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其特征是科学走在技术前面，科学 导致了电力革命。
学习改变命运,知 识创造未来
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以发展和利用动力为特征，人的机体功能 得到了延伸。
其产生的影响是，人类社会由蒸汔时代进 入电气时代，由机械化开始走向电气化。
学习改变命运,知 识创造未来
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⑶、第三次科学技术革命（19世纪末——20世 纪初）
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与宇宙有关） －－－我们的地球将变得多热？
学习改变命运,知 识创造未来
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1.2 当前科学教育提出的主要问题 1．如何看待科学教育中传授知识与全面提 高学生科学素养的关系。
科学教育需要传授科学知识，但是科学教 育更需要全面提高学生的科学素养。尽管在 口头上都会承认，这两者之间不是割裂的， 而是互相密切联系的。但是在科学教学过程 中却存在着一些值得反思的现象。
例如，蒸汽机效率推动了热力学理论的创立和发 展，在热力学理论指导下，发明了内燃机。
其产生的社会影响是，社会面貌发生根本变化， 人类社会开始了由传统的农业社会向近代工业社会的 跃进，极大地提高了社会生产力。
学习改变命运,知 识创造未来
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（2）第二次科学技术革命（18世纪）
以奥斯特发现电流磁效应，法拉弟提出电磁感应 定律到麦克斯韦创建了电磁场理论为标志的第二次科 学革命推动了以电动机和电力技术的广泛应用为标志 的第二次技术革命。
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⑴、第一次科学技术革命（16-17世纪）
以哥白尼日心说和牛顿经典力学体系为标志的第一 次科学革命，推动了以纺织技术的改进为开端，以蒸 汽动力技术达到实用阶段为标志的技术革命。
这次科学技术革命的特征是技术走在科学前面， 技术对科学提出新课题；
学习改变命运,知 识创造未来
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〔由红色变为蓝色)。
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学习改变命运,知 识创造未来
弯曲几纳米的灵巧的悬臂
利用小小的悬臂(与原子力显 微镜所采用的类型相同)，可检查 出生物样本中是否存在特定的遗 传顺序。每个悬臂的表面都涂有 能同某种特定的靶顺序结合的 DNA。然而，把样本撒在悬臂上 。样本中的DNA同靶顺序结台时 ，会产生一股表面应力。它能使 受到影响的悬臂弯曲几纳米—— 幅度虽然不大，但已足以表明， 弯曲的悬臂已找到样本中特定的
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当代科技发展的一个基本趋势是：科学的社会化
和社会的科学化。
科学是一项复杂的社会活动，不可避免反映社会
价值和社会观点，科学又越来越渗透在社会生活的各
个方面。从上一个世纪50年代开始，随着电子计算机
、遗传工程、光导纤维、海洋开发、航天技术等科学
技术的迅猛发展和应用，人类社会进入了第三次技术
以相对论，量子论的创立和对原子结构与基本粒子 层次的认识以及分子生物学的诞生为标志的第三次科 学革命推动了以原子能的利用、电子计算机、空间技 术和信息技术的发展为标志的第三次技术革命。
以发展和利用信息为特征，人的脑力 功能得到了延伸。其影响是，人类由工业 革命时代进入知识经济时代。
学习改变命运,知 识创造未来
学习改变命运,知 识创造未来
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2．如何看待按照教材教知识和利用教材展示过程， 点拨方法的关系
与其他学科教育情况类似，在科学教育中仍然存 在着究竟是“只教教材上的知识”还是“用教材引导 学生学习知识，点拨方法”两种不同的教学理念。我 们的科学教材往往只写入了知识性的结论以及与教科 书中提到的科学成就紧密相关的部分科学家的部分工 作，而忽略了科学家所走的弯路和所犯的错误；也很 少写入科学家的科学思想和科学方法的发展过程。
革命的新时代以后，科学技术越来越快地转化为生产
力。在发达国家中，社会生产力在物质技术方面正向
着自动化、高科技化的方向发展，产业结构正由“劳
动密集型”转向“知识密集”，社会生活正在发生深
刻的变化。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
磁性纳米粒子标记物
许多检验都是通过检测抗 体同靶子的结合，从而揭示某 种分子或致病生物的存在。当 用磁性纳米粒子标记的抗体同 表面上(前景所示)的靶子结合 时，把它们短暂地暴露在磁场 下就能使这些“探针”共同发 射出强有力的磁信号。与此同 时，未同靶子结合的抗体则向 四面八方翻腾，因而产生不了 一点磁信号。上述最后这一特 性使得研究人员无需先将未能 同靶子结合的“探针“洗去就
可以看清检验结果。
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学习改变命运,知 识创造未来
金纳米粒子
已同DNA短片段结合的金纳 米粒子可构成一种基础，使检查 研究样本中是否存在某种遗传顺 序(黑色所示)的结果容易看清的 检验成为可行。能同这样一种顺 序(红色所示)的一半互补的 DNA附在溶液中的一组金粒子 上，而能同另一半顺序(蓝色所 示)互补的DNA则连接在另一组 金粒子上。如果所研究的遗传顺 序存在于样本中，它就会同两组 金粒子上的DNA触手结合，而 把金粒子置于一张密实的网中。 这种团聚作用会使溶液改变颜色
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与信息有关） －－－记忆是如何存取的？
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一
---在量子和不确定层次下还有Biblioteka Baidu本原理吗？
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南极冰块融化
学习改变命运,知 识创造未来
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今年七月英国暴雨成灾
学习改变命运,知 识创造未来
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家电造成的“电子烟雾”
学习改变命运,知 识创造未来
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现代科技发展的另一个基本趋势是：科学技术化 和技术科学化。
•层次 •理论
•过程 •的
•动力学 •理论
•物质 •结构 •理论
•结构 •功能 •理论
学习改变命运,知 识创造未来
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•复杂性
•系统科学
•简单性
•学科科学
•研究对象 •的综合性
•分析性科学
•线性科学
•综合性科学
学习改变命运,知 识创造未来
•非线性科学
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----从科学研究本身的模式看
•研究领域 •的发展性
•科学研究 •的领域
•科学研究 •的内容
•科学研究 •的手段
•虚拟世界的科学
•现实世界的科 学
• 主观世界的科 学 •客观世界的科 学
•精神世界的科 学 • 物质世界的科 学
学习改变命运,知 识创造未来
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•研究理论 •的完整性
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如果说，科学的直接作用主要体现在物质层 面上，那么科学的间接作用主要体现在精神层 面上。这两个层面的作用不是互相独立和割裂 的，而是互相影响和依存的。
自16世纪以来，在人类历史上出现过三次 科学革命，并由此推进了相应的技术革命，产 生了显著的社会影响。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
2021年3月3日星期三
问题的提出：
1.STS教育就是科学知识和专业技能的教育吗？ 2.STS教育就是关于科学在技术和社会中的应用的教 育吗？ 3.STS教育就是关于个人认识和理解科学技术地位和 作用的教育吗？ 4.与学科教育（物理教育，化学教育，数学教育等） 相比较，STS教育具有哪些最明显的特点？ 5.在目前的教育环境下，如何实施STS教育在学科教 育中的渗透？
在世界图景上，从以线性，平衡，可逆的世界图景 走向非线性，非平衡，不可逆的世界图景。
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与信息有关） －－－传统计算的极限是什么？
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与信息有关） －－－如何从大量生物学数据中得到生命体 的全息？
这样，严峻的现实促使人们不得不重新思 考和调整科学、技术和社会的关系。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
•地球上空臭氧层的浓度
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十年来二氧化碳排放量增加十倍
学习改变命运,知 识创造未来
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苍蝇机器人
爱因斯坦机器人
学习改变命运,知 识创造未来
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科学技术是一把“双刃剑”，它在造福人类 、增进人类文明的同时，却也由于使用不当给 人类的生存和发展，甚至给整个人类文明带来 很大的危害，人们需要面对由科学技术而引起 的如人口、粮食、能源、环境、政治、战争伦 理间题等等，而且这些间题日趋复杂和尖锐。
学习改变命运,知 识创造未来
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3． 如何看待“读科学书”的学习方式和“做
科学事”的学习方式的关系
学生在接受科学教育时是只采取读“读科学书” 的学习方式，还是同时采取“读科学书“和“做科学 事”结合的学习方式？这是两种不同的学习观。
只读“读科学书”的教育在教学目标上表现为，首 先要求学生记住教材上的内容，然后通过解题偏重学 生逻辑思维能力的培养，而忽视了提出问题并解决问 题能力的培养，忽视了通过“做科学事”，使学生将 科学原理变为解决真实情境中问题的实践能力的培养 。
•理论研究
•实验研究
•计算机研究
•研究方法的多样性
•研究信息的全球性 •（网络时代）
•时间上的传递和变化
学习改变命运,知 识创造未来
•空间上的延伸和共享
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从科学包含的价值和提供的世界图景看
在科学价值上，从重视知识价值走向更重视方法 和情感价值；
在科学观念上，从传统的机械的，简单的，人和自 然对立的时钟式的确定论的实在世界观走向现代的， 复杂的，人和自然和谐的自组织的不确定的生态型的 整体的世界观。
现代的技术发明越来越依靠科学，而科学的研究 也越来越需要高技术的装备。技术依靠科学又促进科 学。科学可以启发和导致新技术的产生，技术可以为 科学提供“眼睛”和“耳朵”，又可以激励科学研究的动 机和方向。(例如，气象研究，人口统计，基因结构）
技术对人类社会进程和历史进程有着重大的影响 反之，技术的决策会受到社会环境和社会价值的影响 。技术越复杂，与科学的联系越紧密。科学与技术的 界限变得越来越模糊不清。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
爱因斯坦在《科学与社会》 一文中指出：
“科学对于人类事物的影 响有两种方式.第一中方式是 大家熟悉的：科学直接地、 并且在更大的程度上间接地 生产出完全改变了人类生活 的工具。第二种是教育方式 的——它作用于心灵。尽管 草率看来，这种方式好像不 大明显，但至少同第一种方 式一样锐利。”
靶子。
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纳米级半导体“条形码”
充满几种颜色的纳米级半导体( 称为“量子点“)的胶乳球有可能 用作任何数量的各种“探针”的 独特标记。受到光照射时，胶乳 球会发射出可以分解成特有颜色 和强度谱的光，即一种光谱的“ 条形码”，从而表明自己的身份( 以及与其相连接的”探针”的身 份)。
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§1.STS产生和发展的背景 1.1 现代科学技术发展的基本趋势
从科学与技术的关系看：
•科学 •科学技术社会化
•技术
•社会科学化
• 从科学与技术的关系看
：
•科学技术
•科学
化
•社会 •技术
•技术科学化
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二十世纪以来，现代科学技术越来越发 展成为一个内容丰富，结构完整，门类齐全 的庞大体系。现代科学技术在日益分化的同 时，又出现了逐渐综合的趋势，从而使科学 技术走向整体化和系统化。科学对人类的作 用无论在物质层面和精神层面上都产生了前 所未有的影响。
学习改变命运,知 识创造未来
科学家面临的22个难题之一 ---物理学的基本定律可以统一起来吗
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科学家面临的22个难题之一（与宇宙有关） －－－宇宙是由什么组成的？
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科学家面临的22个难题之一（与宇宙有关） －－－我们人类在宇宙中是唯一的吗？
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以发展和利用动力为特征，人的机体功能 得到了延伸。
其产生的影响是，人类社会由蒸汔时代进 入电气时代，由机械化开始走向电气化。
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⑶、第三次科学技术革命（19世纪末——20世 纪初）
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与宇宙有关） －－－我们的地球将变得多热？
学习改变命运,知 识创造未来
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1.2 当前科学教育提出的主要问题 1．如何看待科学教育中传授知识与全面提 高学生科学素养的关系。
科学教育需要传授科学知识，但是科学教 育更需要全面提高学生的科学素养。尽管在 口头上都会承认，这两者之间不是割裂的， 而是互相密切联系的。但是在科学教学过程 中却存在着一些值得反思的现象。
例如，蒸汽机效率推动了热力学理论的创立和发 展，在热力学理论指导下，发明了内燃机。
其产生的社会影响是，社会面貌发生根本变化， 人类社会开始了由传统的农业社会向近代工业社会的 跃进，极大地提高了社会生产力。
学习改变命运,知 识创造未来
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（2）第二次科学技术革命（18世纪）
以奥斯特发现电流磁效应，法拉弟提出电磁感应 定律到麦克斯韦创建了电磁场理论为标志的第二次科 学革命推动了以电动机和电力技术的广泛应用为标志 的第二次技术革命。
上海市科技教师b培训b课程
⑴、第一次科学技术革命（16-17世纪）
以哥白尼日心说和牛顿经典力学体系为标志的第一 次科学革命，推动了以纺织技术的改进为开端，以蒸 汽动力技术达到实用阶段为标志的技术革命。
这次科学技术革命的特征是技术走在科学前面， 技术对科学提出新课题；
学习改变命运,知 识创造未来
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〔由红色变为蓝色)。
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学习改变命运,知 识创造未来
弯曲几纳米的灵巧的悬臂
利用小小的悬臂(与原子力显 微镜所采用的类型相同)，可检查 出生物样本中是否存在特定的遗 传顺序。每个悬臂的表面都涂有 能同某种特定的靶顺序结合的 DNA。然而，把样本撒在悬臂上 。样本中的DNA同靶顺序结台时 ，会产生一股表面应力。它能使 受到影响的悬臂弯曲几纳米—— 幅度虽然不大，但已足以表明， 弯曲的悬臂已找到样本中特定的
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当代科技发展的一个基本趋势是：科学的社会化
和社会的科学化。
科学是一项复杂的社会活动，不可避免反映社会
价值和社会观点，科学又越来越渗透在社会生活的各
个方面。从上一个世纪50年代开始，随着电子计算机
、遗传工程、光导纤维、海洋开发、航天技术等科学
技术的迅猛发展和应用，人类社会进入了第三次技术
以相对论，量子论的创立和对原子结构与基本粒子 层次的认识以及分子生物学的诞生为标志的第三次科 学革命推动了以原子能的利用、电子计算机、空间技 术和信息技术的发展为标志的第三次技术革命。
以发展和利用信息为特征，人的脑力 功能得到了延伸。其影响是，人类由工业 革命时代进入知识经济时代。
学习改变命运,知 识创造未来
学习改变命运,知 识创造未来
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2．如何看待按照教材教知识和利用教材展示过程， 点拨方法的关系
与其他学科教育情况类似，在科学教育中仍然存 在着究竟是“只教教材上的知识”还是“用教材引导 学生学习知识，点拨方法”两种不同的教学理念。我 们的科学教材往往只写入了知识性的结论以及与教科 书中提到的科学成就紧密相关的部分科学家的部分工 作，而忽略了科学家所走的弯路和所犯的错误；也很 少写入科学家的科学思想和科学方法的发展过程。
革命的新时代以后，科学技术越来越快地转化为生产
力。在发达国家中，社会生产力在物质技术方面正向
着自动化、高科技化的方向发展，产业结构正由“劳
动密集型”转向“知识密集”，社会生活正在发生深
刻的变化。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
磁性纳米粒子标记物
许多检验都是通过检测抗 体同靶子的结合，从而揭示某 种分子或致病生物的存在。当 用磁性纳米粒子标记的抗体同 表面上(前景所示)的靶子结合 时，把它们短暂地暴露在磁场 下就能使这些“探针”共同发 射出强有力的磁信号。与此同 时，未同靶子结合的抗体则向 四面八方翻腾，因而产生不了 一点磁信号。上述最后这一特 性使得研究人员无需先将未能 同靶子结合的“探针“洗去就
可以看清检验结果。
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学习改变命运,知 识创造未来
金纳米粒子
已同DNA短片段结合的金纳 米粒子可构成一种基础，使检查 研究样本中是否存在某种遗传顺 序(黑色所示)的结果容易看清的 检验成为可行。能同这样一种顺 序(红色所示)的一半互补的 DNA附在溶液中的一组金粒子 上，而能同另一半顺序(蓝色所 示)互补的DNA则连接在另一组 金粒子上。如果所研究的遗传顺 序存在于样本中，它就会同两组 金粒子上的DNA触手结合，而 把金粒子置于一张密实的网中。 这种团聚作用会使溶液改变颜色
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科学家面临的22个难题之一（与信息有关） －－－记忆是如何存取的？
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科学家面临的22个难题之一
---在量子和不确定层次下还有Biblioteka Baidu本原理吗？
学习改变命运,知 识创造未来
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南极冰块融化
学习改变命运,知 识创造未来
上海市科技教师b培训b课程
今年七月英国暴雨成灾
学习改变命运,知 识创造未来
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家电造成的“电子烟雾”
学习改变命运,知 识创造未来
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现代科技发展的另一个基本趋势是：科学技术化 和技术科学化。
•层次 •理论
•过程 •的
•动力学 •理论
•物质 •结构 •理论
•结构 •功能 •理论
学习改变命运,知 识创造未来
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•复杂性
•系统科学
•简单性
•学科科学
•研究对象 •的综合性
•分析性科学
•线性科学
•综合性科学
学习改变命运,知 识创造未来
•非线性科学
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----从科学研究本身的模式看
•研究领域 •的发展性
•科学研究 •的领域
•科学研究 •的内容
•科学研究 •的手段
•虚拟世界的科学
•现实世界的科 学
• 主观世界的科 学 •客观世界的科 学
•精神世界的科 学 • 物质世界的科 学
学习改变命运,知 识创造未来
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•研究理论 •的完整性
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如果说，科学的直接作用主要体现在物质层 面上，那么科学的间接作用主要体现在精神层 面上。这两个层面的作用不是互相独立和割裂 的，而是互相影响和依存的。
自16世纪以来，在人类历史上出现过三次 科学革命，并由此推进了相应的技术革命，产 生了显著的社会影响。
学习改变命运,知 识创造未来
上海市科技教师b培训b 课程
学习改变命运,知 识创造未来
2021年3月3日星期三
问题的提出：
1.STS教育就是科学知识和专业技能的教育吗？ 2.STS教育就是关于科学在技术和社会中的应用的教 育吗？ 3.STS教育就是关于个人认识和理解科学技术地位和 作用的教育吗？ 4.与学科教育（物理教育，化学教育，数学教育等） 相比较，STS教育具有哪些最明显的特点？ 5.在目前的教育环境下，如何实施STS教育在学科教 育中的渗透？
在世界图景上，从以线性，平衡，可逆的世界图景 走向非线性，非平衡，不可逆的世界图景。
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与信息有关） －－－传统计算的极限是什么？
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与信息有关） －－－如何从大量生物学数据中得到生命体 的全息？
这样，严峻的现实促使人们不得不重新思 考和调整科学、技术和社会的关系。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
•地球上空臭氧层的浓度
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十年来二氧化碳排放量增加十倍
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苍蝇机器人
爱因斯坦机器人
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科学技术是一把“双刃剑”，它在造福人类 、增进人类文明的同时，却也由于使用不当给 人类的生存和发展，甚至给整个人类文明带来 很大的危害，人们需要面对由科学技术而引起 的如人口、粮食、能源、环境、政治、战争伦 理间题等等，而且这些间题日趋复杂和尖锐。
学习改变命运,知 识创造未来
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3． 如何看待“读科学书”的学习方式和“做
科学事”的学习方式的关系
学生在接受科学教育时是只采取读“读科学书” 的学习方式，还是同时采取“读科学书“和“做科学 事”结合的学习方式？这是两种不同的学习观。
只读“读科学书”的教育在教学目标上表现为，首 先要求学生记住教材上的内容，然后通过解题偏重学 生逻辑思维能力的培养，而忽视了提出问题并解决问 题能力的培养，忽视了通过“做科学事”，使学生将 科学原理变为解决真实情境中问题的实践能力的培养 。
•理论研究
•实验研究
•计算机研究
•研究方法的多样性
•研究信息的全球性 •（网络时代）
•时间上的传递和变化
学习改变命运,知 识创造未来
•空间上的延伸和共享
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从科学包含的价值和提供的世界图景看
在科学价值上，从重视知识价值走向更重视方法 和情感价值；
在科学观念上，从传统的机械的，简单的，人和自 然对立的时钟式的确定论的实在世界观走向现代的， 复杂的，人和自然和谐的自组织的不确定的生态型的 整体的世界观。
现代的技术发明越来越依靠科学，而科学的研究 也越来越需要高技术的装备。技术依靠科学又促进科 学。科学可以启发和导致新技术的产生，技术可以为 科学提供“眼睛”和“耳朵”，又可以激励科学研究的动 机和方向。(例如，气象研究，人口统计，基因结构）
技术对人类社会进程和历史进程有着重大的影响 反之，技术的决策会受到社会环境和社会价值的影响 。技术越复杂，与科学的联系越紧密。科学与技术的 界限变得越来越模糊不清。
学习改变命运,知 识创造未来
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学习改变命运,知 识创造未来
爱因斯坦在《科学与社会》 一文中指出：
“科学对于人类事物的影 响有两种方式.第一中方式是 大家熟悉的：科学直接地、 并且在更大的程度上间接地 生产出完全改变了人类生活 的工具。第二种是教育方式 的——它作用于心灵。尽管 草率看来，这种方式好像不 大明显，但至少同第一种方 式一样锐利。”
靶子。
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纳米级半导体“条形码”
充满几种颜色的纳米级半导体( 称为“量子点“)的胶乳球有可能 用作任何数量的各种“探针”的 独特标记。受到光照射时，胶乳 球会发射出可以分解成特有颜色 和强度谱的光，即一种光谱的“ 条形码”，从而表明自己的身份( 以及与其相连接的”探针”的身 份)。
学习改变命运,知 识创造未来
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§1.STS产生和发展的背景 1.1 现代科学技术发展的基本趋势
从科学与技术的关系看：
•科学 •科学技术社会化
•技术
•社会科学化
• 从科学与技术的关系看
：
•科学技术
•科学
化
•社会 •技术
•技术科学化
学习改变命运,知 识创造未来
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二十世纪以来，现代科学技术越来越发 展成为一个内容丰富，结构完整，门类齐全 的庞大体系。现代科学技术在日益分化的同 时，又出现了逐渐综合的趋势，从而使科学 技术走向整体化和系统化。科学对人类的作 用无论在物质层面和精神层面上都产生了前 所未有的影响。
学习改变命运,知 识创造未来
科学家面临的22个难题之一 ---物理学的基本定律可以统一起来吗
学习改变命运,知 识创造未来
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科学家面临的22个难题之一（与宇宙有关） －－－宇宙是由什么组成的？
学习改变命运,知 识创造未来
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