时也引发了人们对力的宏观思考，为牛顿力学的建立打下了坚实的基础。
】第二章1滚动的球一会停下来。
亚里士多德和伽利略的看法亚里士多德：外部作用是维持物体运动的原因，失去力的维持，球就会停下伽利略：力是改变问题运动状态的原因，球受阻力作用而停下2 为什么称伽利略是近代科学之父？斜面试验的意义因为他定义了“科学”+P11的惯性定律的第二段意义：把实验理想化，即运用了理性思维的威力3 科学哲学家波普：“没有思想自由，就没有科学”谈谈看法1．同意这个观点。
自然科学导论智慧树知到课后章节答案2023年下宁波财经学院
自然科学导论智慧树知到课后章节答案2023年下宁波财经学院第一章测试1.要建造一个飞船可以飞过的虫洞，需要的是？A:暗能量 B:反物质 C:暗物质 D:奇异物质答案:奇异物质2.只要存在回到过去的时间机器，就会产生时间悖论。
A:对 B:错答案:对3.在0.8倍光速的车里，再以0.5倍光速前进，其结果是？A:1.3倍光速 B:0.5倍光速 C:等于光速 D:大于0.8倍光速，小于光速答案:大于0.8倍光速，小于光速4.我们在一个接近光速运动的系统中的话，我们能切身感觉到时间在变慢。
A:对 B:错答案:错5.出现A比B年轻，B也比A年轻符合的原理是？A:速度叠加原理 B:双生子原理 C:光速不变原理 D:相对性原理答案:相对性原理6.无论在任何惯性参考系，用静止的时间测量运动的时间，都发现运动系统的时间会变慢。
A:错 B:对答案:对7.回到过去的时间机器，需要的前提是？A:超光速 B:时间逆流 C:接近光速 D:时间变慢答案:超光速8.历史必然和平行宇宙完美的解决了时间悖论。
A:对 B:错答案:错第二章测试1.科学应该具有的最基础的特点是？A:可重复性 B:可验证性 C:可推理性 D:可证伪性答案:可证伪性2.物理学是自然科学的基础。
A:对 B:错答案:对3.逻辑推理应该是？A:必须基于实验数据 B:不允许有假设 C:是一种思想行为 D:是一种实验行为答案:是一种思想行为4.“这句话是谎话。
”是一个假命题。
A:错 B:对答案:错5.科学的发展形势是？A:前进式发展 B:螺旋式发展 C:直线式发展 D:圆圈式发展答案:螺旋式发展6.京茨堡和朗道提出的理论揭示了超导的本质。
A:对 B:错答案:错7.对于科学，也存在一些不能被解决的问题，被称为？A:真空缺陷原理 B:希尔伯特原理 C:哥德尔不完备定律 D:宇宙不完美法则答案:哥德尔不完备定律8.我爱你的否命题是我不爱你。
A:错 B:对答案:错第三章测试1.下列哪位是古希腊的哲学、科学领域集大成者？A:亚里士多德 B:柏拉图 C:欧几里得 D:阿基米德答案:亚里士多德2.二十四节气的太初历，是我国的农历。
自然科学导论
科学的历史经验科学的产生条件：惊异、闲暇和自由源泉：生产实践、社会实践和科学实验动力：人类的求知本性和在大自然中生存发展的需要科学发展的基本特点：科学知识、理论和方法的历史继承和发展科学的意义：发现和创新科学对生产力和社会进步的推动：1：对社会生产效率、产品品质和多样性、生产和经营方式和社会整体经济结构2：对人们的生活方式和社会观念科学的开放性和国际性：古代科学是多源的：古埃及、古巴比伦、古印度、中国和古希腊公元前7世纪至公元2世纪末：古希腊公元6世纪至公元15世纪：阿拉伯公元16世纪以后：欧洲、美国科学与教育：科学是现代教育的主要内容教育是科学和人类文明得以持续发展的必要基础科学的社会建制⏹国家科研管理部门的建立，科学基金的设立，科学产业的形成及大科学城、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⏹某种已经具有相当规模的活动因其具有重要的价值而被社会认可，成为一个特定的领域，并且在这个领域中存在着有自身特点的社会组织形式、价值准则和行为规范等。
⏹科学的价值观：求真科学的精神：创新李约瑟难题自然经济的阻碍封建专制的束缚科技自身存在的缺陷文艺复兴（14~16世纪）：实质：人为中心vs神为中心人权vs神权人性vs神性理性vs神启新大陆的发现（1492年10月12日）十六世纪：第一次环球航行（1522年9月2日）积极意义：1：地球是一个球体 2：地球上的水体是连在一起的3：对气候带和风系有了进一步的认识4：一批反映时代新内容的地理著作和地图相继出版问世5：刺激了欧洲其他国家的航海热情哥白尼天体运行论（1543）：1：太阳为宇宙的中心 2：所有行星都在以太阳为圆心的同心圆上运动3：行星离太阳越近，运转的越快时代局限性：1：回避了宇宙是有限还是无限的问题 2：没能摆脱一切天体都是做匀速运动的传统观念 3：没有追究地球和行星运动的原因与教义搏斗的布鲁诺文艺复兴时代的唯一的真正哲学家《论无限性、宇宙和诸世界》1584年与教义搏斗的赛尔维特《基督教的复兴》1553年1：描述了根据人体解剖结果发现的血液小循环的情景2：科学和宗教是永远不能调和的，其著作也同时被焚17世纪上半叶伽利略及其运动理论⏹《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(1632年)⏹相对性原理（在描述力学过程方面各个惯性系都是等效的）⏹匀加速运动的定义自由落体定律动量的定义开普勒的新宇宙⏹第一定律（轨道）：行星沿椭圆形路径运动，太阳位于这些椭圆的一个焦点上；⏹第二定律（等面积）：在相等的时间间隔内，太阳和行星的连线在任何地点沿轨道所扫过的面积相等；⏹第三定律（周期）：行星绕日公转周期的平方与行星各自离日的平均距离的立方成正比。
自然科学导论习题---练习题
自然科学导论练习题一、名词解释1、地球生态学指研究整个地球生态问题的生态学，又称生物圈生态学。
2.健康指一个人在身体、精神和社会等方面都处于良好的状态。
3.低碳生活指生活作息时要尽力减少所消耗的能量，特别是二氧化碳的排放量，从而低碳，减少对大气的污染，减缓生态恶化。
4.细胞细胞是生物体基本的结构和功能单位。
5.生命科学生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学6.中国生态农业在生态学和生态经济学指导下, 将中国传统农业的精华同现代科学技术结合, 依据整体、协调、循环、再生的原则, 运用生态工程的手段因地制宜地改进或优化设计的农业生态—经济—社会系统, 实现生态效益、经济效益和社会效益的统一7温室效应又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。
大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。
8、.细胞凋亡细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
9、虫洞又称爱因斯坦－罗森桥，是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。
10、生物技术应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。
11、染色体病常染色体病是指常染色体的数目或者结构异常所引起的疾病。
（常染色体病有着共同的临床表现，如智力低下，生长发育迟缓，可伴有五官、四肢、内脏及皮肤等方面的异常。
）12、食品指各种供人食用或者饮用的成品和原料以及按照传统既是食品又是药品的物品，但是不包括以治疗为目的的物品。
13、光热转换技术通过反射、吸收或其他方式把太阳辐射能集中起来，转换成足够高温度的过程，以有效地满足不同负载的要求。
14.黑洞由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩而形成的一种质量相当大的天体和星体（非一个“洞”）。
现代自然科学导论
现代自然科学导论第一章自然科学基本概念的形成与基本测量1O、人类的进化与自然科学基本概念的形成作为今天高级智慧生物的人类，在远古时期也与别的动物一样，对自然界的感受没什么不同。
那时的人类和一般动物一样，都能感受到饥饿、疼痛、疲倦、危险、光亮、黑暗等等。
后来人类和高级一点的哺乳动物一样，也能感受到食物、敌人、恐惧、花草、树木、别的若干动物等等。
或许这些感受从某个时期已经能上升到意识的地步，但还远远达不到形成概念的程度。
人类能与普通的动物区分开来，或许是由于生存环境的变化，或许是由于人类生存发展的需求，自然地迫使人类大脑的进化达到其功能可以把对环境的感受提高到意识的地步，并进而能形成相应的一些粗略概念。
在原始人类头脑中的众多原始而又粗略的概念中，有三个发展出了数学和物理学。
这就是物品的多少、物品的远近和诸如日月星辰的升落及等待过程的长短。
显然，物品的多少首先就是一个数量的概念，数量的概念就是数学发展起点。
但物品的多少这个概念还可以发展出另一个极有价值的概念，那就是质量。
同样，我们可以看出，物品的远近无疑可以发展出距离的概念，而日月星辰的升落及等待过程的长短，可以发展出时间的概念。
或许某些动物的头脑中也形成了物品的多少、物品的远近和诸如日月星辰的升落及等待过程的长短等概念。
但为什么它们没有象人类一样发展出数量、质量、距离和时间这些计量的概念呢？这个问题用于人类发展的历程又过于久远而太过于复杂，因此是很难完全搞清楚的。
但有几个要素可以提供一点线索。
首先，在人类还未从灵长类动物分化出来的1700万年以前，和灵长类动物一样，有一个特殊的生理结构，那就是它们的前肢可以方便地抓拿物品。
其次，自然气候和环境的变化，有可能使得某些灵长类种群的栖息地的森林逐步消亡。
这就迫使这些灵长类种群逐步地从树上下来，到地面上寻找食物。
这时，这些灵长类种群的前肢就不再是平时要抓住树枝，以维持身体的平衡，而是用它们的前肢来搜寻抓拿食物和其他物品。
自然科学导论
化学
高分子化学 分析化学 物理化学
生物学 生物学：研究生命运动形式的本质特征和规律的学科。 生物学 研究生命运动形式的本质特征和规律的学科。
植物学、动物学、 植物学、动物学、微生物学 生物分类学、形态学、解剖学 生物分类学、形态学、
生物学
生理学、组织学、 生理学、组织学、细胞学 分子生物学、遗传学、 分子生物学、遗传学、生态学 古生物学、进化论、 古生物学、进化论、胚胎
技术的概念：技术的原意是技艺、手艺。狄德罗： 技术的概念：技术的原意是技艺、手艺。狄德罗：“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。” 术是为某一目的而共同协作组成的各种工具和规则体系 这一定义中包括了5个要点 个要点： 这一定义中包括了 个要点： 技术与科学不同，技术有目的性。 技术与科学不同，技术有目的性。 技术的实现要通过广泛的“社会协作”来完成。 技术的实现要通过广泛的“社会协作”来完成。 技术的首要表现是生产“工具” 是设备， 技术的首要表现是生产“工具”，是设备，是硬 件。 技术的另一重要表现形式是“规则” 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。 用的工艺、方法、制度等。 技术是也是成套的知识体系。 技术是也是成套的知识体系。
工 程 科 学
现代技术的分类
实验技术 基本技术 产业技术
1、实验技术 、
为了科学认识而探索自然客体所采用的技术 。
实 验 技 术
力学实验技术 物理实验技术 化学实验技术 生物实验技术
2、物技术
植物技术 动物技术 无生物技术 采掘技术 原料精制技术 能源生产技术 机械生产技术
20世纪中，对社会生产、生活至关重要的技术主要有： 世纪中，对社会生产、生活至关重要的技术主要有： 世纪中
自然科学概论导论
（二）技术
科学与技术的关系
相同点：科学与技术都是人类的理性创造活动及其成果，都反映了人对于自然的对象性关 系，都属于历史的、发展的范畴。
不同点：具有不同的知识结构和行为特征。
科学更多地体现着人对于自然的认知和理解，更侧重于认识自然，技术更多地反映着 人对于自然的改造和控制，更侧重于为了特殊的目的而改造自然。
近代科学革命的序幕是以哥白尼革命开始的。哥白尼的《天体运行论》提出了日心 说，从而使天文学逐渐抛弃了地心学说和繁琐的天球概念体系，引领人类将目光从 有限封闭的世界投向无限广袤的宇宙。在宇宙研究方面，布鲁诺提出了宇宙无限的 思想；开普勒确立了太阳系的概念，并提出了开普勒运动三定律，被誉为“天空立 法者”。
大约在公元8世纪和9世纪，阿拉伯大量翻译了包括欧几里得的《几何原本》、托勒密 的《至大论》在内的希腊科学著作。这使得阿拉伯人不仅很快掌握了当时最先进的科 学知识，而且继承和保存了希腊的学术遗产并把它传递给近代的欧洲。
11世纪之后，欧洲人从阿拉伯人那里带回了中国的四大发明和希腊的学术，通过翻译 希腊古典文献，欧洲学术得以复苏。而发源于意大利的文艺复兴运动使得理性和科学 打破了神学的奴役，重新焕发出生机。加上这一时期航海罗盘、钟表、枪炮、印刷术 的使用以及环球远航所导致的地理大发现，近代科学革命所需要的社会文化和技术条 件基本成熟，近代科学革命的契机已经来临。
有西方医学之父之称的希波克拉底（Hippocrates,公元前460-375），将医学从原始巫术中拯 救了出来。他所提出的人身上由血液、黄胆汁、黑胆汁和黏液四种体液组成的体液理论， 成为西医学的理论基础；他首创的希波克拉底誓词至今仍是医生职业的职业道德宣言。
希腊世界百科全书式的思想家和科学家亚里士多德（Aristotle,公元前384-322）重视经验观 察，他发展了物理学、逻辑学、生物学以及政治、哲学理论。他提出的以太概念、物体越 重下落速度越快的思想以及目的论的思维方式支配了西方一千多年。他通过观察、实验总 结而成的生物学著作《动物志》对各种各样的动物进行了详尽描述，很有科学价值。
自然科学导论
自然科学导论
自然科学导论是一门学科，旨在介绍自然科学的基本概念和原理，以及科学研究的方法和思维方式。
该领域包括物理学、化学、生物学、地球科学等学科，其目的是使学生了解自然现象的本质和规律，从而使其能够开展科学研究和解决实际问题。
在自然科学导论中，有一些重要的概念需要了解。
例如，科学是基于经验和证据的知识体系，通过实验和观察来验证理论的正确性。
科学的目标是发现物理世界的规律，从而进一步理解世界的本质。
在科学中，理论是由实验和经验数据推导而来的，可以被证实或证伪。
另外，自然科学导论还介绍了科学研究的方法和思维方式。
科学研究的方法包括观察、实验、比较、归纳、演绎等，科学家们通过这些方法来发现规律和证明理论。
而科学思维方式则强调对事实的客观分析和逻辑推理，避免主观偏见和随意臆断。
此外，自然科学导论还介绍了一些科学的原理和理论。
例如，牛顿力学讲述的是物体的运动规律，化学反应原理解释了物质的转化和变化，达尔文进化论则揭示了物种的演变过程等。
总之，自然科学导论是一门重要的学科，其目的在于介绍自然科学的基本概念和
原理，以及科学研究的方法和思维方式。
希望通过学习自然科学导论，能够更好地理解自然现象和科学研究的本质，并在实际工作和生活中运用科学的思维方式解决问题。
自然科学导论
开普勒对行星运动定律的发现2009年是开普勒的《新天文学》问世400周年。
就是在这部书中，开普勒首次阐释了行星运动第一、第二定律，促成了天文学的大进步，也为科学发展的带头学科从天文学转变为力学做了准备。
开普勒(Johannes Kepler，1571-1630)，德国天文学家，行星运动规律的发现者。
他在大学期间就对天文学感兴趣，25岁那年完成了一部天文学著作《宇宙的奥秘》，公开出版发行。
在开普勒生活的年代，哥白尼学说早已问世。
该学说主张太阳是宇宙中心，地球与其他行星一道围绕太阳运动。
哥白尼学说挑战了教会支持的托勒密地心说，当时虽未得到普遍认可，但在其影响下，研究宇宙结构在学界已经蔚然成风。
开普勒在其《宇宙的奥秘》中也对之做了探讨，并设计了一个独特的宇宙模型。
他认为，宇宙有5颗行星，而自然界存在的正多面体也是5个，它们正好结合起来，一个套一个，形成稳定的结构。
开普勒坚信，上帝是依照完美的数学原则创造世界的，行星和正多面体数字上的吻合并非偶然，他相信自己的构思。
尽管开普勒的构思非常巧妙，但该模型本身是错误的，不过开普勒在构造这个模型时所表现出的高超的数学才能和创见性的思想，却引起了第谷的重视。
第谷(Tycho Brahe,1546-1601)，伟大的观测天文学家。
他的观测资料丰富，正需要一位精通数学的学者来帮助自己处理这些资料。
在他的邀请下，开普勒于1600年来到布拉格，给第谷当了助手。
第谷的才能首先表现在观测方面，其观测精度之高，世所罕见。
他对行星位置的测定，误差不大于0.067度，大致相当于钟表的秒针在0.01秒的时间内转过的度数。
同时，第谷也构造了一个宇宙模型。
第谷不接受日心说，因为他在观测中未发现支持日心说的直接证据——恒星视差现象，但也不赞成地心说。
他设计了一个折衷方案：地球是宇宙中心，行星绕着太阳转，而太阳、月亮与恒星天球则围绕地球转。
开普勒与第谷没有共事多长时间，1601年10月，第谷得急病突然去世。
自然科学导论
P33第一题纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。
纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，STM扫描隧道显微镜的工作原理是电子的隧道贯穿，电子云占据在样品和探针尖之间（图2.2.1）电子云是电子位置具有不确定性的结果，这是其波动性质决定的。
导体的电子是”弥散”的，故有一定的几率位于表面边界之外，电子云的密度随距离的增加而指数式地衰减。
这样，通过电子云的电子流就会对表面和探针间的距离变化极为灵敏。
探针在表面上扫描时，有一套反馈装置去感受到这一电子流（叫做隧道电流），并据此使探针尖保持在表面原子的恒定高度上（图2.2.1）。
探针尖即以这种方式扫描表面的轮廓。
读出的针尖运动情况经计算机处理后，或在银幕上显示出来，或由绘图机表示出来。
使针尖以一系列平行线段的方式扫描，可获得高分辨率的三维表面图像。
与其它表面分析技术相比，STM所具有的独特优点是：1. 具有原子级高分辨率。
STM在平行和垂直于样品表面方向的分辨率分别可达0.1nm和0.01nm，即可分辨出单个原子。
2. 可实时得到在实空间中物体的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构研究。
这种可实时观测的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。
3. 可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是整个表面的平均性质。
因而可以直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。
下面的两个图(图5和图6)分别是用STM观察到的硅表面7×7重构图和吸附在铂表面的碘原子3×3阵列图，其上的一个缺陷也看得非常清楚。
《自然科学导论》复习资料(精编)
第一节学习的目的、意义1，有助于适应社会科学与自然科学的合流2，有助于提高科学素养3，有助于专业的学习4，有助于正确理解科技政策国际普遍认为，公众科学素养由三部分组成:一是对科学知识的基本了解程度；二是对科学方法的基本了解程度；三是对于科学技术对社会和个人所产生的影响的基本了解程度。
可以把“科学”概括为以下一些基本方面：（1）科学是一种准确的判断。
（2）科学是事实和规律在人们头脑中的反映，是人对自然界及其规律的理性认识。
（3）科学是种种知识单元通过它内在联系而建立起来的知识体系。
（4）科学是人类认识自然和改造自然的武器和工具。
（5）科学是一项社会实践活动，（6）科学是一种社会建制。
（7）科学是一种特有的精神气质。
●自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。
一、自然科学的特点１．自然科学的客观性２．自然科学没有阶级性，具有历史继承性３．自然科学的逻辑系统性４．自然科学的计量性５．自然科学所提示的规律可重复验证６．自然科学是知识形态的生产力，属于生产力范畴二、自然科学的社会作用１．自然科学是知识形态的生产力，创造实际财富２．自然科学具有思想功能，创造观念财富。
●1543年，哥白尼发表《天体运行论》标志着近代自然科学的诞生●牛顿●在数学上，发明微积分●在天文学上，发现了万有引力定律●在力学上，系统总结了运动三定律●在光学上，发现了太阳光谱，发明了反射式望远镜牛顿力学的意义１、把天上和地上的运动统一起来。
２、把对机械运动的认识从运动学的水平提高到动力学的水平。
３、把对物体运动状态的描述从变化的结果提高到对变化的过程的认识。
４、把原来被看作孤立的力学事件联系起来形成一个因果关系的链条。
机械自然观对近代自然科学发展的影响１、把“力”作为解释一切自然事物的原因，出现了对“力”的滥用。
２、出现了形形色色的实体说。
３、把高级的运动形式归结为低级的运动形式。
４、把自然事物的因果关系绝对化。
热力学的建立：热力学是研究物质的热性质和物质热运动的规律的科学。
理学自然科学导论完整版PPT
•开普勒第一定律
• 也称椭圆定律；
也称轨道定律：
每一个行星都沿各自的椭圆轨道环 绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个 焦点中。
• 开普勒第二定律
也称面积定律：
在相等时间内，太阳和运动中的行星的 连线（向量半径）所扫过的面积都是 相等的。 这一定律实际揭示了行星绕 太阳公转的角动量守恒。用公式表示 为
• 开普勒第三定律
• 也称调和定律；也称周期定律：各个行星 绕太阳的椭圆轨道的半长轴的立方和它们 的公转周期的平方成正比。 由这一定律不 难导出：行星与太阳之间的引力与半径的 平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的 一个重要基础。
• 这里，a是行星公转轨道半长轴，T是行星 公转周期，K是常数。
“苹果落在地上，是因为地球的吸引力，这种吸引力也同样可以到达月球。 但因父亲负债累累，使他不得不中途退学。 人们从浑天仪上可以看出日月星辰是怎样运动的。 实验同数学方法融为一体的科学家， ”的钟声召唤着虔诚的村民去作礼拜。 几天后果然传来陇西（今甘肃西南）发生了地震的消息。 这时恰好是1642年圣诞节的清晨，英国东部林肯郡沃尔斯索普村教学的大钟敲响了，“咚！ 这么个小不点儿，简直可以把他塞进杯子里去！ ”接生婆摆弄着满身血污的小生命惊讶地嚷道。 意思是力是使物体运动状态改变的原 因。 《墨经》著作中有八条对几何光学的专门论述，这八条主要论述了:光的直进性和小孔成像，平面镜反射及成像，球面镜成像。 开普勒于1571年12月27日出生在一个德国小市民家庭。 《论气·气声》是集发声、传播、接收为一体的一部系统的声学大著. 这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。 出乎意料的是，这个婴儿不但活下来，而且居然活到了85岁； 这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。 《论衡·变虚篇》中:“令人操行变气远近，宜与鱼等;气应而变，宜与水均”，意思是人的行动(包括说话)使其周围的“气”发生振动，并能 向外传播，如同鱼使水振动的水波一样向外传播。 “万有引力”的思想诞生了。 可是开普勒的数学才华非常出众，当他了解到一些有关自然科学的理论之后，就把当牧师的想法抛得一干二净，终于在奥地利的一所 大学里教了自然科学。 由于他体弱多病，他的父母认为他只适合做一名牧师，因为这个职业轻松一些。 这时恰好是1642年圣诞节的清晨，英国东部林肯郡沃尔斯索普村教学的大钟敲响了，“咚！ 出于对亡夫的思念，母亲给这位婴儿取了个与他父亲一样的名字——伊萨克·牛顿。
自然科学导论题型
一、填空题1.近代自然科学诞生阶段的三件大事是太阳中心说向神学的挑战、血液循环学说对神学的打击和伽利略为近代自然科学开辟道路。
2．提出燃烧作用的氧化学说和确定质量守恒定律的是法国化学家___拉瓦锡_________。
3、1912年，德国科学家魏格纳根据大洋岸弯曲形状的某些相似性，提出了大陆漂移的假说。
4.英国的史密斯常被誉为“地层学之父”，提出“ 化石层序律”后，就把时间与生物演化阶段联系起来，编篡地球的历史。
二、单项选择题1．被称为近代科学之父的是（B）A．牛顿B．伽利略C．哥白尼D．道尔顿2．最早提出原子论的科学家是( B )A．门捷列夫B．道尔顿C．拉瓦锡D．德谟克利特3．应用实验方法进行观察有三个特点，下面各项中不在其内的是（B）A．可以纯化研究对象B．可以使用实验仪器C．可以强化实验对象D．可以模拟自然过程4．地球的形状确切的是说是（C）A．球形B．椭球体C．梨状体D．苹果形5．一壶水烧开时，水蒸气会将壶盖冲开，这现象中水蒸气（B）A．对壶盖做功，使壶盖热能增加B．对壶盖做功，使壶盖机械能增加C．对壶盖热传递，使壶盖热能增加D．对壶盖热传递，使壶盖机械能增加三、多项选择题1.现代量子理论的创立者( BD )A．普朗克B．海森堡C．爱因斯坦D．薛定谔2、狭义相对论的结论（ACD）A．时间膨胀B．时空弯曲C．尺缩效应D．同时的相对性3、现代技术的三大技术体系( BCD)A．网络技术B．能量转换技术C.物质变化技术D．信息控制技术四、判断并改错1、海森堡建立的矩阵力学与薛定谔建立的波动力学【在数学上是等价的】。
（对）2、中子是由【费米】于1932年发现的。
（错中子是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家查德威克于1932年发现的）3.多莉羊的培育主要采用了【细胞融合技术】。
（错多莉的诞生采用的是细胞核移植技术）.4.被称为人类的第四环境的是【外层空间】。
（对）五、名词解释牛顿：艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。
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11、朱大奎《海洋技术》江苏科学技术出 版社，1993
12、许国志《系统科学》上海科技教育出 版社，2000
13、余谋昌《创造美好的生态环境》中国 社会科学出版社，1997
14、王军《可持续发展》中国发展出版社， 1997
教学内容简介
❖ 在上个世纪的100年中，科学技术进入了有史以来发展最 快的历史时期，在相对论，量子论、DNA双螺旋结构和板块 学说（大陆漂移、海底扩张）的提出为标志的科学革命的推 动下，科学理论无论在深度上和广度上都得到迅猛发展，特 别是在20世纪中叶以后，原子能技术、空间技术、微电子与 信息技术、现代生物技术、新材料技术、新能源技术、海洋 技术的发展与运用迅速的改变了世界的面貌。
第四篇 科学技术与社会
❖ 第二十章 系统科学和社会科学 ❖ 第二十一章 科学技术与人类健康 ❖ 第二十二章 科学技术与经济发展 ❖ 第二十三章 环境与可持续发展
教材及参考书目
❖ 教材：袁运开著《现代自然科学概论》华东 师大出版社。2002
❖ 参考书目：
1、冯敬阳 《现代自然科学与哲学 》 广东科技 出版社。 1987 2、袁运开、周瀚光《中国科学思想史》（上中下） 安徽科学技术出版社。1998、2000、2001 3、R.S.韦斯特福尔《近代科学的构建》复旦大学 出版社。2000 4、宋健《现代科学技术基础知识》科学出版社。 1995
遇难者总数到2004年12月27日已超过2.4万
印尼再发现5000多尸体 海啸遇难人数升至16.2万 又有上万具尸体被发现 海啸遇难者总数接近17万
……
海啸
......由海平面矗起的水墙，地球上最强大的 自然力，排山倒海，展现惊人的破坏力， 地球的终极毁灭者，死亡之浪......
龙卷风
......侵袭之前会有巨大的吼声，巨大的力量足以把一 列火车刮离轨道，把汽车卷入空中，房屋连根拔起， 人被数落在数百码外。龙卷风全世界都有，只要有暴 雷风雨的地方就会发生......
课程介绍
1、课程名称：自然科学导论
2、课程类别：公选课
3、授课方式：讲授、讨论
4、课程目标：该课程的教学目标，是让学生了解现 代自然科学各分支的基础理论、科学思想(重力场 与加速场等效 )、科学方法（迈克尔逊-莫雷试验、 测地球大小）；理解科学过程中的猜想、假说 （万有引力）、争论（光的粒子性与波动性）、 突破、发现、遗憾与蒙难；理解科学与技术、科 学与社会的关系；培养科学的物质观、自然观； 深化对自然科学技术的认识，提高科学文化素养。
目录
❖第一篇 自然科学发展的历史回顾
第一章 自然科学的萌芽与兴起 第二章 近代自然科学的发展
❖第二篇 近代自然科学基础
第三章 20世纪物理学概观 第四章 20世纪化学的辉煌 第五章 20世纪生物学的突飞猛进
第六章 20世纪天文学的进展
❖ 第七章 地理科学与地理建设 ❖ 第八章 生态学 ❖ 第九章 环境学 ❖ 第十章 系统科学与探索复杂性 第三篇 当代文明与自然科学基础 ❖ 第十一章 高技术简介 ❖ 第十二章 微电子与信息技术 ❖ 第十三章 生物技术 ❖ 第十四章 新材料技术 ❖ 第十五章 新能源技术 ❖ 第十六章 海洋技术 ❖ 第十七章 航天技术 ❖ 第十八章 光电子技术 ❖ 第十九章 高技术发展的特点与趋势
❖ 该课程分自然科学发展史概论、现代自然科学基础、当代文 明以及自然科学技术、科学技术与社会四篇。内容涵盖天文、 物理、化学、生物与自然地理等学科，对于读者了解科学发 展的来龙去脉，提高科学文化素养非常有利。
❖ 自然科学是研究自然界物质形态、结构、性质和运动规律 的科学。包括数学、物理、化学、天文学、地球科学、生 命科学等。
序论
一、事件
1、自然灾害 2、恐怖事件 3、战争
1945年 日本长歧、广岛原子弹爆炸
序论
一、事件
1、自然灾害 2、恐怖事件 3、战争 4、罕见天文景象
火山 ......自然界最具爆发性，威力最强的火山，释放出的能量 比核子武器大上数千倍，它们在地球诞生时便开始塑造 地球表面，是炽热地心的窗口，大地极度的愤怒时爆发 以猛烈的火舌吞噬......
地震
......突如其来，无法预知，惊天动地，是最不可预知， 最具破坏性的自然力量，它会在毫无预警下来袭，大 地开始震动，无法预知它何时停止。全世界每年有 100万次的地震发生......
大雪崩
......美丽的雪景背后蕴藏着无法抗拒的自然 力量，倾泻而来的雪崩将整片树林淹没，将 房舍化为瓦砾，所经之处无一能幸免.的泉源，同时它也具有致命的威 力。洪水，是自然界的头号杀手，冲毁沿途 的所有事物，是地球上最可怕的自然力量之 一......
流沙
......看似平静的沙滩其实隐藏着最危险的陷阱， 一旦陷入将无法自拔。流沙是大自然所设计出 最巧妙的机关，静静地等待你靠近......
序论
一、事件
1、自然灾害 2、恐怖事件
9、11
巴厘岛爆炸案目 前已经造成189人 丧生，其中绝大 部分是前来印尼 旅游的外国游客。 一位游客描述： “我看到地面上 到处都是被炸断 的肢体，现场简 直成了屠杀场
巴厘岛爆炸案主要嫌犯阿里·古夫隆（AliGufron）9 月5日在法庭上称自己只是“一个微不足道的小恐怖 子”，真正的恐怖分子是希特勒、沙龙、布什和布莱 尔。
❖ 自然科学的根本目的在于寻找自然现象的来因。自然科学 认为超自然的、随意的和自相矛盾的实验是不存在的。自 然科学的最重要的两个支柱是观察和逻辑推理。由对自然 的观察和逻辑推理自然科学可以引导出大自然中的规律。
一、事件
1、自然灾害
序论
印度尼西亚苏门答腊岛附近海域发生的强烈地震及其 引发的海啸波及印尼、斯里兰卡、泰国、印度等国，
5、徐在新《20世纪物理学概观》上海科技教育 出版社。1999
6、R.Breslow《化学的今天和明天－－一门 中心的、适用的、创造的科学》科学出版社。 1998
7、鲁润龙、頋华月《细胞生物学》中国科 技大学出版社。1991
8、《生命科学》（陈竺1996）
9、王建《现代自然地理学》高等教育出版 社。2001