近代以來世界的科學歷程

大會上的講話》（xx年11月7日）2.課文注釋哥白尼波蘭天文學家哥白尼（1473—1543）出生在波蘭托倫市一個商人的家庭，10歲喪父，由其舅父撫養長大。1491年，18歲的哥白尼進入克拉科夫大學學習。克拉科夫大學是當時全歐聞名的文化中心，也是波蘭人文主義思想的主要陣地。這個學校對數學和天文學十分重視。在那里，哥白尼對天文學產生了極大的興趣，開始鉆研2世紀希臘天文學家托勒密以地球為中心的宇宙體系學說，并學會了用天文儀器觀察天體。如饑似渴的求知欲促使他學習了拉丁文、希臘文和意大利文等幾種外國文字，大量閱讀天文學、數學和哲學書籍，并于1496年到意大利留學。15xx年，哥白尼在意大利留學后回到波蘭。從那時起，他堅持不懈地逐日觀察天象，記錄了大量數據，進行了大量演算和分析，并對所收集的古今資料進行系統的整理和研究。15xx年前后，他開始寫《天體運行論》的初稿。同時把其中的基本觀點用拉丁文寫成一篇《淺說》，抄送給天文學者傳閱。大約在1530年，他才最后完成《天體運行論》手稿。在這部包括六卷的偉大著作中，哥白尼創立了“太陽中心說”。他提出地球是動的，不僅自轉，而且和太陽系其他行星一道按各自的軌道繞太陽公轉，月亮則是地球的唯一伴侶，繞地球旋轉。哥白尼的“太陽中心說”，在天文學中奠定了現代的太陽中心體系的基礎。他的學說沉重地打擊了當時反動的宗教權威，引發了天文學以至整個自然科學的巨大革命，人類宇宙觀也開始發生根本的變革。由于教會壓制科學研究，《天體運行論》的手稿完成以后，多年沒有出版。從博物館內展出的《天體運行論》的各種版本看，該書最早版本1543年出現于德意志，1566年出現于瑞士，1617年出現于荷蘭。在波蘭，直到1854年，即哥白尼逝世后三百余年才得以正式與讀者見面。伽利略伽利略（1564—1642），意大利知識淵博的科學家、近代實驗科學的奠基者之一，出生于比薩一個沒落貴族家庭。17歲進比薩大學學醫，但他對物理和數學很有興趣。他做了大量的實驗和研究工作，首次用自制的天文望遠鏡細心地觀察了天體，宣告了和哥白尼學說完全相符的結論。伽利略把他在望遠鏡中所觀察到的壯麗景象，到處宣傳，并用觀察到的事實和力學原理作了嚴密的論證，進一步維護和發展了哥白尼的體系。教會向伽利略發出多次警告，但是他無視這一警告，發表了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》的巨著，從實踐和理論的高度批駁了地球中心說。伽利略的“異端”活動引起了教會的恐慌，羅馬教皇向宗教裁判所帶頭提出控訴，于是這位體弱抱病的科學家被送進了監牢，遭到審訊，以至被終身軟禁。軟禁期間，他繼續研究物理學，寫出《關于兩門新科學的談話和數學證明》。牛頓牛頓（1642—1727）是著名的英國科學家，在物理學、數學、天文學等許多方面作出了卓越的貢獻。牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。1669年，開始擔任三一學院的教授。牛頓的最突出貢獻是在力學方面，他在前人的研究基礎上，總結出了機械運動的三個基本定律，還發現了萬有引力定律，把地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系之中，創立了經典力學體系。這一力學體系正確地反映了宏觀物體低速運動的客觀規律，實現了自然科學的一次大綜合，是人類認識自然界的一次大飛躍。在光學方面，牛頓也作出了巨大貢獻。他在1666年用三棱鏡分析日光時，發現了日光是由不同的顏色即不同波長的光構成的，奠定了光譜分析的基礎，制作了牛頓色盤。他在17xx年出版了《光學》一書，創立了光的“微粒說”。同時，他在熱學方面也有研究成果，確定了冷卻定律，這一定律表明：當物體表面與周圍存在溫度差時，單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫度差成正比。在數學方面，他與萊布尼茲幾乎同時創立了微積分學，同時，他還在前人研究基礎上，建立了二項式定理。在天文學領域，他在1671年創制了反射望遠鏡，初步考察了行星的運動規律；他還解釋了潮汐現象，并預言地球不是正球體，并由此說明了歲差現象。1687年，他發表了著名的《自然哲學數學原理》一書，用數學方式解釋了哥白尼的學說和天體運動的現象，闡明了機械運動三定律和萬有引力定律等。在哲學思想上，牛頓認為時間、空間是客觀存在的，但同時也認為時間和空間同運動的物質是脫離的，相互之間沒有必然的聯系，進而提出了所謂的絕對時間和絕對空間的概念。牛頓曾經長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。愛因斯坦艾伯特·愛因斯坦（1879—1955）是美籍德國物理學家。1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。1894年舉家遷居意大利米蘭。19xx年畢業于瑞士蘇黎世工業大學。19xx年入瑞士國籍。19xx年6月至19xx年10月，在瑞士專利局任技術員。19xx年10月，任蘇黎世大學理論物理學副教授；19xx年3月，在布拉格任德意志大學理論物理學教授；19xx年10月，任蘇黎世工業大學理論物理學教授；19xx年4月，在柏林任德國威廉皇帝物理研究所所長兼柏林大學教授。1933年，因受納粹迫害，移居美國。1940年入美國國籍。1955年4月18日逝世。愛因斯坦被認為是最富于創造力的科學家，他不但創立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質，為量子力學的建立奠定了基礎。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。近代科學誕生的歷史背景近代自然科學革命發生的歷史背景主要包括：首先，新興的資產階級在經濟上和政治上對自然科學的迫切需要。14世紀以后，手工工場發展迅速，生產中的技術改造與機器的逐步采用，向人們提出很多新的問題，需要自然科學予以解決，以促進生產力的更大發展。同時，新興資產階級要求掌握政治權力，他們需要把自然科學作為反對宗教統治爭取思想自由的理論武器。其次，自然科學自身發展的需要。經過中世紀前期的漫長黑夜，自然科學逐漸復興。資本主義生產方式的產生和發展，不僅向自然科學提出大量的研究課題，還提供了豐富的經驗材料以及新的科學實驗條件。最后，文藝復興、地理大發現和宗教改革的推動。文藝復興反對盲從和迷信，提倡獨立的學術研究，為資產階級在政治上取代封建統治作輿論準備，它打破了教會的精神統治，動搖了封建制度的政治思想基礎，為把自然科學從神學中解放出來創造了必要的條件。近代自然科學革命就是在文藝復興運動的高潮中拉開序幕的，首先向宗教神學發起沖擊的是天文學。隨后的宗教改革摧毀了天主教會的精神獨裁，科學革命也產生了巨大的影響。在此期間，地理大發現也有重要意義，它以實踐證實了地圓學說，為建立新的天文學和地理學奠定了基礎，對近代科學技術的發展有不可估量的意義。更重要的是它所引起的思想觀念的革命，它用實踐突破了所謂經典知識界限，使人的思維方式從權威的盲目崇拜中解放出來。伽利略對科學研究方法的貢獻近代科學雖然從古希臘科學發展而來，但在研究方法上與古希臘科學卻有很大的不同。古希臘偏重在直觀基礎上的思辨、演繹而輕視經驗，近代卻注重實驗和歸納，同時也不排斥數學和演繹的作用，因而近代科學又被稱為實驗科學。實驗科學的倡導者是中世紀后期的羅吉爾·培根，他已充分認識到只有實驗方法才能給科學以確定性。文藝復興時期的意大利科學家和藝術家達·芬奇也領會到觀察和實驗是科學認識的重要方法。近代科學方法的真正形成是在17～18世紀，伽利略創立的實驗和數學相結合的科學研究方法是近代自然科學研究問題的一般程序和經典方法。這種方法是在觀察實驗的基礎上，經過邏輯推理和數學計算，對未知的自然現象提出假定性的說明和定量的描寫，然后再用實驗加以檢驗的方法。伽利略雖然強調實驗、經驗和歸納，但又反對狹隘經驗論，強調理智的作用，強調數學和演繹方法的重要性，主張運用理智把自然過程加以純化和簡化，并且把尋找自然界的數學關系作為研究的重要目標。正是從數學演繹的觀點出發，伽利略非常重視對觀察、實驗的結果進行定量的計算和分析，這比起古希臘和中世紀的學者只注重定性研究是一大進步。伽利略的實驗—數學方法開創了近代自然科學研究中經驗和理性相結合、定性和定量相結合的傳統，這對物理學乃至整個近代自然科學都產生了深遠的影響，在科學方法的發展史上更具有重要的意義。落體定律對亞里士多德運動觀念的重大變革亞里士多德有一個著名的“落體運動法則”：落體的速度與重量成正比。據此理論，一個重10千克的物體，其下落速度一定是重1千克物體的10倍。這種看法在經驗中確實可以找到證據，比如一根羽毛就比一塊石頭后落到地面，但是也不難找到反證，比如一個同樣大小的鐵球和木球從等高處下落，幾乎無法區分哪一個先到達地面。伽利略決定用實驗來反駁亞里士多德的理論。有人記載伽利略曾在意大利比薩斜塔上做過自由落體的實驗。結果兩個重量相差10倍的球同時落地，證明了亞里士多德的觀點是錯誤的。不過經后世史學家考證，伽利略并沒有在比薩斜塔上做過落體實驗。盡管如此，伽利略還是根據小球沿斜面滾動的實驗證實了自己的猜想。他發現小球滾動的加速度與小球的重量無關，只與斜面的傾斜度有關。斜面的傾角達到90度時，物體就成了自由落體。從16xx年開始，伽利略著手研究相關的運動問題。16xx年，伽利略設計了斜面實驗，經過多次努力，終于探清了在斜面上滾動的小球的運動情況，他所面臨的困難主要是沒有準確的計時裝置，他先后用過脈搏、音樂節拍和水鐘。他先發現球滾過全程四分之一所花的時間，正是滾過全程所花時間的一半，最后更為精確地知道，在斜面上下落物體的下落距離同所用時間的平方成正比，這就是著名的落體定律。因此他的實驗明確的表明自由落體運動的速度與重量無關。這是對古希臘哲學家亞里士多德的運動觀念的重大變革。勻速運動與勻加速運動伽利略在研究自由落體運動時，首先遇到了概念上的困難，因當時還沒有人對速度進行過定量和定義。伽利略雖然發現了落體定律，但卻錯誤地認為速度與距離成正比，后來才認識到速度與時間成正比。因此，對于伽利略來說，重要的是先對勻速運動和勻加速運動進行定量和定義。在《兩門新科學》中，這樣的概念終于以公理的形式被創造出來。勻速運動是指運動質點在任何相等的時間間隔里經過的距離皆相等，勻加速運動是指運動質點在相等的時間間隔里獲得相等的速率增量”。有了這兩個新概念，人們就能從斜面實驗中獲得更多的教益。小球從斜面上滾下后繼續沿著桌面滾動，此時斜度為零，重力的作用為零，不再有加速度，因此，球就會永遠保持勻速運動。這意味著，外力不是維持物體運動狀態的原因，而只是改變物體運動狀態的原因，這是對亞里士多德運動觀念的重大變革。后來牛頓將之概括為運動第一、第二定律。地心說與日心說（1）地心說中世紀時，基督教會宣揚的宇宙觀是宇宙是一個封閉的大盒子或大帳篷，天是盒（篷）蓋，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰懸掛在蓋上，此即所謂的“宇宙帳篷說”。后來，亞里士多德和托勒密所提出的希臘宇宙體系逐漸深入人心，托馬斯·阿奎那將亞里士多德理論融入基督教神學之后，地心理論即獲得了正統地位。地球居宇宙中心的思想被賦予了宗教意義，人類及其居住的地球被置于上帝的懷抱之中，沐浴著上帝的光輝，并被圣恩所籠罩。上帝位處宇宙的最外層，推動著宇宙的運行，注視著人類的一舉一動。托勒密的宇宙體系還被賦予一種人間的等級結構，即天上高貴，地下卑賤，越往高處越進入神圣美妙的境地。但丁的《神曲》對這一等級宇宙體系作了詩意的描述，在《天堂篇》中，但丁在少女貝亞德的引領下依次上升到了月球天、水星天、金星天、太陽天、火星天、木星天、土星天、恒星天、水晶天（原動天），并在原動天那里窺見了上帝的景象，沉浸在至高無上的幸福之中。（2）日心說隨著天文觀測技術的發展，地心說體系已是破綻百出。文藝復興時期已有許多進步思想家和天文學家對它表示懷疑。但真正打破該體系的是16世紀波蘭偉大的天文學家哥白尼。哥白尼發現托勒密的理論雖然可以給出同觀測資料相符合的數據，但他描述的天空圖景顯得復雜凌亂，毫無統一性和規律性。經過多年悉心研究，哥白尼得出了地球不是宇宙中心的結論。他在15xx年指出：太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞著太陽運動，只有月亮才真正圍繞地球旋轉。以后哥白尼又根據親自獲得的20多項新的觀測事實和大量復雜的數學計算結果，對上述結論作了許多修改和補充。1530年，終于圓滿地完成了日心說的建立工作。在1543年出版的《天體運動論》中，哥白尼向人們描述了他的宇宙圖景：太陽位于宇宙的中心，有五顆當時已知的行星和地球圍繞太陽旋轉。《天體運行論》發表后，遭到了馬丁·路德的反對和責難，他把哥白尼叫做“想要把天文學這門學科弄顛倒”的蠢人。但并未引起羅馬教廷的注意。70年后的16xx年被羅馬教廷列為禁書，3xx年后才解除禁令。《自然哲學的數學原理》牛頓的主要研究成果集中在其不朽的名著《自然哲學的數學原理》一書中。這里所謂的“自然哲學”實際上就是指物理學。在古代，自然科學是以自然哲學的形式出現的。《自然哲學的數學原理》全書分為兩大部分。第一部分包括：“定義和注釋”和“運動的基本定理或定律”。這部分雖然篇幅不大，卻極為重要。第二部分是這些基本定律的作用，包括三篇：第一篇是研究萬有引力的；第二篇是討論介質對物體運動的影響；第三篇是“論宇宙系統”。在該書的第一部分中，牛頓首先給力學的基本概念如質量、動量、慣性、力及向心力下了定義，說明了絕對時間和絕對空間的含義。接著陳述了他總結和創立的運動三定律和矢量合成原理。牛頓對運動三定律的表述如下：運動第一定律（又稱慣性定律）：任何物體將保持它的靜止狀態或勻速直線運動狀態，直到外力作用迫使它改變這種狀態為止。運動第二定律：運動的變化與所施的力成正比，并沿力的作用方向發生。運動第三定律：每一個作用總是有一個相等的反作用和它對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠相等，并且各自指向對方。《自然哲學的數學原理》以牛頓三大運動定律和萬有引力定律為基礎，建立了完美的力學理論體系，說明了當時人們所能理解的一切力學現象，解決了行星運動、落體運動、振子運動、微粒運動、聲音和波、潮汐以及地球的扁圓形狀等各種各樣的問題。在此后二百多年中，再也沒有人補充任何本質上的東西。直到20世紀量子力學和相對論問世，才使力學擴大了范圍。天王星和海王星的發現18世紀以前，人們都以為土星就是太陽系的邊界。隨著觀測技術的進步，人類對太陽系的認識有了突破。1781年，英國天文學家赫舍爾在用望遠鏡觀察天空時，發現在土星之外的金牛座群星中有一顆既不像恒星又不是彗星的星星，后來英國天文學家麥斯克雷弄清楚了它是一顆前所未知的行星，新行星以希臘神話中的薩都恩神（土星以此命名）的父親、天神烏蘭納斯來命名新行星，中文譯為天王星。其后人們按照當時的觀測編制了天王星的運行表。但到了1830年，人們發現它的實際運行情況與運行表所推算的數值存在著明顯的差別，根據萬有引力理論，這種“越軌”現象使天文學家們考慮到在它的附近可能有一顆未知的行星干擾著它的運動，根據萬有引力定律，人們可以從天王星的行為中推算出這顆未知行星的位置。1845年10月，英國劍橋大學學生亞當斯首先得出了計算結果，但未被引起重視。1846年8月，法國天文學家勒維烈經過自己的計算，公布了這顆未知行星的軌道參數。三個多星期后，德國天文學家加勒根據勒維烈計算的數據果真找到了這顆行星，這就是海王星。海王星的發現是牛頓力學在天文學運用上的偉大勝利，它標志著天體力學已趨于成熟。經典力學的歷史地位經典力學作為近代力學革命的最終成果，它的建立在近代科學發展史上具有劃時代的意義。第一，為力學學科確定了基本概念和基本定律，使力學形成系統化和理論化的知識體系而達到成熟和完善，并帶動了其他學科的發展。第二，把天上和地上的運動統一起來，實現了人類對自然界認識的第一次大綜合。自古以來，天上和地上被看作各自遵從不同的力學運動規律的兩個世界，經典力學打破了二者之間的界限，把萬有引力定律和牛頓運動三定律視為宇宙間一切機械運動的普遍規律，從力學上證明了自然界的統一性，從而把人類對整個自然界的認識推進到一個新階段。第三，把人們對機械運動的認識從運動學的水平提高到動力學的水平。經典力學不僅描述了物體運動的圖景，而且揭示了運動的原因，使人們既了解物體怎樣運動，又能夠說明為什么這樣運動，這標志著人類對自然界的認識更深化了一步。第四，把對物體運動狀態的描述從變化的結果提高到對變化過程的認識。墨家的力學思想墨家成員在農業、手工業勞動中，積累了豐富的力學知識。《墨經》說：“動，域徙也。”這句話的意思是機械運動就是物體位置移動。《墨經》還討論了機械運動的一些形式。一種是平動，一個物體的各個部分要運動就一塊運動，要靜止就一齊靜止。另一種是轉動，即物體軸線以上的各個部分都在改變位置。還有一種是滾動，即圓物外表的各部分都能同地面接觸。物體改變位置的原因是什么？《墨經》的回答是：“力，形之所以奮也。”形指的是具體的物體，“奮”就是動的意思。這句話是說力是使物體運動的原因。這同牛頓經典力學對力的看法基本一致。墨家已經認識到重量對于物體的普遍性，并猜測到物體的重量同物體的運動有著密切的關系。《墨經》說：“重之謂。下，舉，重奮也。”這就是說無論物體下落，還是物體舉起，都是同重量有關的。狹義相對論19xx年6月，愛因斯坦完成題為《論運動媒質的電動力學》的論文，提出了狹義相對論。此后，愛因斯坦又連續發表幾篇論文，建立起狹義相對論的全部框架。愛因斯坦的狹義相對論是建立在兩個基本假設基礎之上的。第一個假設是相對性原理，即物體運動狀態的改變與選擇任何一個參照系無關；第二個假設是光速不變原理，即對任何一個參照系而言，光速都是相同的。從兩個基本假設出發，愛因斯坦得出如下新的結論：（1）運動物體在運動方向上長度縮短。（2）運動著的時鐘要變慢。（3）任何物體的運動速度都不可能超過光速。（4）同時性是相對的，在一個慣性系中同時發生的事情，在另一個運動著的慣性系中測量便不是同時發生的。（5）如果物質速度比光速小得多，相對論力學就變為牛頓力學，比起牛頓力學來，相對論力學具有更普遍的意義。（6）物體的能量等于物體的慣性質量乘以光速的平方。愛因斯坦的狹義相對論，在我們的日常生活中是很難理解的，因為我們日常接觸的都是遠遠小于光速的運動，根本無法察覺到愛因斯坦相對論所描述的相對論效應：長度變短、時鐘變慢。但如果接近光速的運動能變成現實的話，一個以這樣速度運動的人，在另一個靜止的觀察者看來就可能只是一條線。另外還會出現這樣的景象：一個人坐上光子火箭，以接近光速的高速度去作星際航行。一年后他回來了，發現兒子已經是白發蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國古代傳說中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對論得到解釋。廣義相對論19xx年，愛因斯坦完成了創立廣義相對論的工作，并于19xx年寫成總結性論文《廣義相對論的基礎》。這篇論文的發表宣告了廣義相對論的誕生。廣義相對論實際上是關于空間、時間與萬有引力關系的理論，它指出空間──時間不可能離開物質而獨立存在，空間的結構和性質取決于物質的分布。狹義相對論已指出時間、空間是一個整體，即四維時空。廣義相對論進一步指出，物質的存在會使四維時空發生彎曲，萬有引力并不是真正的力，而是時空彎曲的表現。如果物質消失，時空就回到平直狀態。廣義相對論認為，質點在萬有引力作用下的運動，如地球上的自由落體，行星圍繞太陽的運動等，是彎曲時空中的自由運動──慣性運動。它們在時空中描出的曲線，雖然不是直線，卻是直線在彎曲時空中的推廣──短程線，即兩點之間的最短線。當時空恢復平直時，短程線就成為通常的直線。可以打這樣一個比方來說明時空彎曲。假如四個人各拉緊床單的一個角，床單這個二維空間就是平的。放一個小玻璃球在上面，如果不去推它，它就會保持靜止或勻速直線運動狀態不變（假設床單是足夠光滑，微小的摩擦力忽略不計）。如果在床單中央放一個鉛球，床單就會凹下去，這個二維空間就彎曲了。這時，如果再放置一個小玻璃球，它就會滾向中央的大球。按照牛頓的觀點，這是由于大球用“萬有引力”吸引小球。按照愛因斯坦的觀點，則是由于大球的存在使空間彎曲了，并不存在什么“引力”，小球落向大球乃是彎曲空間中的自由（慣性）運動。當然，上面這個比喻，說的只是“空間”彎曲，而廣義相對論說的則是四維“時空”的彎曲。太陽的存在使四維時空彎曲了。行星繞日運動，就是在彎曲時空中的慣性運動，行星軌道是四維時空中的短程線，根本就不存在什么萬有引力。廣義相對論指出，在引力場的區域，空間的性質不再服從歐幾里德幾何，而是遵循非歐幾何，并得出結論：現實的物質空間不是平直的歐幾里德空間，而是彎曲的黎曼空間（即三角形三個內角之和大于180度、曲率為正的空間），它的彎曲度取決于物質在空間的分布情況。物質密度大的地方，引力場的強度也大，空間彎得也厲害，時間也要相應地變慢。愛因斯坦為了證明廣義相對論的思想，他作出了三個預言：第一，水星近日點的運動。自1859年發現水星近日點的運動以來，有每百年43秒的變動是用牛頓力學無法解釋的。曾有人懷疑這是由一顆未發現的星引起的，但天文觀測一直沒有發現這顆星。愛因斯坦廣義相對論，通過理論計算說明，太陽引力使空間彎曲，水星近日點的進動每百年就應有43秒的剩余值。第二，光譜線的引力紅移，即在強引力場中，光譜應向紅端移動。這一結論后來被天文觀測所證實。第三，引力場使光線偏轉。愛因斯坦預言，光線經過太陽表面，將會發生1.75秒的偏轉。1919年5月29日發生日全食，在英國天文學家愛丁頓的建議下，英國皇家學會組織了兩路觀測人馬，分赴巴西北部的索布拉爾和西非的普林西比島，拍攝了日全食時在太陽周圍看到的恒星照片。愛丁頓把這些照片和半年后的夜晚拍攝的天空同一位置的照片進行細致的對照，最終結論是，星光在太陽附近的確發生了偏轉，并且數值與愛因斯坦的預言極為接近。這結果一公布，立即轟動了世界。人們開始把愛因斯坦與牛頓相提并論。經典力學的困境在經典力學體系中，時間和空間的量度是絕對不變的。正如牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中寫的：“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而且永遠是相同的和不動的。”隨著生產實踐，特別是科學實驗的發展，卻出現了一些由“絕對時空觀”解釋不了的實驗事實。比如，電磁波、光的傳播和快速的電子運動，等等，都不遵循牛頓的力學定律。為了檢驗以太存在的假說，1887年，美國物理學家邁克耳遜和莫雷，利用光的干涉效應，全神觀察干涉條紋的移動，試圖探測地球相對于以太運動的速度，尋找以太絕對靜止坐標系。雖然實驗本身達到了很高的精確度，但是并未觀察到干涉條紋的移動。這個實驗被許多人所重復，結果都相同。實驗的“零”結果否定了以太風的存在，這就是以太的飄移實驗。很顯然，新的發現與古典理論發生了矛盾，迫使人們重新考慮、大膽懷疑絕對時空觀的正確性。新的實驗表明，牛頓力學的致命弱點，就是把時空和物質運動割裂開來，忽視了它們之間的內在聯系，因而當物體運動接近光速時，牛頓理論的終極真理性被否定了。這種狀況表明，一種新的更為普遍性的理論的產生已成為不可避免了。普朗克和量子論的發展普朗克（1858—1947）是近代偉大的德國物理學家，量子論的奠基人。1858年4月23日生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。19xx年，他在黑體輻射研究中引入能量量子。12月14日，在德國物理學會的例會上，普朗克作了《論正常光譜中的能量分布》的報告。在這個報告中，他激動地闡述了自己最驚人的發現。他說，為了從理論上得出正確的輻射公式，必須假定物質輻射（或吸收）的能量不是連續地、而是一份一份地進行的，只能取某個最小數值的整數倍。這個最小數值就叫能量子，輻射頻率是ν的能量的最小數值ε=hν。其中h，普朗克當時把它叫做基本作用量子，現在叫做普朗克常數。由此，量子論創立。由于這一發現，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他一生發表了215篇研究論文和7部著作。在普朗克誕辰80周年的慶祝會上，人們“贈給”他一個小行星，并命名為“普朗克行星”。量子論不僅給光學，也給整個物理學提供了新的概念，故通常把它的誕生視為近代物理學的起點。第一個意識到量子概念的普遍意義并將其運用到其他問題上的是愛因斯坦，他建立了光量子理論解釋光電效應中出現的新現象。此外，玻爾、德布羅意等許多科學家也對量子論的發展作出了重要貢獻。量子論的發展經歷了三個主要階段：古典量子論（普朗克，愛因斯坦，玻爾，索未菲，康普頓），量子力學（德布羅意，薛定諤，海森伯，約爾丹，玻恩）以及最新的相對論量子力學或量子場論。但是，否定量子論或對它有疑問的科學家也不少，即使是贊同量子論的科學家之間也有很大的爭論，如愛因斯坦和玻爾。盡管人們對量子理論的爭論一直沒有消除，但它在實踐中獲得的成就卻是令人吃驚的。用量子理論來研究金屬和寶石這些晶體，可以解釋很多現象，例如為什么銀是電和熱的良導體卻不透光，金剛石不是電和熱的良導體卻透光？實際上，更為重要的是量子理論很好地解釋了處于導體和絕緣體之間的半導體的原理，為晶體管的出現奠定了基礎。而且量子論在工業領域的應用前景也十分美好。科學家認為，量子力學理論將對電子工業產生重大影響，是物理學一個尚未開發而又具有廣闊前景的新領域。3.插圖說明《伽利略望遠鏡及伽利略觀察到的月亮》16xx年，荷蘭的眼鏡匠利帕希（1570—1619）造出了第一架望遠鏡。事情是極為偶然的，他的一個學徒沒事干時拿兩個透鏡片在眼前對著看，結果發現遠處的物體變得近在眼前而且清晰，學徒將這件怪事告訴了利帕希，利帕希經試驗證明確實有這種效果，他就將兩個透鏡片裝在筒里，制成了人類歷史上第一架望遠鏡。第二年，伽利略從朋友那里得知這種新儀器，他立即動手制作了一架，并且不斷改進，于12月造出一架能放大約30倍的望遠鏡。用這架望遠鏡，伽利略首先發現了月亮上的山脈和火山口，次年1月，他又發現了木星的四顆衛星。這一發現對于證實哥白尼學說具有重大的意義，托勒密學說的維護者們有一個很強的理由，他們說只有地球才可能有天體繞著轉動，因為這些天體是地球的仆從。3月，伽利略將他的新發現寫成了《星界的報告》一書，在書中敘述了他用望遠鏡觀察到的新天象，即月亮并不像亞里士多德所說的那樣完美無缺，木星有四顆衛星，它們繞木星而不是繞地球轉動，銀河由大量恒星組成。4.參考書目《百年科學發明》，黃天祥主編，吉林科學技術出版社xx年版。《百年科學發現》，姜巖主編，吉林科學技術出版社xx年版。《大突破：20世紀重要科技發明與發現》，王一川主編，東方出版社xx年版。《科學技術史新編》，施若谷編著，廈門大學出版社1998年版。《青年必知科學歷程手冊》，劉里遠主編，中國國際廣播出版社xx年版。《科學的歷程》，吳國盛著，北京大學出版社xx年版。《科學的故事》，林成滔編著，中國檔案出版社xx年版。《科學技術發展簡史》，黃理穩、李學榮編著，華南理工大學出版社1999年版。一、教學目標目標內容知識與能力過程與方法情感態度價值觀識記理解運用基督教的神創說世界萬物包括人都是上帝創造的18世紀下半期到19世紀生物學領域發生重大轉折，取得革命性進展的原因；達爾文生物進化論對思想界、科學界、宗教界和社會革命和社會進步所產生的巨大影響聯系中國的創世說，說明神創說長期盛行的原因問題探究對比分析迷信、愚昧阻礙社會進步，社會落后滋生愚昧、迷信細胞學說和早期進化論施萊登、施旺提出和確立細胞和細胞學說，拉馬克的進化論觀點通過生物進化論的影響，探究科學在社會進步中的巨大作用，明確崇尚科學、反對迷信的重要意義材料分析教師點撥情境再現問題探究科學家的頑強探索和不懈努力贏得了科學的進步，科學的進步又推動了人類歷史的發展，科學技術是第一生產力達爾文生物進化論1859年達爾文發表《物種起源》，1871年發表《人類的起源》及其進化論觀點二、教材分析和教學建議1.知識結構2.教材分析與建議課時安排1課時。重點達爾文進化論產生的歷史條件及進化論思想的影響。難點達爾文進化論思想的內容。教材內容分析與建議本課引言從生物學研究的發展和生物學知識的積累，西方思想解放運動的高漲，科學技術的發展和達爾文的主觀努力等四個方面闡述了生物進化論的誕生和人類破解生命起源之謎取得重大突破的歷史必然性。旨在說明達爾文生物進化思想是時代進步的綜合產物，同時也是科學家頑強探索、大膽創新的結果。引言提綱挈領，建議教師引導學生認真分析以加深學生對教材正文的理解。本課教材主要從兩個方面向學生介紹了人類在生命起源問題上兩種截然不同的觀點。即神創說和進化論思想。進化論思想取代神創說反映了人類認識水平的不斷提高，揭示了人類認識的普遍規律；這兩種觀點產生的特定時代背景和對歷史的重大影響，則說明了社會存在和社會意識的相互作用。建議教師在教學過程中，適當補充一些翔實的材料，加深學生對這兩種觀點的認識，并注意培養學生的理性思維能力，提高學生的認識水平，使學生在學習過程中樹立正確的世界觀。第一目“誰是萬物的創造者”。教材以簡捷的筆觸敘述了進化論誕生之前，世界各種文化對生命起源的共同認識──神創說，著重介紹了基督教世界的上帝創世說及由此而形成的基督教神學的精神獨裁。（1）世界是神創造的──神創說由于神創說是本課重要概念，建議教師對神創說作簡單介紹，以便使學生明白幾千年來人類對生命起源的總體認識，并為分析神創說統治世界幾千年的原因奠定基礎。世界各民族由于所處的地區、生產活動、生活習俗都不盡相同，在此基礎上也就產生了不同的文化。各種文化都毫無例外地留下了關于人類起源的神話。這些神話雖然說法不一，并帶有強烈的民族特色，但都認為世界的萬物，包括人類，都是神創造的，這就是神創說。（2）基督教的上帝創世說和精神獨裁在歐洲封建社會，基督教是當時人們普遍信仰的宗教，基督教神學也由此成為包括和貫通一切的“科學的皇后”。基督教神學認為：上帝在7天的時間內按一定的次序“各從其類”地創造世界，最后用泥土按自己的形象造人，他用泥土創造了男人亞當，用亞當的一條肋骨創造了女人夏娃，他們就是人類的始祖。所以上帝是一切存在的本原。基督教神學還為現實社會的不平等進行辯護，這適應了封建統治者的需要，基督教會成為封建統治的精神支柱。基督教神學教義也被奉為金科玉律，一切與其不符的學說則統統被斥之為“異端”而遭無情打擊和迫害，由此形成了基督教神學的精神獨裁。教學建議，本目不是教學重點，不用花費太多的力氣，但要注意：第一，可適當引用《圣經》中的有關故事來烘托課堂氣氛。第二，可利用【學思之窗】中的問題讓學生討論，激發學生興趣，培養學生對比分析問題的能力。第三，設計問題讓學生思考為什么“神創說”能夠成為生命起源的共識并長期流行的原因，以此提高學生的分析和發散思維能力。第二目“物競天擇，適者生存”。“物競天擇，適者生存”是生物進化的基本原則。教材以較大的篇幅闡述了生物進化論誕生的背景、基本內容和歷史意義。（1）生物進化論誕生的歷史背景教材從社會歷史的各個方面和不同的角度，說明了進化論能夠在19世紀中期誕生的歷史條件。歐洲思想解放運動的高漲是催生進化論思想的重要條件。16世紀以來，隨著資本主義的產生，新興的資產階級為了維護自身的政治、經濟利益開始在意識形態領域展開反封建斗爭，文藝復興、宗教改革和啟蒙運動相繼發生。這三大運動有力地沖擊了基督教神學，摧毀了基督教會的精神獨裁，極大地促進了歐洲的思想解放，使資產階級“人文主義”和“理性主義”深入人心。這就使人類的視野不斷拓展，思想文化領域更加開放，風氣更活躍。面向現實世界，重視實踐，崇尚理性的追求蔚然成風。資產階級革命和工業革命對進化論的誕生起了巨大的推動作用。17～18世紀的西歐，更是一個狂飚突進的時代，英法相繼爆發資產階級革命，封建專制統治被推翻，為資本主義發展創造了條件。同時由于世界市場擴大的需求，工業革命從英國興起并進而席卷歐洲，資本主義迅猛發展。資本主義的發展一方面為科學技術的發展創造了條件，另一方面也對科學技術提出了新的要求。科學技術進步，生物學知識積累為進化論的誕生奠定了基礎。文藝復興運動和啟蒙運動之后，伴隨著經濟的發展，科學技術長足進步，這為生物學研究創造了條件。19世紀初期，生物學本身也有了較大的發展，特別是細胞學說的建立。細胞學說是德意志生物學家施萊登和施旺于1838～1839年建立的。該學說認為一切動物和植物都是由細胞組成，細胞是生命的基本單位，一切有機體都是由單一細胞發展而成的,每個細胞不僅能獨立地活動，而且能作為整個機體組成單位而行使其功能。這就揭示了所有生命現象的本質統一性。細胞學說被恩格斯稱為19世紀自然科學的三大發現之一。細胞學說為生物進化論的創立奠定了基礎。進化論產生的歷史條件是教材的重點內容，教材在敘述時涉及面寬，跨度大。建議教師在教學過程中引導學生用普遍聯系的觀點對教材內容進行認真分析和歸納，以培養學生分析歸納問題的能力；同時加深對進化論是時代進步的綜合產物的認識，進一步把握政治、經濟、思想、科學幾者之間的關系，充分體會歷史發展的復雜性。（2）生物進化論的誕生本段教材介紹了早期進化論觀點和達爾文生物進化論思想，其中著重講述了達爾文生物進化理論。關于生物進化的科學闡述，是一個長期的歷史的總結。從18世紀后期開始有許多學者探討過這個問題，并為此取得了不同程度的成果。把生物進化作為一門科學進行探討，并首次提出系統進化學說的是19世紀初（18xx年）的拉馬克。半個世紀后，即1859年，科學的生物進化論誕生了，其主要代表是達爾文。此后，進化論又為孟德爾開創的遺傳學所修飾和發展，終于發展成現代進化論。達爾文的生物進化理論可概括為：生物是進化的，一切生物都經歷了由低級向高級，由簡單到復雜的發展過程。物種不斷地變異，新種產生，舊種滅絕；生物的進化是連續的，沒有不連續的突變，自然界沒有飛躍；生物間有共同祖先，彼此間有一定的血緣關系；自然選擇是變異最重要的途徑。其中前三點講的是生物進化，最后一點講的是進化機制，是生物進化論的核心。達爾文認為，生物都具有過度繁殖的傾向，即每個物種產生比能存活的多得多的后代。但生物的生存資源是有限的，因而他們的生存必須通過競爭來實現。這里的競爭有種內競爭、種間競爭、還包括生物同無機環境的競爭。在這一過程中，物種不斷發生變異，有些變異對生存比較有利，有些則不利。這樣就出現了適者生存，不適應者被淘汰的現象。上述過程就是生存斗爭和自然選擇。生物經自然選擇后的性狀會遺傳給后代。達爾文學說是對進化論研究成果全面的、系統的科學總結，是進化論發展史上劃時代的里程碑，也是現代進化論的主要理論源泉。達爾文的思想品德和治學態度也是出類拔萃的。正如有人所說，他的勇敢無畏的正確結論來源于他長期對自然界生物的無與倫比的細致觀察和豐富積累，來源于他嚴密的科學態度和勤奮的工作精神。就像進化論本身一樣，是長期細微工作的有利選擇和積累的結果。生物進化理論的誕生是本課的難點。學習本段內容建議教師應做到：第一，由于生物進化理論內容枯燥、難懂。在學習時，教師應補充一些生動的實例，深化學生對生物進化理論的理解。第二，通過對比拉馬克與達爾文理論，得出后者是在前者基礎上對生物學一次全面的總結。啟發學生從繼續和發展的角度去認識科學進步的一般規律。第三，注意引導學生關注輝煌科學成就背后科學家的艱辛和努力，領略其嚴謹的態度和細致的作風。達到培養學生科學精神、吃苦精神和毅力品質的目的。（3）生物進化論的歷史意義本段教材主要從思想、宗教、科學和政治等方面闡述了生物進化論的歷史意義。進化論思想對歐洲思想界產生了巨大影響。達爾文進化論的提出，是人類思想史上劃時代的大事。它有力地挑戰了封建神學創世說，結束了上帝7天造就世上萬物和人類的神話。正如17世紀牛頓把“造物主”從無生命現象的研究領域驅逐出去一樣，19世紀的達爾文又把“造物主”從有生命現象的研究領域驅逐出去了。達爾文進化論極大地促進了歐洲的思想解放，使人們的世界觀發生了根本性的變化。它所揭示的關于生命自然界辯證發展的規律，不僅結束了生物學中物種不變論的統治，也為馬克思主義唯物辯證法的創立提供了重要的自然史的基礎。進化論開創了生物科學發展的新時代。在達爾文以前，人類對生物界的產生和發展基本上處于無知的階段。達爾文學說的創立，才成功地使生命自然界的主要過程得到了說明，歸結為自然的原因。它把發展變化的思想引入生物界，這不僅豐富、發展了生物學本身，也使生物學各分支學科統一為一門綜合性的學科，并使它們獲得了新的發展方向。進化論思想對處于國家危亡時期的中國思想界也產生巨大震動。19世紀末20世紀初，帝國主義掀起了瓜分中國的狂潮，中華民族面臨嚴重危亡。中國愛國知識分子為挽救民族危亡，紛紛著書翻譯，積極宣傳和介紹進化論思想。他們高呼“物競天擇，適者生存”和“優勝劣汰”，以期喚醒國人。他們還把達爾文生物進化理論當作改造社會的利器，掀起了救亡圖存的維新變法運動和資產階級民主革命。生物進化論的歷史意義是本課的重點。學習本段內容建議教師：第一，引導學生全面分析生物進化思想的影響，從中體會科學創新、思想創新對社會進步的巨大推動作用。第二，教師可利用【學思之窗】【資料回放】中的材料強化進化論思想對社會的影響。第三，教師可補充進化論問世以來，不斷遭到攻擊和非難的材料。以此來說明進化論和神創論的斗爭是長期存在的及新生事物成長的艱難性和舊事物的頑固性。三、教學設計與案例1.教學設計為了了解學生對生命起源之謎的認識程度，以便因材施教。教師可首先采用談話法詢問學生關于生命起源方面的知識大家知道多少？然后向學生介紹除“神創論”外生命起源的其它觀點：“天外胚種論”即地球上的生命是從天外飛來的；“自然發生說”即地球上的生命亙古就有；“化學起源說”即生命的起源是通過化學途徑實現的等。以此激發學生興趣，導入新課。關于“誰是萬物的創造者”一目的教學。建議首先讓學生閱讀本目教材，然后讓學生回答閱讀教材從中獲得了哪些歷史信息？在學生回答的基礎上，教師可從世界各種文化傳統是怎樣敘述萬物起源的？基督教是怎樣宣揚神創說和進行精神統治的？中國古代傳說與《圣經》中的說法有什么異同？等幾方面進行點撥，另外應著力引導學生從生產力落后，生物知識缺乏；統治階級的需要，愚民政策和精神獨裁等方面分析造成神創說長期流行的原因。關于“物競天擇，適者生存”一目的教學。導入時教師可利用引言和教材設計一些問題。問題一：達爾文所說的假說是指什么？核心思想又是什么？引領學生進入物競天擇適者生存一目的學習。生物進化論產生的歷史背景的教學，教師可提出問題二：生物進化論早不產生，晚不產生，為什么偏偏于19世紀中期由達爾文創立？引導學生進行討論，最后從資本主義發展的需要；思想解放的洗禮；科學的發展和生物知識的積累；達爾文的努力等方面得出結論。生物進化論產生的教學，教師指出生物進化論的科學闡述有一個過程并指導學生概括掌握拉馬克和達爾文各自的觀點即可。進化論思想的影響的教學，教師可讓學生閱讀教材中的相關內容和【學思之窗】【資料回放】中的材料，讓學生總結概括進化論思想所產生的巨大影響。關于本課小結。教師可從學習本課內容你得到哪些啟示，進行總結。2.教學案例案例一  在介紹進化論的自然選擇內容時，用計算機、投影儀、幻燈展示一段狼與馴鹿、狼與羊的材料或影視資料。材料：在西伯利亞草原上放養的馴鹿，最大的天敵是狼，為了保護馴鹿，獵人主動消滅了草原上的狼。結果卻使馴鹿大量繁殖，數目急劇增加，品種迅速退化，并且由于馴鹿過度啃食草原，導致該草原也退化了。這段材料集中反映了生存斗爭與自然選擇這一自然界的普遍規律。狼、馴鹿、草原之間存在著生存競爭。狼的存在，雖然可以捕殺部分馴鹿，但可以使健壯的保留下來，并把優秀的素質傳給后代。相反，沒有了狼的制約，馴鹿品種和草原反而都退化了。正是自然選擇保持了生物界的平衡，使各物種得以正常生存。也告誡人類必須正確處理與環境的關系，才能共生共存。案例二  在學習生物進化論與神創論的斗爭時，可通過計算機、投影儀、幻燈以下材料和圖片。圖片：一張諷刺達爾文的漫畫（一只大猩猩手里拿著一只骷髏頭在端詳、沉思）材料：1972年，美國加利福尼亞教育部竟明文規定，中學生物學課本除進化論外，必須還有神創論的內容，而且兩者的頁數要各占一半。在田納西州，進化論被禁止講授；南加羅來納州，官方教科書上竟然不準提“進化”的術語和“達爾文”的名字。神創論和物種不變論在現在看來，是非常幼稚荒唐的，但這些僅從主觀想像出發、帶有階級偏見、片面的唯心主義說教，在近兩千年來卻使人們堅信不疑。這說明要改變一個眾所周知的固有觀念實屬不易，而改變一個載于至高無上神圣經典里的觀念更比登天還難；科學和非科學（偽科學）的斗爭將是長期的，科學知識的普及也任重而道遠。四、問題解答【學思之窗】1.中國古代傳說中是怎樣講述萬物創造和人類由來的？它與《創世紀》中的說法有什么共同點？解題關鍵：世界是神創造的──即神創論思路引領：了解中國古代關于萬物和人類由來的傳說，并與《創世紀》進行對比。答案提示：盤古開天地，天地生萬物；女媧造人類。人是神創造的。2.讀完這幾個材料，你從中看到晚清時期我國進步知識分子懷著一種怎樣的心情？解題關鍵：生物進化思想的社會意義。思路引領：把生物界的自然選擇與19世紀末中國社會的現實聯系起來。答案提示：痛感西方列強的弱肉強食和國家民族的落后不幸，希望人們能夠以生物進化為鑒，并遵生物進化之理，變法圖強，卓然自立于世界。【探究學習總結】一、本課測評1.生物進化論的主要內容是什么？解題關鍵：生物是不斷進化的。思路引領：物競天擇，適者生存。答案提示：一切生物都經歷了由低級向高級，由簡單到復雜的發展過程。物種不斷地變異，新種產生，舊種消滅；生物界現存的物種具有共同的原始起源，彼此間有一定的血緣關系；不同物種的變異是“自然選擇”的結果，生存競爭和自然選擇是自然界的規律。2.生物進化論的歷史意義是什么？解題關鍵：科學創新、思想創新對社會進步的巨大推動作用。思路引領：影響涉及思想、宗教、科學和社會運動答案提示：挑戰了封建神學，否定了神創說，促進了人類認識的飛躍；把發展變化思想引入生物界，開創了生物科學發展的新時代；為馬克思主義理論提供了自然史基礎；對處于國家危亡時期的中國思想界也產生巨大震動。（河北省欒城中學  霍拴吉）五、資料與注釋1.原始資料雖然天運變矣，而有不變者行乎其中。不變惟何？是名“天演”。以天演為體，而其用有二：曰物競，曰天擇。此萬物莫不然，而于有生之類為尤著。物競者，物爭自存也，以一物以與物物爭，或存或亡，而其效則歸于天擇。天擇者，物爭焉而獨存。則其存也，必有其所以存，必其所得于天之分，自致一己之能，與其所遭值之時與地，及凡周身以外之物力，有其相謀相劑者焉。夫而后獨免于亡，而足以自立也。而自其效觀之，若是物特為天之所厚而擇焉以存也者，夫是之謂天擇。天擇者擇于自然，雖擇而莫之擇，猶物競之無所爭，而實天下之至爭也。斯賓塞爾曰：“天擇者，存其最宜者也。”夫物既爭存矣，而天又從其爭之后而擇之，一爭一擇，而變化之事出矣。──《天演論》（赫胥黎著，嚴復譯）達爾文推翻了那種把動植物物種看作彼此毫無聯系的、偶然的、“神造的”、不變的東西的觀點，探明了物種的變異性和承續性，第一次把生物學放在完全科學的基礎之上。同樣，馬克思也推翻了那種把社會看作可按長官意志（或者說按社會意志和政府意志，反正都一樣）隨便改變的、偶然產生和變化的、機械的個人結合體的觀點，探明了作為一定生產關系總和的社會經濟形態這個概念，探明了這種形態的發展是自然歷史過程，從而第一次把社會學放在科學的基礎之上。──列寧《什么是“人民之友”以及他們如何攻擊社會民主黨人？》2.課文注釋神創說長期以來，統治人們思想的是人和萬物都是由神創造的說法，其中影響最大的就是基督教的神創論。《創世記》是古猶太教的教義經典《圣經·舊約》的開篇之作，它的敘述始于上帝創世：“起初上帝創造天地。地是空虛混沌，淵面黑暗；上帝的靈運行在水面上。”由此上帝開始了創造宇宙萬物和人類的過程。基督教的《圣經》里也有一個大同小異的創世的故事，說上帝耶和華剛剛創造了天地之后的世界是一片荒蕪不毛之地，于是上帝就為大地降下甘霖，使地上長出植物。而后耶和華又按照自己的模樣用泥土造了一個男人，取名叫“亞當”，并且在東方造了一個花木繁茂、到處長著鮮美的果子的伊甸園給亞當居住。后來，上帝感到亞當一個人很孤獨，就用亞當的一根肋骨又造了一個女人并取名叫“夏娃”。后來，夏娃偷吃了禁果，惹怒了上帝，上帝就把亞當和夏娃趕出了伊甸園貶到塵世里生活了。亞當和夏娃就成為了以后所有人類的祖先，他們的后代不斷地在地上繁衍。人類繁衍多了，許多人開始墮落，上帝為了懲罰人類的罪惡，發了一場大洪水。但是慈悲的上帝又感到一些善良的人以及許多生靈是無辜的，就造了一條叫做諾亞方舟的大船，拯救了他們。中國的創世說盤古開天地傳說，最初天地混沌未開，像一個大雞蛋，盤古就生在其中。經過一萬八千年，天和地分開了，陽清之物上升為天（民間至今有蛋清上升為天之說），陰濁之物下沉為地（民間至今有蛋黃為地之說）。盤古在天和地的中間，一日變九次（“九”是虛數，意思是多），神奇超過天，能力超過地。天每日增高一丈，地每日增厚一丈，盤古也一日長一丈。這樣又過了一萬八千年，天已經很高了，地已經很厚了，盤古身材也很長了。等到盤古死的時候，他的頭化為了四岳，眼睛化為了太陽、月亮。身上的血液脂膏變成了江與海，身上的汗毛和頭發變成了草木。秦漢時，民間傳說，盤古的頭為東岳，他的腹部是中岳，左臂是南岳，右臂為北岳，腳為西岳。先輩說，盤古哭泣的眼淚變成了江河，呼出的氣是風，發出的聲音是雷，眼中的瞳孔變成了電。又說，他高興的時候是晴天，發怒的時候是陰天。還有的說，他的牙齒和骨頭變成了金屬和石頭，精髓變成了珍珠和玉石，流的汗是滋潤大地的雨水。寄生在他身上的各種小蟲子，因感受到風吹，都變成了大地上的人。總之，宇宙即盤古，盤古即宇宙。盤古又是與天地同生長的巨人。女媧造人傳說女媧是從大地里生長出來的女神，人首蛇身，神通廣大。據說她跟眾神合作，共同創造了人。《淮南子·說林訓》上說：“天神黃帝在造人時決定男女性別，天神上駢負責造出人的耳朵和眼睛，天神桑林專管造出人的手足。這樣來造人，盡管一天有多次化育（女媧七十化），可是畢竟速度太慢了些。于是女媧便想出個新辦法，用手摶黃土造人。她將黃土加上水和成泥，在手中揉搓著，捏成了一個個小泥娃娃。說也奇怪，這些小東西剛一放在地上，就活了起來。女媧很高興，用辛勤的勞動，不斷地創造了自己的兒女。可是這樣，一個一個地捏，還是太費力氣：于是她又想出一個更簡便的辦法，把一箱荊條編成的大繩，放在黃泥上一甩，甩出來的泥點立刻變成了一個個小人，大地不久便出現了一群群活蹦亂跳的男男女女了。偉大的女神就這樣造出了千百萬的兒女，讓大地布滿了人類的足跡。施萊登、施旺與細胞學說的建立德國科學家施萊登1838年發表《植物發生論》一文，認為，植物中普遍存在的結構是細胞，細胞是組成植物的基本生命單位。第二年，施旺把施萊登的觀點推廣到整個生物界，他在該年發表的《動植物結構和生長相似性的顯微研究》一文中，用大量資料證明，動植物有機體的結構原則上是相同的，它們的一切組織都是由細胞發展而來的，細胞是一切生物的基本單位，從而打破了動植物的界限，把二者在細胞基礎上統一起來。施旺還首先提出了“細胞學說”這一名詞。施萊登和施旺提出細胞學說以后，又經過一大批科學家的努力，才正確闡明了動、植物細胞分裂的過程，并證明了它們遵循著共同的規律，從而使細胞學說趨于完善。拉馬克與早期進化論拉馬克（1744—1829）出生于法國皮卡第，曾經在教會學校讀書，當過兵，22歲退伍后開始生物學的研究。1778年，出版了專著《法國植物志》，奠定了他在法國科學界的位置，被選為法國科學院院士。1794年，當他已經50歲時，開始轉向無脊椎動物的研究。是他首次把動物分為脊椎動物和無脊椎動物兩類。他的主要著作是：《無脊椎動物系統》和《動物學哲學》。在研究過程中，拉馬克發現，古今生物形態雖有很大的不同，可它們之間都有血緣關系。他相信今天的生物是古代生物進化來的。他認為物種的穩定性只是一種錯覺，物種的進化是逐漸的、緩慢的過程，而人類的壽命又很短暫，所以不易發現這種進化。他堅信自然界總是循序漸進地產生各種生物的，最先產生的是最簡單的生物，后來產生的是復雜的生物，這就形成了一個由簡單到復雜、由低級到高級的連續系列。拉馬克還認為外界環境是引起生物變異的直接原因。生物有適應外界環境的能力，經常使用的器官越變越發達，不使用的器官就漸漸退化了。不僅生物的先天的形態可以遺傳，這種后天獲得的特性也可以遺傳。這就是拉馬克的“用進廢退”和“獲得性遺傳”學說。達爾文及其進化論達爾文（1809—1882）是英國博物學家，進化論的奠基人。他早年在劍橋大學學習神學。1831年起，他隨“貝格爾號”考察艦進行環球考察5年。在整理考察資料和實物標本的基礎上，經長期研究，于1859年出版了《物種起源》一書，確立了生物的進化論。他還通過《人類的由來及性選擇》和《動物和植物在家養下的變異》等著作，提出性選擇及人類起源的理論。他的學說是人類對生物界認識的偉大成就。達爾文的進化理論認為，生物的進化主要是自然選擇的結果。生物由于繁殖過剩，不可避免地存在種內和種間的生存競爭。生物經常發生的微小變異，在生存競爭中，有利于個體生存和后代繁殖的變異被保留，不利于個體生存和后代繁殖的變異被淘汰，這就是自然選擇。由于自然選擇的長期作用，有利的變異逐代積累，便形成新種。在不同的自然條件下，自然選擇的方向不同，一個原始的物種會發生性狀分歧，演變為多數物種。達爾文的學說是生物科學的一次理論綜合，對生物學的發展起了重大的作用。生物進化論的提出，也是人類思想史上劃時代的大事。17世紀的牛頓把“造物主”（神）從無生命現象的研究領域驅逐出去了（雖然牛頓承認了上帝的第一推動力），19世紀的達爾文又把“造物主”從有生命現象的研究領域驅逐出去了。斯賓塞赫伯特·斯賓塞是英國的哲學家、社會學家。在達爾文的《物種起源》發表之前，斯賓塞已形成普遍進化的思想。另外，他也從馬爾薩斯那里接受了生存斗爭的觀念。1851年，斯賓塞發表《社會靜力學》，引起知識界的注意。此后，他完成了10卷本的《綜合哲學》的創作。達爾文《物種起源》問世后，斯賓塞馬上將達爾文的學說運用到社會歷史領域，創立了社會達爾文主義。這種社會哲學認為，人類社會也像自然界一樣，存在著生存競爭。在競爭中，強者生存了下來，而弱者則被淘汰。只有這樣，人類社會才能進步。雖然社會達爾文主義存在著很多錯誤，是不可取的，但正是斯賓塞的推廣使“進化”一詞家喻戶曉。從此，進化論深入人心，成為一種廣泛的社會思潮。嚴復與赫胥黎的《天演論》（1）赫胥黎的《天演論》《天演論》英文書名直譯應為《進化論與倫理學》。作者赫胥黎是英國博物學家、達爾文的朋友，也是達爾文學說的忠誠擁護者。《天演論》分導言和正文兩個部分，正文是赫胥黎1893年在一次學術講座上的講稿，導言是1894年他在講稿付印前添寫的，較正文還長些。書的前半部分介紹進化論，后半部分講倫理學。《天演論》的基本觀點是：自然界的生物不是萬古不變，而是不斷進化的；進化的原因在于“物競天擇”，“物競”就是生存競爭，“天擇”就是自然選擇；這一原理同樣適用于人類，不過人類文明愈發展，適于生存的人們就愈是那些倫理上最優秀的人。進化論學說的基礎是達爾文在《物種起源》一書中奠定的，赫胥黎堅持并發揮了這一思想。（2）嚴復與《天演論》鴉片戰爭中，西方列強的堅船利炮，使東方老大帝國的羸弱暴露無遺。甲午海戰的慘敗，再次將中華民族推到了危亡的關頭。此時，嚴復翻譯了赫胥黎的《天演論》，并于1897年12月在天津出版的《國聞匯編》刊出。該書問世產生了嚴復始料未及的巨大社會反響，維新派領袖康有為見此譯稿后，發出“眼中未見有此等人”的贊嘆，稱嚴復“譯《天演論》為中國西學第一者也”。嚴復選譯了部分導言和講稿的前半部分。嚴復翻譯此書不盡依原文，而是有選擇地意譯，甚或借題發揮，因此魯迅先生說嚴復“畢竟是做過《天演論》的”。一個“做”字，入木三分地刻畫出嚴復翻譯此書的良苦用心。聯系甲午戰爭后國家危亡的狀況，嚴復借《天演論》向國人發出了與天爭勝、圖強保種的吶喊，指出再不變法將循優勝劣敗之公例而亡國亡種！《天演論》揭示的這一思想，結合介紹達爾文生物進化論及西方哲學思想，使當時處于“知識饑荒”時代的中國知識界如獲至寶，產生了振聾發聵的影響。社會達爾文主義在達爾文的進化論問世之后，斯賓塞提出了“社會達爾文主義”，社會達爾文主義（socialdarwinism）是指一種思想，認為社會可以和生物有機體相比擬，社會與其成員的關系有如生物個體與其細胞的關系。這種思想認為達爾文的進化論中的核心概念──生存競爭所造成的自然淘汰，在人類社會中也是一種普遍的現象。這種思想常被利用來強調人種差別和階級存在的合理性以及戰爭不可避免等。社會達爾文主義有其學術價值，不能完全否定。但是這種觀點將自然界的生存競爭規律搬到社會學的研究中來，公開主張國家之間、民族之間以及人與人之間的“弱肉強食，優勝劣汰”，公然將以強凌弱的強權主義宣稱為“社會倫理”。正是以社會達爾文主義作為“理論依據”，早期資本主義才得以“理直氣壯”地在各國內部對廣大民眾施行壓榨和掠奪，并進而在全球范圍內對其他國家和民族發動殖民戰爭，進行殖民統治，以實現其原始的資本積累。因為，按照社會達爾文主義弱肉強食的“倫理”，“強者”可以欺凌和壓榨“弱者”；“優秀民族”可以掠奪、統治乃至任意宰割“劣等民族”。顯然，殖民主義最重要的“理論武器”，正是社會達爾文主義。社會達爾文主義泛濫，會造成下面的惡果：1.為了“強兵”而競相擴充軍備。2.為了“強兵”就必須“富國”，而“富國”最有效的手段便是工業化，于是幾乎全球所有國家都自覺或不自覺地走上了工業化道路。3.社會達爾文主義主張以動物界的“弱肉強食”現象來看待人類社會，是把人類獸性化，其結果只能是人類社會的頹敗，而不是真正的進步。所以，社會達爾文主義在全球的泛濫，只能導致人類向獸類的退化，甚至是向比獸類更獸類的退化，而絕不可能有利于人類向更美好的生命形態進化。因此，要想克服愈演愈烈的社會危機和生態危機，就必須弘揚以“仁愛”、“慈悲”、“無為”為核心的中華優秀傳統文化，對社會達爾文主義進行嚴肅的批判，肅清其流毒，以求改弦更張，除舊布新，為人類社會謀求一條和諧發展的正確道路。3.參考書目《神話傳說三百篇》，么書儀選編，大連出版社1999年《科學的故事》，林成滔編著，中國檔案出版社xx年版《青年必知科學歷程手冊》，劉里遠主編，中國國際廣播出版社xx年版《科學的歷程》，吳國盛著，湖南科學技術出版社1995年版《進化論教程》，李難編著，高等教育出版社一、教學目標目標內容知識與能力過程與方法情感態度價值觀識記理解運用“蒸汽時代”的到來瓦特研制成功“萬能蒸汽機”解決了工業發展的動力問題“蒸汽時代”和“電氣時代”到來的必然性，科學技術的進步對推動社會發展的巨大作用探究科學思想與科學發展之間的關系問題探究社會的發展需要技術革命“電氣時代”電力的發現與發展，電進入了人們生產和生活的各個領域電力的發現與發展是幾代科學家努力的結果，樹立繼承發揚人類優秀文化成果的觀念推動社會變革的動力社會生產力大幅度提高；改變著社會結構和世界形勢；使人們的生活更加豐富多彩問題探究歷史比較科技是第一生產力，是推動人類社會發展的終極動力二、教材分析和教學建議1.知識結構2.教材分析與建議課時安排1課時。重點蒸汽機的發明和電氣技術的應用對社會發展的作用。難點第二次工業革命開辟的時代被稱為“電氣時代”的原因。教材內容分析與建議本課教材主要從三個方面介紹了世界科學歷程中的“蒸汽時代”和“電氣時代”：“蒸汽時代”的到來，“電氣時代”及推動社會變革的動力。蒸汽機是工業革命時期最偉大的發明，第二次工業革命以電力的廣泛應用為顯著特點，電的發明及廣泛使用在第二次工業革命中扮演著重要角色。蒸汽機的發明和電氣技術的廣泛應用，推動社會各個方面發生了巨大變革。由于這兩個時期科技成就的文字和資料比較豐富，建議在教學時適當補充，增加學生對這兩個時期科技成就的感性了解，為深入認識科學技術進步的意義奠定基礎。本課引言以“你”的生活為切入點，簡明扼要地說明了蒸汽和電的革命對人類生活的影響。建議教師以引言內容為素材，通過設問方式引導學生閱讀引言內容。如汽船、火車、電燈什么時間什么人發明的？其發明又是怎樣改變了人們生活？在學生回答基礎之上，引導學生進入本課學習。第一目“蒸汽時代”的到來，教材從兩個方面闡釋了蒸汽機與社會生產發展之間的關系。蒸汽機的發明是工業革命發展的必然產物，反過來又促進了工業革命轟轟烈烈地展開。教材首先概要介紹了18世紀60年代以前蒸汽機的使用情況，隨后重點闡述了18世紀60年代以后瓦特研制和改進成功“萬能蒸汽機”的過程和瓦特蒸汽機問世的意義。（1）蒸汽機的出現是社會生產特別是工業革命發展的必然結果。很早以前，就有人設想把蒸汽作為動力使用，但真正把蒸汽動力用于生產，卻是17世紀末以后的事情。1698年，托馬斯·薩夫里發明了蒸汽唧筒，用于抽干礦井里的水，18世紀初，t·紐科門在改進薩里夫蒸汽機的基礎上，制造了一種大氣壓力蒸汽機，主要用于礦井抽水，但它們都存在明顯缺陷，不能作為動力機普遍安裝。隨著工業革命的開展，大規模的工廠一個接一個建造起來，但這時的動力主要是利用河流里的水力，在這方面，有很多缺點，因為工廠都必須建在河流湍急的偏僻的山谷等處。這些地區交通不便，而且遠離原料產地和銷售市場，動力問題成為擺在人們面前的急迫問題。人們都希望找到便捷可用的動力，驅動不同機器。（2）瓦特研制成功“萬能蒸汽機”瓦特在格拉斯哥大學實驗室當實驗員時，負責修理紐科門蒸汽機，他勤奮好學，善于鉆研。18世紀60年代，瓦特經過仔細研究，研制出了新的蒸汽機。這種蒸汽機在汽缸之后加了一個冷凝管，大大減少了熱量浪費，效率成倍增長，但還有很多缺陷。瓦特又對蒸汽機做了進一步改進，將蒸汽機的動力臂由原來的直線運動改為連續均勻的圓周運動，這樣就可以驅動其他的機器工作。這種蒸汽機突破了人力、畜力、風力和水力作為機器動力的局限性，能夠提供可控制的任何強度的動力，在生產中廣泛應用，適用于各種工作機，被稱為“萬能蒸汽機”。1785年萬能蒸汽機首先在一家紡紗廠投入使用。1789年，瓦特獲得專利，瓦特蒸汽機很快普及開來，除用在紗廠之外，還應用到冶金廠、面粉廠，并在后來應用到運輸業中。（3）瓦特蒸汽機問世的意義瓦特蒸汽機問世的意義可以從以下幾個方面進行理解。第一，解決了工業發展中的動力問題，自此以后，只要有煤作燃料開動蒸汽機，就可根據需要建立工廠，不再受河流的限制。第二，促使工業革命轟轟烈烈地展開，出現了發明和使用機器的熱潮。瓦特蒸汽機應用于運輸業中，導致蒸汽輪船和機車出現，交通運輸業發生了徹底變化，人們的交往更加方便，經濟和文化聯系也日益密切。第三，推動人類社會由此進入“蒸汽時代”。蒸汽機是工業革命時期最偉大的發明。蒸汽機的廣泛利用，使英國到處建立起大工廠。那些高聳入云的煙囪，噴出縷縷煙霧，龐大的廠房，發出隆隆的轟鳴，打破了原來中世紀田園生活的恬靜──歷史已跨進了一個新的時代。教學建議，可以請學生分組討論如下問題：瓦特蒸汽機是在什么歷史背景下問世的？瓦特蒸汽機的工作原理如何？為何稱其為“萬能蒸汽機”？為什么說蒸汽機是工業革命中最偉大的發明？教學時，還可以請同學閱讀本目內容之后，提出自己尚不明確的問題，師生在解答疑問時完成本目學習任務。有關早期蒸汽機、瓦特蒸汽機和使用蒸汽機工廠的情況，可以利用圖片資料及影像資料為學生再認當時歷史，并分析工廠的特點。也可把下列歸納制作多媒體動畫：畜力、水力、風力→萬能蒸汽機→發明和使用蒸汽機熱潮，人類由此進入“蒸汽時代”，以幫助學生記憶和理解相關知識。瓦特蒸汽機問世的意義，可以引導學生從事件本身說明了什么？（工業革命進入科技階段，科學技術進步推動社會發展）等幾個角度思考。注意讓學生結合相關知識和歷史事實暢談自己的理解和認識。第二目“電氣時代”。第二次工業革命從19世紀六七十年代開始，在19世紀末20世紀初基本完成，以電力的廣泛應用為顯著特點。教材從科學家對電的不懈研究、電力成為工業發展的主要動力、使用電力新發明的涌現等幾個方面，展示了人類進入“電氣時代”的歷史過程。（1）科學家對電的不懈研究本部分內容主要包括歷史縱橫、電磁感應現象的發現、發電機和電動機的發明等部分。為使學生深刻認識科學家對電的不懈研究，建議為學生播放有關的歷史音像資料。重點渲染科學家們的追求精神。從18世紀美國科學家富蘭克林造出避雷針，到19世紀初意大利科學家伏特發明電池；從1837年英國科學家法拉第發現電磁感應現象，1837年美國人莫爾斯發明有線電報，到1867年德意志科學家西門子發明發電機和比利時人格拉姆發明電動機，可以看出，電力的發現及應用凝聚著幾代科學家的不懈研究，在此，要注意培養學生對科學，對真理的追求精神，使學生形成繼承和發展人類優秀文化成果的觀念和為科學真理而獻身的世界觀。教學時也可請學生思考發電機的發明過程有何特點等問題。（2）電力成為工業發展的主要動力本部分內容主要介紹了電力取代蒸汽動力而成為工業發展主要動力的原因：發電機的完善和改進；長距離輸變電技術的成熟；電力的優勢（方便、便宜、能量大）。建議教師在授課時可首先提出問題：20世紀電力取代蒸汽動力而成為工業發展重要動力的原因是什么？請同學閱讀本部分內容后，由學生分組討論解答。師生在答疑過程中，完成本部分學習任務。由于本問題學生容易答出，所以教師應及時給學生以鼓勵。（3）使用電力新發明的涌現教材從愛迪生發明電燈以及電話、電車、電影和無線電報的出現，說明人類社會進入了“電氣時代”。從19世紀六七十年代起，各種各樣使用電力的新發明紛紛涌現，徹底改變著人們的生產和生活。發電機和電動機相繼問世，使電力開始用于帶動機器，隨后，電燈、電話、電車、電影和無線電報等如雨后春筍般涌現出來。電力的廣泛應用，推動了電力工業和電器制造業等一系列新興工業的迅速發展，而新機器的發明和制造，反過來也推動了電力的廣泛應用。列寧指出：“電力工業是最能代表最新技術成就，代表19世紀末20世紀初的資本主義的一個工業部門。”人類社會進入“電氣時代”。教學時，要充分利用多媒體技術向學生具體展示有關電力的重要發明，也可以請學生說出所了解的其他電力發明，同時引導學生思考“第二次工業革命開辟的時代為什么稱為電氣時代”？這個問題。從“電氣時代”到來的過程，可以看出第二次工業革命的最大優勢在于它的科學性。第三目“推動社會變革的動力”。教材從社會生產力大幅度提高、社會結構和世界形勢的改變、人們生活更加豐富多彩等幾個方面，介紹了蒸汽機的發明和電力技術的廣泛應用推動社會各個方面發生的巨大變革。（1）社會生產力大幅度提高瓦特蒸汽機出現后，機器生產在幾乎所有工業部門得到迅速發展，而蒸汽動力驅動的輪船和火車又使交通運輸更加便捷，大大促進了生產力的發展。發電機的發明及其他電氣技術的應用，使機器的使用更加普遍，更多的工業部門涌現出來，生產技術也更加先進。工業革命出現了新的技術革命浪潮，內燃機、汽車、合成化工技術、規模化的煉鋼技術等相繼發明出來，促進了工業的迅速發展，這就是第二次工業革命。對這一部分教學內容的介紹，建議教師補充英國國民生產總值在蒸汽機使用前后的情況，使學生通過數據得出工業革命促使英國社會生產力大幅度提高的結論。（2）社會結構和世界形勢的改變資產階級由于掌握了先進的生產力，實力日益強大，開始確立對世界的統治。同時，隨著信息交流和交通運輸的便捷，世界各地的聯系更加密切，世界日益成為一個整體。介紹本部分內容時，建議教師補充有關社會結構變化的內容，并補充有關材料論證世界形勢的變化。同時，注意強調本段內容中出現的關鍵詞句，如“開始”等。（3）社會財富的大大增加和人們生活變得更加豐富多彩蒸汽機出現以后，形成了新的城市。隨著經濟的發展，城市更加繁榮而且日益重要。電氣技術的廣泛應用，使城市面貌發生了巨大變化。有關這方面的材料，可使學生認真閱讀“歷史縱橫”和教材相關內容，觀看兩幅歷史圖片，深刻領會本目內容。教師也可提出問題“人們生活變得豐富多彩體現在哪些方面？”由學生做答。做本課小結時，建議教師請學生閱讀【學思之窗】內容，通過回答其中問題，自己進行本課學習內容的總結。三、教學設計與案例1.教學設計關于“蒸汽時代”到來一目教學。為幫助學生深刻理解蒸汽機是工業革命中最偉大的發明，建議首先采用談話法，了解學生對“工業革命”這個概念掌握的程度。例如，工業革命首先從哪個國家開始？開始和完成的標志是什么？然后進入本課學習。蒸汽機是在怎樣的背景下問世的？請同學們閱讀教材后回答。瓦特蒸汽機稱為“萬能蒸汽機”可引導學生就其原理、使用情況、優良性能等幾個方面進行思考。可組織學生討論“瓦特蒸汽機如何解決了工業發展的動力問題？”“蒸汽機問世后，工業革命怎樣轟轟烈烈展開的？”最終得出蒸汽機是工業革命中最偉大的發明的結論。“電氣時代”一目，教材出示了兩幅歷史圖片《法拉第和電磁感應實驗》《愛迪生發明的電燈泡》，展示了電氣時代到來的歷史過程。教學時可以將這兩幅圖片（教師還可補充電話、電車、電影、無線電波等）作為本目教學的一條線索。在學生學習這些圖片之前，可播放歷代科學家對電探索的音像資料，使學生認識電氣時代的到來是幾國幾代科學家努力探索的結果，激發學生熱愛科學，追求真理的精神。最后組織學生討論第二次工業革命開辟的時代為何稱為“電氣時代”，鼓勵學生暢所欲言，給學生自信和成功的喜悅。“推動社會變革的動力”一目，教師可提出系列問題。如蒸汽機的發明和電氣技術的廣泛應用是如何推動社會生產力大幅度提高的？第二次工業革命為何稱為“電氣革命”？生產力大發展如何使世界日益成為一個整體？蒸汽機和電氣技術的應用使人們生活變得豐富多彩體現在哪些方面？（這一點可以和教材引言部分相聯系）讓學生在探究這些問題時，感受到科學技術的進步對推動人類社會發展產生的巨大作用。最后小結可以利用【學思之窗】的內容進行。請學生閱讀，然后完成其中的問題。也可由學生自己談學習心得。2.教學案例案例一  在介紹“蒸汽時代”的到來這一目時，教師可以這樣導入：18世紀60年代，“珍妮紡紗機”的出現揭開了工業革命的序幕，成為英國工業革命開始的標志。棉紡織業機器的使用又引發了其他行業的連鎖反應，不久在采煤、冶金等許多工業部門，都陸續有了機器生產。隨著越來越多的工業部門實現了機械化，一個新的課題又擺在人們面前，這就是動力問題（原來可利用的動力有哪些？各有什么缺點？學生回答，老師總結）。一種任何地方都能裝置的動力機，在當時便成為生產發展的迫切需要，工業革命的發展使瓦特蒸汽機應運而生。案例二  在分析瓦特蒸汽機問世的意義時，可用實物投影，或計算機，幻燈片展示圖片《使用蒸汽機的工廠越來越多》，請學生回答工廠的特點是什么？（規模大，使用機器生產，極大提高了勞動生產效率，同時造成了環境污染。）案例三  在介紹“電氣時代”一目時，用實物投影，或計算機，幻燈片介紹圖片“法拉第和電磁感應實驗”。案例四  在分析推動社會變革的動力一目時，用實物投影，或計算機，幻燈片出示下列材料：材料一：工業革命使社會生產力有驚人的發展。以英國為例，從1770年到1840年，每個工人的日生產效率平均提高20倍，……英國原棉消耗從18xx年的5200萬磅，增加到1840年的45590萬磅。生鐵產量1720年為25000噸，1840年增至139640噸。煤產量1770年為260萬噸，1840年增至3000萬噸。材料二：恩格斯在《英國工人階級狀況》中指出：“新生的工業能夠成長起來，只是因為它用機器代替了手工工具，用工廠代替了作坊，從而把中等階級的勞動分子變成工人無產者，把從前的大商人變成了廠主；它排擠了小資產階級，并把民間的一切差別化為工人和資本家之間的對立。”材料三：資產階級，由于一切工具的改進，由于交通運輸的及其便利，把一切民族甚至最野蠻的民族都融進文明中來了。……它迫使一切民族──如果他們不想滅亡的話──采用資產階級的生活方式……它按照自己的面貌為自己創造出一個世界。蒸汽機的發明使社會生產力大幅度提高，生產力大發展改變著社會結構和世界形勢。──《共產黨宣言》四、問題解答【學思之窗】你覺得應該怎樣評價蒸汽機和電力對社會發展的作用？解題關鍵：推動社會發展的動力思路引領：機器的普及和新的技術革命浪潮；世界日益成為整體；人民生活的變化。答案提示：社會生產力大幅度提高，工業革命轟轟烈烈展開和第二次工業革命的到來，改變著社會結構和世界形勢，世界日益成為一個整體。加快城市化進程和人們生活更加豐富多彩。【探究學習總結】一、本課測評1.蒸汽機和發電機的發明過程有什么相同和不同點？解題關鍵：相同點：時間長、前人經驗的總結升華。不同點：科技含量不同。思路引領：長時間的摸索；科學與技術的結合程度。答案提示：相同點：具備一定科學知識的人發明；經過長時間的探求；都是對前人探求成果的總結和升華。不同點：科技含量不同：發明蒸汽機的瓦特具有一定科學知識，初步將科學與技術結合起來。西門子發明發電機則是在科學理論（電磁感應理論）指導下進行的。范圍不同：蒸汽機的發明在英國進行。而發電機的發明越過一國的范圍，更具廣泛性。蒸汽機從發明到應用范圍經歷了84年；電動機為65年。表明從科學到技術再到生產的速度加快。2.以蒸汽機的發明和電氣技術的應用事例，簡要談談科學技術的進步對社會發展的作用。解題關鍵：舉出事例；推動社會變革的動力。思路引領：生產力大幅度提高；世界日益成為一個整體；人們生活更加豐富多彩。答案提示：生產力大幅度提高。蒸汽機發明以后，工業革命轟轟烈烈開展，蒸汽時代到來；電氣技術的應用，第二次工業革命開始，“電氣時代”到來，信息交流和交通運輸的便捷，使世界日益成為一個密不可分的整體。不僅增加了社會財富，也使人們的生活豐富多彩，城市化進程加快。科學技術的進步推動了社會的發展，科學技術是生產力，生產力是推動人類社會發展的終極動力。二、學習延伸1.探究活動略2.爭鳴略（石家莊市第十九中學  趙陽）五、資料與注釋1.原始資料十七世紀和十八世紀從事創造蒸汽機的人們也沒有料到，他們所造成的工具，比其他任何東西都更會使全世界的社會狀況革命化，特別是在歐洲，由于財富集中在少數人一邊，而絕大多數人則一無所有，起初是資產階級獲得了社會的和政治的統治，而后就產生資產階級和無產階級之間的階級斗爭，只能以資產階級的滅亡和一切階級對立的消失而告終。──但是經過長期的常常是痛苦的經驗，經過對歷史材料的比較和研究，我們在這一領域中，也漸漸學會了尋清楚我們的生產活動的間接的、比較遠的社會方面的影響，并且因之我們就有可能也去支配和調節這種影響。──恩格斯《自然辯證法》2.課文注釋蒸汽機的早期歷史人們很早就注意到了蒸汽的動力，文藝復興時期的達·芬奇據說曾設計過一種利用蒸汽開動大炮的圖樣。后來，很多人都曾做過利用蒸汽作動力的實驗。17世紀后期，法國工程師巴本（1647—1712）開始把蒸汽動力技術的設想付諸實施。1680年，他在英國試驗成功了第一臺可以把熱能轉變為機械能的實驗型的蒸汽泵。1695年，英國工程師塞維利制造出了幾臺蒸汽泵，已能用于抽水，并含有最初的蒸汽動力機的雛形，特別是他首次把蒸汽技術用于生產。塞維利把他發明的蒸汽泵稱為蒸汽機，實際上它仍然只是一種把動力裝置和排水裝置結合在一起的蒸汽泵。此后，紐可門等人繼續研制蒸汽機，并在17xx年試制出了第一臺真正可用作動力的蒸汽機。這種蒸汽機被稱為紐可門蒸汽機。紐可門蒸汽機發明以后，作為一種能夠帶動水泵的引擎，被用到采煤場與采礦場的礦井排水之中。用于實際生產之后，人們除了發現它的熱效率仍然較低之外，還有許多其他缺陷，無法廣泛使用，仍需要繼續改進。半個多世紀之后，瓦特經過不懈努力，終于改進成功。瓦特改進蒸汽機從1766年開始，在三年多的時間內，瓦特解決了材料和工藝等方面的種種困難，終于在1769年生產了改進型的蒸汽機。這一年，瓦特以發明分離冷凝器，獲得他在革新紐可門蒸汽機的過程中的第一個專利。但這種蒸汽機仍不夠理想，主要問題是無法克服紐可門蒸汽機只能作往返運動的缺點，這就不能使蒸汽機變成能帶動各種工作機的原動機。1781年，瓦特研制出了一套齒輪聯動裝置，憑借這套裝置他終于把活塞的往返直線運動轉變為輪軸的旋轉運動，他也因此獲得了第二個專利。接著，為了進一步提高蒸汽機的效率，增大蒸汽機的動力，瓦特對汽缸本身進行了分析和研究。1782年，瓦特試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸，把原來的單向汽缸組裝成雙向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽改為高壓蒸汽，他也因此取得第三個專利。真正意義上的瓦特蒸汽機終于制成，并在1785年運用于工廠生產。伏特電池伏特（1745—1827）是意大利科學家，18世紀末，伏特發現導電體可以分為兩大類。第一類是金屬，它們接觸時會產生電勢差；第二類是液體（在現代語言中稱為電解質），它們與浸在里面的金屬之間沒有很大的電差。而且第二類導體互相接觸時也不會產生明顯的電勢差，第一類導體可依次排列起來，使其中第一種相對于后面的一種是正的，例如鋅對銅是正的，在一個金屬鏈中，一種金屬和最后一種金屬之間的電勢差是一樣的，仿佛其中不存在任何中間接觸，而第一種金屬和最后一種金屬直接接觸似的。伏特最后得到了一種思想，他把一些第一種導體和第二種導體連接得使每一個接觸點上產生的電勢差可以相加。他把這種裝置稱為“電堆”，因為它是由浸在酸溶液中的鋅板、銅板和布片重復許多層而構成的。1796年，他宣布了自己的發現，用的標題是《論不同導電物質接觸產生的電》。電堆能產生連續的電流，它的強度的數量級比從靜電起電機能得到的電流大，由此開始了一場真正的科學革命。伏特發明的電堆就是電池的始祖。后來人們稱之為伏特電池，為了紀念伏特的貢獻，人們把電壓的計量單位命名為伏特。但是，由于伏特電池電極的極化損耗，電池所能提供的電流越來越小，這一點制約了伏特電池的更廣泛應用，后來人們研制成了更先進的電池。富蘭克林與避雷針本杰明·富蘭克林（1706—1790）是美國獨立戰爭時期著名的思想家，同時也是一名杰出的科學家。18世紀以前，人們普遍相信雷電是上帝發怒的說法。富蘭克林經過反復思考，認為雷電可能是一種放電現象，它和在實驗室產生的電在本質上是一樣的。于是，他寫了一篇名叫《論天空閃電和我們的電氣相同》的論文，但沒被認同。他決心用事實來證明一切。1752年6月的一天，陰云密布，電閃雷鳴，一場暴風雨就要來臨了。富蘭克林和他的兒子一道，帶著上面裝有一個金屬桿的風箏來到一個空曠地帶。富蘭克林高舉起風箏，他的兒子則拉著風箏線飛跑。由于風大，風箏很快就被放上高空。剎那，雷電交加，大雨傾盆。富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線，父子倆焦急的期待著，此時，剛好一道閃電從風箏上掠過，富蘭克林用手靠近風箏上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心的激動，大聲呼喊：“我被電擊了！”后來，富蘭克林用雷電進行了各種電學實驗，證明了天上的雷電與人工摩擦產生的電具有完全相同的性質。為了防止雷電的危害，他制成了一根實用的避雷針。他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著一根粗導線，一直通到地里。當雷電襲擊房子的時候，它就沿著金屬桿通過導線直達大地，房屋建筑完好無損。1754年，避雷針開始應用。莫爾斯發明電報美國人莫爾斯曾經是一名出色的畫家。19世紀上半葉，電和電氣新產品的發明和研制深深吸引了他，他開始研制電報。盡管他對電學一竅不通，但他決定一切從零開始，他搜集有關電學研究方面的書，讀了一本又一本，寫了一本又一本的學習筆記，很快便掌握了電磁學有關理論。他把畫室變為實驗室，一次次的實驗，一次次的失敗，但毫不氣餒。1937年的一天，莫爾斯接通電流后，望著“啪啪”作響的電火花，陷入了沉思。突然產生了靈感：電火花是一種信號，沒有電火花也是一種信號，沒有電火花的時間間隔長，這又是一種信號。三種信號有各種不同的組合，每一種組合代表一個數字或一個字母。這樣只要用一根電線，通過接通或切斷電流，就可以把信息傳到另一端。這樣，終于找到解決如何用電信號表示數字和字母這一關鍵問題的方法，為此他激動不已。莫爾斯的這一構思是這樣的，只用兩根導線（電報電流從一根導線流出，再從另一根流回來），靠“接通”或“斷開”電路的方法，借助于“點”（接通電路的時間短）、“劃”（接通電路的時間長）和“空白”（斷開電路）的不同組合，來表示各種字母、數字和標點符號（簡稱“字符”）。例如，用一點一劃表示英文字母“a”，用五個點表示阿拉伯數字“5”等。這就是至今還在沿用的“莫爾斯電碼”。這一年，莫爾斯成功地制造了世界上第一臺傳送“點”、“劃”符號的機器，并起名為“電報機”。盡管這臺機器設備簡陋，通報距離只有13米遠，但它是人類通信史上一臺前所未有的電氣通信工具。1843年，在莫爾斯的組織領導下，從華盛頓到巴爾的摩之間建成了美國第一條電報線路（架空明線），全長64.37公里。1844年5月24日，莫爾斯心情激動地坐在華盛頓國會大廈聯邦最高法庭會議廳中，右手緊握電鍵，當著眾人的面，用他改進后的電報機──“莫爾斯電報機”向40英里外的巴爾的摩發出了歷史上第一份長途電報：“上帝創造了何等的奇跡！”愛迪生托馬斯·阿爾瓦·愛迪生（1847—1931），于1847年2月11日誕生于美國中西部的俄亥俄州的米蘭小市鎮。愛迪生8歲上學，但僅僅讀了三個月的書，就被老師斥為“低能兒”而攆出校門。從此以后，他的母親是他的“家庭教師”。由于母親的良好的教育方法，使得他對讀書發生了濃厚的興趣。為了賺錢購買化學藥品和設備，他12歲時就開始工作。他賣過報紙、蔬菜和水果，出版過周刊《先驅報》，擔任過報務員，開過公司，后來成為舉世聞名的美國電學家和發明家，他除了在留聲機、電燈、電話、電報、電影等方面的發明和貢獻以外，在礦業、建筑業、化工等領域也有不少著名的創造和真知灼見。愛迪生一生共有一千多項創造發明，為人類的文明和進步做出了巨大的貢獻。愛迪生被世人稱為“天才”，但是他卻解釋說：“天才就是百分之二的靈感加上百分之九十八的汗水。”其中重要的發明有留聲機和電燈等，特別是電燈的發明。1878年，愛迪生開始對電燈的研制感興趣。研制電燈的關鍵是找燈絲材料，據說愛迪生試驗了1600多種耐熱材料和6000種植物纖維，但還是沒有成功。1879年10月21日，他用棉線燒成碳絲，再將碳絲裝進燈泡，小心地抽成真空，當電燈通上電流時，燈絲發出明亮的光輝，而且持續了45個小時。愛迪生并未滿足，經過一次又一次的反復實驗，用竹子纖維在碳化后可以做燈絲，燈壽命長達1200小時。為了給電燈提供電力，1882年，愛迪生在紐約建成了一個當時世界上最大規模的電力系統。他的直流發電機功率達到600多千瓦，為幾千用戶提供照明用電。法拉第法拉第（1791—1867），由于對電磁學作出的貢獻而成為19世紀最偉大的物理學家之一。他出生在英國一個鐵匠的貧困家庭，只上過兩年小學，十二三歲曾以送報獲得微薄收入貼補家庭，14歲當裝訂書籍的學徒。他求知欲望十分強烈，在七年的學徒期間，利用訂書的空閑時間，如饑似渴、廢寢忘食地閱讀了許多自然科學的書籍。后來，他毛遂自薦，在22歲時當了大化學家戴維的實驗助手。從此直到退休，法拉第終生都在英國皇家研究院工作。他勤奮好學，工作努力，在科學上取得了巨大成就。1831年，法拉第經過7年反復試驗，發現電磁感應現象，為制造電機提供了基本原理，他又制造了一臺利用磁力產生電流的機器，將機械能轉化為電能，從此，打開電能寶庫的大門。實際可用的發電機問世1819年，丹麥科學家奧斯特發現了電流的磁效應，開始揭示電和磁之間的關系。1831年，法拉第發現電磁感應現象。1866年，德國人西門子經幾年努力研制出自激式發電機，“廉價地、輕易地產生出無限強的電流”，被公認為電力技術最重要階段的開端。但這種發電機還有許多缺點，又經過許多人的不懈努力，發電機逐步得到改進，到19世紀70年代，終于可以投入實際運行，發電機才真正由實驗室步入實際生產領域。同時，使電能再轉變為機械能的電動機，也迅速發展進步，并開始應用于工業生產。電能傳遞速度快，傳輸損失小，能遠距離輸送，并可以按用戶需要科學分配能量。電站可建在水源、燃料、交通各方面條件適合的地方，便于集中生產，集中管理，完全能滿足資本主義生產的經營方式。電力的廣泛使用，促成一大批新的工業部門誕生，從根本上改變了資本主義生產的面貌。它也促使新技術的發明和發現，為信息時代到來提供了基礎。電車的發明19世紀三四十年代以后，科學家們已經在為發明電車作出了種種努力。德國科學家西門子在前人的基礎上，研制成功了實際可用的電車。西門子開始制造了一種用木頭制造的車子，在車的下面裝了一個電動機，通過滑輪和鋼絲繩將動力傳給車軸，用140伏的直流電作動力，通過互相絕緣的左右軌道將電流輸到車上。西門子的這種電車自然比達維德松的進了一步，因為使用蓄電池只能行駛很短的時間就必須拿下來充電了，電車也就開不了多長時間；而西門子的電車是通過軌道把電輸送到車上的，于是就克服了這一不足之處。1881年，當這種有軌電車出現在德國柏林郊外的時候，人們奔走相告，許多人特地從市內和其他地方來到這里，專門是為了乘坐這種在鐵軌上行駛的電車，親自感受一下電氣時代所帶來的便利。19世紀80年代，出現了各種各樣的“有軌電車”：有的懸掛在鐵軌下方稱為“懸垂式單軌電車”；有的騎跨在鐵軌上面稱為“跨座式單軌電車”；等等。1884年，美國工程師亨利通過架空線由遠方的電站供給電能，然后再由觸線桿連接架空線和電車的方法，制造出了無軌電車。工業革命帶來的城市化第一次工業革命后，農業發展，流動人口增多；蒸汽機的發明和使用，工廠制日益普及；交通運輸的迅速發展，為人口流動，制成品和原材料的流通，提供了快捷、安全的交通工具；市場不斷擴大，商品經濟日益繁榮；等等；所有這些，推動了城市的發展。1760年，英國5～10萬人的城市只有1個，1851年達到13個；1851年、10萬人以上的大城市已經有7個。特別是新興工業城市的發展迅速，如曼徹斯特、利物浦、格拉斯哥等。1851年，英國的英格蘭和威爾士的城市人口總和已經超過農村人口，城市人口比重達到50.2%。1921年，英國城市化水平達到77%。初步實現城市化。1844年，倫敦的人口已達到250萬，設菲爾德也從一個小鎮成為一個11萬人的城市。工業革命也給人們的生活帶來了巨大的變化，人們的交通更加便捷，生活水平也不同程度地得到改善，思維方式和社會組織形式等許多方面也發生了急劇的變化。3.插圖說明《1851年倫敦博覽會》1851年5月1日，倫敦召開了第一次世界博覽會，這次博覽會的英文名稱是“greatexhibition”,按英文的意思，可譯為“偉大的博覽會”、“巨大的博覽會”。這次博覽會充分展示了完成工業革命后英國的強大經濟實力和工業革命的巨大成果。在這次世界博覽會上，英國人用鋼和玻璃為主要建筑材料建造了主展廳水晶宮。水晶宮長1700英尺，高100英尺，耗用了4500噸鋼材，10公頃的玻璃。第一屆世界博覽會在熱鬧非凡的氣氛中開幕，在占地9.6萬平方米的展區中，展覽用的桌子總長約有13公里。這次博覽會的本意在于展示英國工業技術的劃時代成就，但維多利亞女王用外交方式，邀請各國參展，形成了“萬國博覽會”的格局。這一屆博覽會，美國展示的產品就超過了500項，如麥考密克收割機、科耳特左輪槍、固特異橡皮和口嚼式煙草等。在23個星期的展覽期間，有630萬人進行了參觀。14000件展出品中包括了一塊24噸重的煤塊，一顆來自印度的大金鋼鉆，還有一頭大象標本，而引擎、水力印刷機、紡織機械則向參觀者展示了現代工業的發展和人類迸發出的無限想象力。4.參考書目《科學的故事》，林成滔編著，中國檔案出版社xx年版《科學的歷程》，吳國盛著，湖南科學技術出版社1995年版《青年必知科學歷程手冊》，劉里遠主編，中國國際廣播出版社xx年版《大學生必知的重大發明》，宿春編著，中國時代經濟出版社xx年版《世界近代工業革命》，許永璋著，遼寧人民出版社1986年版《自然科學史簡編》，倉孝和著，北京出版社1988年版一、教學目標目標內容知識與能力過程與方法情感態度價值觀識記理解運用互聯網的誕生第一臺電子計算機的發明；信息科學技術革命的開始；互聯網的誕生和發展互聯網和信息化社會之間的關系探究互聯網產生的背景以及信息革命和信息化時代對人類社會的影響情境再現問題探究互聯網的誕生和發展引發了一場經濟革命。中國應該積極迎接科技革命的挑戰知識經濟的發展工業化進程中存在的問題；知識經濟的出現；信息高速公路；信息經濟的全面發展和影響分析圖表歷史比較信息經濟成為國民經濟發展最快的部門。中國應該抓住機遇，推進國民經濟信息化工作和生活方式的革命工作方式的革命；生活方式的革命；學習的革命情境再現問題探究互聯網時代的到來引起了工作、學習和生活方式的革命。我們應轉變觀念以適應社會發展面臨的問題對社會經濟安全的影響；對世界局勢的影響；對青少年生活、學習和工作的影響個案分析自主探究樹立正確的網絡觀，建設“綠色網絡”二、教材分析和教學建議1.知識結構2.教材分析與建議課時安排1課時。重點信息化社會的內容和影響。難點知識經濟。教材內容分析與建議本課教材主要從四個方面介紹了互聯網和信息化社會：互聯網的誕生，知識經濟的發展，工作和生活方式的革命與面臨的問題。隨著互聯網的出現和發展，人類進入了信息化社會。20世紀90年代，知識經濟在美國出現，人類開始從工業化邁向信息化、知識化。全球范圍內的信息革命和知識經濟的發展就是這種轉變的突出標志。以信息高速公路為特征的信息革命從根本上改變了人類的工作方式和生活方式，同時還引發了一場學習的革命。然而，互聯網在給社會帶來巨大效能的同時，也帶來了巨大的挑戰。青少年應該提高自身的道德素養，樹立正確的網絡觀，讓網絡發揮出應有的作用。由于本課內容貼近生活，具有鮮明的時代性，文字和影視資料比較豐富，建議在教學中結合實際，設置問題情境，讓學生積極參與，增加對互聯網和信息化社會的感性認識，為深入認識互聯網和信息化社會奠定基礎。本課引言是一段英國人對于互聯網的看法。中國古代四大發明之一的“印刷術”被稱為“推動人類文明進步的杠桿”、“一切革命的胚胎”、“改變了全世界表面和一切事物狀態”。郵政和電話也有力地推動了社會的進步。引言通過互聯網與三者作用的比較，得出：互聯網對社會進步產生了空前的影響。建議教師以文字內容為素材，通過提問方式引導學生閱讀理解引言內容。問題一：中國古代的印刷術給世界帶來了哪些影響？郵政、電話給人民的交往帶來了哪些方便？問題二、互聯網在中國已深入千家萬戶，它和印刷機、郵政及電話相比，有哪些優勢？在學生回答問題的基礎上，教師引導學生進入本課的學習。第一目“互聯網的誕生”。教材從互聯網誕生的背景、過程、功能、特點以及互聯網對人類社會的影響等多方面進行了闡述。隨著互聯網的產生和發展，信息化社會開始。面對信息化的機遇與挑戰，我國確立了“以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走新型工業化道路”的信息化戰略目標。（1）互聯網誕生的背景教材闡述了互聯網誕生的科學背景和直接動因。以計算機和通信技術為核心的現代信息科學技術的發展，為互聯網的誕生奠定了理論基礎。1946年，世界上第一臺計算機誕生。它是一個幾層樓高的龐然大物，耗資巨大且功能不夠完善。隨著微電子技術的發展，計算機不斷更新換代。計算機的發展已經走過了電子管、晶體管、中小規模集成電路和大規模集成電路四個時代，也就是通常所說的第一代、第二代、第三代和第四代計算機。20世紀90年代以來，計算機技術發展十分迅速，產品不斷升級換代。未來的計算機將朝著巨型化、微型化、網絡化、智能化和多媒體化方向發展。20世紀60年代末，在美蘇爭霸的“冷戰”時期，美國處于和蘇聯爭奪世界霸權的需要，加緊了對信息科學技術的研究和開發，直接推動了互聯網的產生。（2）互聯網的誕生和發展互聯網是超大規模的計算機及其相關設備組成的信息與服務共享的網絡。1969年美國建成了世界上第一個采用分組交換技術的計算機網絡arpanet。然而它僅連接了四個大學實驗室，這是計算機互聯網（因特網）的前身。這個網路的基本要求是當戰爭爆發時，即使網路上的線路或設備部分遭到破壞，系統仍能正常運作。20世紀90年代以來，由于通信技術和計算機技術的飛速發展，互聯網進一步發展為全球信息網。全球信息網（worldwideweb），音譯為萬維網，顧名思義就是包羅萬象的可存取信息的全球性網絡。它是人們可以進行相互交流的抽象空間，主要由互聯的文本頁面、圖像、動畫、音像及三維世界構成。（3）互聯網的功能和特點一般認為，以紙質為媒介的報紙是第一媒體，以電波為媒介的廣播是第二媒體，以圖像為媒介的電視是第三媒體。而互聯網是通過計算機網絡傳播信息的文化載體，這種以數字化的方式存儲、處理和傳播，以比特為計量單位的電子媒介被人們稱為“第四媒體”。國際互聯網的應用豐富多彩。例如，收發電子郵件、資料檢索、瀏覽新聞、休閑游戲、網上購物、網上遠程教育、遠程醫療、網上談心等等。網絡媒體作為一種新的傳播媒體，具有界面直觀、音色兼備、鏈接靈活和高速傳輸的特點。互聯網不僅具備傳統媒體的所有用途，而且具有傳統媒體不具備的優勢，互聯網作為繼報紙、廣播、電視后的第四媒體，已經融入到人們的日常工作和生活中，為人類提供了極其豐富的信息源，是人類進入信息化社會的顯著標志。（4）信息化社會的到來信息技術飛速發展，人類進入了信息化社會。信息化社會既是科技革命的成果，也帶來了一場經濟革命。在互聯網時代，人類的生產、生活、工作和思維方式發生了深刻變化。教學建議，可以請學生分組討論如下問題：互聯網是在什么情況下出現的？結合實際談談互聯網的功能和特點？信息化社會的到來，給人類帶來了哪些影響？還可以請學生結合自己的體會暢談對互聯網的認識，以加深對互聯網的理解。介紹【歷史縱橫】，讓學生了解什么是信息科學技術革命，以及互聯網的誕生和發展的歷程。第二目“知識經濟的發展”。20世紀90年代，一種新的經濟形態──知識經濟在美國首先出現。在經濟活動中，知識成為交換和應用的主體。在知識經濟時代，經濟增長源于知識的增長，成功的關鍵是要有足夠的人力資本儲備。在當今社會，信息經濟已經成為國民經濟發展最快的部門，中國應該抓住機遇，推進國民經濟信息化。教材從知識經濟出現的背景、知識經濟的含義、信息經濟的全面發展以及知識和信息在當今社會的巨大作用等方面，展示了“知識經濟的發展”的相關內容。（1）知識經濟出現的背景教材從傳統工業陷入了困境和現代信息科學技術的發展兩方面，闡述了知識經濟出現的背景。20世紀60年代以后，自然資源的過度消耗和廢棄物的大量排放導致全球生態危機，這標志著傳統的工業生產方式已走到了盡頭。人們把鋼鐵、紡織、汽車、煤炭等傳統工業稱為“夕陽工業”。人們開始反省工業文明的種種弊端，迫切需要建立一種能源消耗低，技術含量高的經濟。而現代信息科學技術的發展，為這種經濟的出現提供了物質技術條件。20世紀90年代，知識經濟應運而生。（2）知識經濟的出現和發展20世紀90年代，一種以知識為基礎，建立在知識和信息的生產、分配和使用之上的新型經濟模式在美國首先出現，這就是知識經濟。建議請學生閱讀教材中的【歷史縱橫】和信息經濟結構圖，初步認識信息經濟的相關內容。從信息經濟本身來說，它可以狹義地理解為信息部門的經濟，也可以廣義地理解為信息社會的經濟。農業經濟和工業經濟的出現，是農業革命和工業革命的結果，而信息經濟的興起則是信息革命的產物。信息經濟是以現代信息技術等高科技為物質基礎，信息產業起主導作用的，基于信息、知識、智力的一種新型經濟。信息經濟是知識經濟的主要成分，信息經濟有數字經濟、網絡經濟、知識經濟、智能經濟等各種叫法。知識經濟是經濟體系中的一個重要分支，是21世紀的經濟主流。知識是一種無窮無盡的資源，因此，知識經濟的發展可以最大限度地降低資源消耗，大大提高勞動力和資本的使用效率。知識經濟符合可持續發展戰略，有利于經濟增長方式的轉變。（3）信息經濟的全面發展教材重點分析了“信息高速公路”及其影響。20世紀90年代以來，信息經濟在世界各地得到全面發展，信息經濟成為國民經濟發展最快的部門。建議請學生閱讀教材中的【歷史縱橫】，了解信息高速公路的相關知識。1992年9月，克林頓把“興建信息高速公路，推動經濟增長”作為其競選總統的口號。1993年9月，克林頓政府推出“國家信息基礎結構行動計劃”，以互聯網為雛形，興建“信息高速公路”。隨后，日本、加拿大和歐洲等發達國家也紛紛提出了激勵政策，加速建設“信息高速公路”。1995年，由歐洲委員會負責組織召開了“七國集團信息社會部長級會議”，專門討論實現全球信息社會宏偉計劃的有關問題。在亞洲，新加坡宣布要建立智能島，韓國計劃要成為通往信息高速公路的第一批國家，我國政府也積極采取對策，以推動國民經濟信息化進程。（4）知識和信息對社會的影響教材主要包括知識和信息在社會經濟中的巨大作用、人們對保護知識產權的重視、知識經濟對勞動者素質的要求和信息技術促進了傳統的產業的更新改造等內容。在知識經濟中，知識和信息發揮了比傳統經濟更加重要的作用，它本身已經成為巨大的實際生產力。教師可以利用個案分析法加以說明。隨著知識密集型產業的迅速發展，人們更加關注對知識產權的保護。建議教師列舉關于知識產權糾紛的個案加以說明。互聯網的發展，加速了知識的生產、傳播和使用，知識對社會經濟的作用日益加強。據統計，在機械化程度低的情況下，體力勞動與腦力勞動的比例是9比1，中等程度機械化是6比1，全盤自動化是1比9。信息工業是知識密集型工業，在信息社會里，價值的增加，主要靠知識。體力勞動者和腦力勞動者的差別日益被腦力勞動者之間的差別所代替，“白領”、“藍領”的差別正在逐漸消失。信息技術也促進了傳統產業的更新改造。建議教師結合中國現階段的國企改革的成功個案加以說明。建議請學生閱讀教材中的【歷史縱橫】和插圖，加深對教材內容的理解。在知識經濟時代“知識價值論”取代了“勞動價值論”。誰掌握了人才優勢，誰就占據了時代的制高點。比爾·蓋茨的言語說明了當今社會人才的重要性。第三目“工作和生活方式的革命”。互聯網和人們的生產和生活緊密相連，互聯網時代的到來引起了人們工作、學習和生活方式的革命。教材列舉了工作、生活和學習等方面的具體事例來說明這一觀點。（1）互聯網時代的到來引起了工作方式的革命。【學思之窗】漫畫形象地反映出了新經濟時代，人們工作和生活方式的變革。在互聯網時代，許多工作的辦公地點可以選擇在家中或者野外，辦公場所的變化，既提高了工作效率，又增加了工作的樂趣。如在互聯網時代，根據網上的求購信息，商店及時把貨物直接送到消費者家中，銀行則自動處理轉賬支付業務。這就是所謂的“室內購貨”和“室內銀行”。（2）互聯網給人類的生活帶來了革命性的變化。建議教師請學生分組合作交流，談互聯網給自己生活帶來的變化，得出結論。當今社會，網絡成了人們生活中不可缺少的部分。同時，計算機及其系統的運用減輕了勞動強度，增加了閑暇時間，而人類贏得了時間也就贏得了自身的發展。建議請學生閱讀【歷史縱橫】，了解有關內容。第一、第二產業在國民經濟中的比重下降，第三產業的比重上升。隨著信息高速公路的出現，信息產業的人數急劇上升（有人稱信息產業為第四產業）。（3）國際互聯網作為人類最大的資源庫、知識庫，為教育提供了更大的發展空間，引發了一場學習的革命。隨著信息高速公路的發展，信息技術在教育領域中廣泛應用。學生可以利用網絡搜集相關資料，進行自主探究學習；教師可以通過各種教學錄像、電視教育和人工智能課程來指導學生的學習。網絡使原先相對狹小的教育空間，變成了全社會的、開放性的教育空間。建議請學生談互聯網給自己的學習帶來了哪些便利條件？第四目“面臨的問題”。國際互聯網作為第四媒體給人類社會提供了更多的發展機遇，但也給信息的傳播和管理帶來了嚴峻挑戰。建議教師在學習本目知識時，利用個案分析法加以說明。也可以請學生結合現實，討論：在互聯網時代，出現了哪些新問題？垃圾信息和網絡安全等影響了國家的經濟安全。建議教師結合個案進行分析說明。西方資產階級人生觀、價值觀、道德觀的侵襲。1998年5月，克林頓在美國海軍學院發表演說時宣稱：“當21世紀即將來臨的時候，美國的敵人已將戰場從物理空間擴展到虛擬空間”。美國的“信息高速公路”計劃提出：高速發展的全球信息基礎設施將促進民主的原則，限制極權形式的蔓延。以美國為首的西方大國，利用網絡，傳輸西方資產階級的意識形態、政治制度、文化思想，造成世界局勢更加動蕩不安。色情信息泛濫。當前國際互聯網上色情信息泛濫成災，嚴重影響了青少年的健康成長。建議教師結合青少年網絡犯罪的個案進行分析說明。三、教學設計與案例1.教學設計“互聯網的誕生”。互聯網對每一個學生而言并不陌生，建議采取談話法，讓學生談自己對于互聯網的認識。然后，結合教材提出以下問題：互聯網誕生的背景是什么？什么叫做全球信息網？互聯網有哪些功能和特點？信息化社會是怎樣出現的？讓學生進行自主探究學習。“知識經濟的發展”。建議教師針對本目內容設計如下問題：知識經濟是如何出現的？知識經濟的內涵是什么？知識經濟和信息經濟的關系如何？結合所學歷史知識，分析農業化社會、工業化社會和信息化社會的各自特點。什么叫“信息高速公路”？如何評價信息經濟在當今社會的重大作用？讓學生針對問題分組探討，合作交流。本目名詞較多，建議教師要對所涉及的名詞進行解釋。“工作和生活方式的革命”。在教學中，教師可以提供素材，精心設計情境（如，家中辦公、網上購物、遠程教育等），讓學生采用小品、演講等多種形式，展示互聯網給現代社會帶來的巨變。“面臨的問題”。建議教師在課前讓學生針對互聯網給社會帶來的負面影響，進行廣泛調查，并寫出調查報告，進行課堂交流。同時，教師可以結合一些青少年沉迷于網絡游戲，耽誤學習，甚至走上犯罪道路的案例，進行分析，引導學生正確對待網絡。教師還可利用【學思之窗】提供的有關信息，就“網絡是否有利于學生學習”，設計課堂辯論。2.教學案例案例一  在學習“互聯網的誕生”時，用實物投影，或計算機、幻燈片介紹兩幅圖片。圖片1：世界上第一臺電子計算機“愛尼亞克”：1946年2月10日，世界上第一臺電子計算機正式誕生，它就是“電子數字積分機和計算機”（electronicnumericalintegratorandcomputer），英文簡稱“eniac”，通稱“愛尼亞克”。eniac的問世對人類社會產生了深遠影響，人們稱eniac為“信息時代的蒸汽機”。圖片2：人造衛星和互聯網展示蘇聯發射的第一顆人造衛星圖片。它的發射標志著人類在全球通訊領域邁出了第一步。通過衛星，互聯網把地球“網”在其中，“地球村”從理想變成了現實。案例二  在學習“知識經濟的發展”時，用實物投影，或計算機、幻燈片展示圖片和資料。案例三  在介紹“工作和生活方式的革命”時，可以采用虛擬的社會實踐活動進行教學：課程設計可以分為三個步驟：第一步，學生分為若干小組，成立自己的公司，在網絡環境下進行注冊。第二步，教師發布虛擬產品供求信息。第三步，每一個學生設定自己的角色，如，公司經理、員工等。學生根據本公司的實際需求，在網上進行采購或發布產品信息。師生之間和同學之間根據自己的需求，進行商品交易。通過這項活動，旨在讓學生體驗網絡給人們生產和生活帶來的便捷。案例四  在學習“面臨的問題”時，建議教師采用個案分析的教學方法。師生共同搜集關于網絡犯罪的有關案例，深入剖析，從而達到正確認識和利用網絡的目的。四、問題解答【學思之窗】請你談談互聯網給你的生活帶來了哪些影響？解題關鍵：要結合現實，談互聯網對學生的學習和生活帶來的影響。思路引領：對教育和學習的影響。對人們交往的影響等。答案提示：利用網絡進行自主探究學習和合作學習。互聯網作為人類最大的資源庫、知識庫，為教育和學習提供了廣闊的發展空間。借助互聯網可以利用優質教育資源，查閱學習資料，可以和老師、同學進行互動式學習，此外，通過網絡還可以購物、交友、娛樂等。【學思之窗】你的看法是什么？解題關鍵：堅持運用辯證的思維方法。思路引領：要一分為二的看待互聯網，同時，要看到互聯網發展的主流。答案提示：積極方面：互聯網的迅速發展，引起了社會、經濟、文化等方面的巨大變化，人類進入了知識經濟時代；引起了人們工作和生活方式的革命，同時也引起了一場學習的革命。消極方面：垃圾信息等影響了經濟安全；無序競爭影響了社會穩定；青少年沉迷于網絡影響了正常的學習和生活。互聯網的積極作用是主要的，有力地推動了社會發展。【探究學習總結】一、本課測評1.互聯網產生的科學背景是什么？解題關鍵：問題的關鍵點是“科學背景”。思路引領：現代信息科學技術的發展為互聯網的誕生奠定了理論基礎。答案提示：20世紀中葉，以控制論、信息論、系統論和計算機科學為基礎的理論科學成果促進了科學思維的變化。科學家們把信息作為繼物質和能量之后的第三個開發對象進行研究，信息科學革命開始。現代信息科學技術的研究和開發，為互聯網的誕生奠定了理論基礎。2.信息化時代對人類社會帶來的變化主要有哪些？解題關鍵：全面理解信息化時代。思路引領：正確認識知識和信息對社會各方面的影響。答案提示：信息經濟在世界各地得到全面發展，信息經濟成為國民經濟發展最快的部門；在信息化時代，知識和信息發揮了更重要的作用，它本身已經成為巨大的實際生產力；知識密集型產業日益重要；人們更加重視對知識產權的保護；信息技術促進了傳統產業的更新改造；信息化時代的到來引起了人們工作和生活方式的革命，同時也引發了一場學習的革命。二、學習延伸探究活動略（河北省正定中學  馬增書）五、資料與注釋1.原始資料因特網預示著巨大的挑戰，同時也預示著無限的機會。到目前為止，因特網可以支持綜合的社會服務；因特網給我們理想“部族”帶來了挑戰；因特網可以使政府、公司、教育和企業的所有業務全部或是部分轉移到非物理領域。通過這本書我試圖給出的一個觀點就是因特網可以影響我們生活方式和我們看到的世界的運行方式。印刷機徹底改變了個人獲取事實記錄、其他人的思想和遙遠文化的方式；便士郵政改變了我們從朋友處獲得新聞和我們與其他團體進行通信的方式；電話改變了我們的談話方式并擴大了可進行問題討論的人們的范圍。因特網所能改變的東西都包含這些，但會遠遠多于這些。飛行使得世界上遙遠的地方的人們變得容易接近；因特網可以讓我們時時下載來自這些遙遠的地方的圖像。汽車讓我們可以在離家很遠的地方上班；因特網可以支持我們在世界上任何地方為公司工作。幾次戰爭改變了歐洲的面貌；因特網也許能夠幫助改變每一個國家的需求。因特網所能支持的工具是不可預測的，如虛擬現實辦公室、進口數字商品、用法律授權給“經紀人”購買隨時有變化的網絡軟件。法律、管理和文化構架允許我們控制并且部分地利用這種工具。──［英］巴雷特著，李新玲譯《賽伯族狀態》2.課文注釋電子計算機的問世20世紀電子技術的飛速發展為電子計算機的誕生創造了必要的技術前提，1943年，美國開始實施“電子數字積分和計算機（electronic numerical integrator and computer）”（簡稱eniac，中文譯名“艾尼阿克”）工程。整個工程吸收了大約200多名科學家，經過兩年多艱苦的創造性勞動，1945年底，這臺標志著人類智力解放的巨大機器，宣告竣工。這臺電子計算機是個笨重的龐然大物，它占地170平方米，總重量達30噸，其耗電達150千瓦/時。它里面約有18000個電子管，1500個繼電器，7英里長的銅絲和50萬個焊接頭代替了馬克的760000個轉動機件及無數的電阻、電容等，信息由快速的電脈沖傳送。當然，艾尼阿克的計算速度是無與倫比的，它每秒鐘可作5000次運算，比當時已有的最快的繼電器式計算機要快上1000倍。它可以勝任廣泛的科學計算。當時計算中的最復雜的問題，要數描寫旋轉體周圍氣流的五個雙曲型偏微分方程組了，這個問題如果讓機電式計算機來計算，需要花一個月以上的時間；如讓人工手算，則要花上幾年時間，而艾尼阿克僅用一個小時，就把結果準確無誤地全部告訴了人們。電子計算機是20世紀最偉大的發明之一。問世以后，電子計算機以迅雷不及掩耳之勢神速發展，廣涉人類的軍事、科技、經濟、文化、政治和娛樂領域，對人類的生活方式和思維方式產生了并將繼續產生難以估量的影響。因特網的誕生因特網（internet）又稱為國際互聯網。20世紀60年代，美蘇冷戰，美國軍方認為，萬一僅有的一個集中軍事指揮中心被前蘇聯的核武器摧毀，那么全國軍事指揮就將癱瘓，其后果將不堪設想，因此有必要設計一個由多個分散指揮點構成的指揮系統，某些指揮點的摧毀，并不影響其他指揮點的正常運轉，而這些分散點的相互聯系則要通過某種形式的通信網。于是在1969年，美國開始建立一個命名為arpanet的網絡，不過那時它只連接了美國的4個軍事及研究用電腦主機。1986年，美國建立了nsfnet廣域網，這個網在美國國家科學基金會的鼓勵和資助下，并入了很多大學、研究機構以及私營研究機構的局域網。隨著arpanet軍用部分與民用、商用部分的脫離，arpanet逐步被nsfnet所代替。20世紀90年代初期，逐步形成了今天的因特網。因特網的早期應用服務主要有電子郵件、遠程登陸和文件下載ftp等。所有這些應用都需要有相當的計算機知識才能使用。這種局面直到1990年萬維網www（world wide web）出現之后才逐漸改變，www通過建立web網站進行信息的發放，用戶通過操作簡單的瀏覽器軟件，以圖形界面來訪問這些網站，并可以通過超文本鏈接，轉接到其他相關網站。www極大簡化了網上信息的發布和用戶訪問。信息社會美國未來學家奈斯比特認為1956年和1957年是一個轉折點，它標志著“工業社會”的結束和“信息社會”的開始。從那時起，信息時代已不再是一個觀念，而成為一種現實。學者們按照生產技術的重大變化，以及由此引起的社會生產結構、勞動方式和生活方式的重大變化，把從古到今的社會區分為農業社會、工業社會和信息社會。信息社會與工業社會最大的區別在于戰略資源不同。工業社會的戰略資源是資本，信息社會的戰略資源則是信息。奈斯比特舉例說，1xx年前很多人可能就已經知道怎樣建造一座鋼鐵廠，所缺少的只是資金。如今再興辦企業，最要緊的已經是信息（知識和技術）了。人類跨入信息時代，是和電腦技術的發展與普及緊緊聯系在一起的。日本經濟學家松田米津在《信息社會》一書中指出，信息社會就是以電腦技術為發展核心的社會，信息社會的發達程度要由電腦技術的發展水平和普及程度來確定。按照電腦化發展的過程，他把信息社會分為4個階段：第一階段是以大型科技項目為基礎的電腦化，時間大致從1945年到1970年。在這個階段，電腦主要被用于軍事和太空探險，如計算導彈飛行的彈道，組織阿波羅登月計劃等。推行電腦的主體是國家機構。第二階段是管理的電腦化，時間大致從1955年到1980年。這個階段的主要目標是運用電腦技術增加國民生產總值，提高行政和企業管理效率。推行電腦的主體為政府機關和企業界。第三階段是社會的電腦化，時間大致從1970年到1990年左右。電腦技術主要被用于科學、教育、醫療、交通指揮、資源調查、清除污染等，以增進社會福利，滿足社會需求。推行電腦的主體除了政府和企業外，還增加了個人。第四階段是個人的電腦化，時間為1975年到xx年。在這個階段上，每個家庭都可以擁有電腦，每個人都可以從電腦系統取得他所需要的資料，解決工作和生活中的問題，實現未來目標。個人將取代機構成為電腦化的主體。在信息科學技術領域，新突破不斷涌現，已有的突破又醞釀著新的突破，使社會發生著根本性的變化。人們的生活方式、工作方式和學習方式也發生了巨大的變化。如遙控生產、遠程會診、電影創作、合作攻關、打擊犯罪、學校教育、郵遞信件、電子報刊等等。系統論系統論的建立與現代生物學中的機體概念以及對活的有機體的研究密切相關，它是在對生物學中機械論和活力論的批判中誕生的。1924～1927年間，美籍奧地利生物學家貝塔朗菲多次發表文章，提出了生物學中的有機體概念，主張把有機體當作一個整體或系統來考察，認為生物學的主要任務就是發現生物系統中不同層次的組織原則。1932年和1934年，貝塔朗菲進一步闡述了整體性原則，認為整體的屬性大于其各孤立部分屬性的簡單總和。他主張用數學和模型的方法研究生物現象，提出機體系統論概念。1937年，他在美國芝加哥大學哲學研討會上首次提出一般系統論概念。20世紀40年代以后，一般系統論才形成為一門嶄新的學科。雖然系統論導源于理論生物學中的機體論，但它本身與哲學、方法論密切相關，實際上，就學科性質來說，它是一種介乎具體科學（生物學）與哲學之間，具有橫斷科學性質的基本理論，具有一般的科學方法論的特點。貝塔朗菲給系統下了一個完備的定義，他說：“系統的定義可以確定為處于一定的相互關系中并與環境發生關系的各組成部分（要素）的總體。”系統無處不在，萬物皆成系統，小至基本粒子，大至宇宙，從微觀到宏觀；從無機界到有機界；從自然到社會，任何一個現實事物都是一個系統。從系統的定義中可以看出，系統具有整體性、結構性、層次性、動態性和開放性等特性。研究系統的含義和特征的目的，在于掌握系統方法。運用這種方法就是要求把系統的各個要素綜合起來，進行全面考慮和統籌，以求得系統整體功能的最優化。也就是說，要從整體出發，始終著重于整體要素、整體與結構、整體與層次、整體與環境動態的相互聯系、相互作用，綜合地處理問題。1968年，貝塔朗菲編著了《一般系統論的基礎、發展和應用》一書，全面闡述了系統論的思想。1972年，又發表了《一般系統論的歷史和現狀》一文。貝塔朗菲認為，一般系統論可以作為一個新的科學規范，適用于廣泛的研究領域，它應包括三個方面內容：①一般系統論──運用精確的數學語言描述各種系統；②系統技術──涉及系統工程的內容；③系統哲學──研究系統的本體論、認識論以及研究人與世界的關系。后來，其他一些科學家進一步發展了貝塔朗菲的理論。迄今，系統理論不僅得到迅速發展和廣泛應用，而且已成為人們認識世界和改造世界的有效的思想武器。信息論人類認識和利用信息的歷史可以追溯到古代。人類在生產過程中建立了人與人之間的關系，而要溝通這種關系就必須要有信息，要進行通信。通信是人與人之間交流信息的手段。中國古代的“舉烽火為號”也是用火作信號，是進行光通信的一種原始方式。“結繩記事”的繩結也是一種信號，用以存貯信息、傳遞信息。人類在社會實踐中深刻地認識到獲得信息、利用信息的重要性。但是，信息論作為一門科學，卻是在近代以后隨著資本主義的發展和近代自然科學的發展而逐漸形成起來的。1948年，美國數學家申農發表了《通信的數學理論》一文，次年又發表了《在噪聲中的通信》。他把用于物理學中的數學統計方法移植到通信領域，從而提出了信息的概念，從量的方面來描述信息的傳輸和提取的問題，并提出了信息量的數學公式。此后，信息論就逐步發展成為一門獨立的邊緣學科。信息論的出現給科學技術，尤其是通信技術帶來了很大的好處。20世紀50年代初，科學家們把信息論推廣到物理學領域獲得了巨大成功。20世紀50年代末和60年代初，美國控制論學者、神經生理學家艾什比發表了《控制論導論》和《系統與信息》兩篇論文，從系統的角度研究信息，為信息論推廣應用于生物學、神經生理學等領域打下了基礎。信息論經過20多年的發展，已經廣泛應用于物理學、化學、生物學、心理學、經濟管理等各個學科領域。為了適應科學技術發展的需要，迎接信息化社會的到來，一門新的科學正在迅速興起，這就是廣義信息論，或稱信息科學。這是由信息論、控制論、計算機、人工智能和系統論等相互滲透、相互結合而形成的一門新興的綜合性學科。控制論二戰期間，由于改進防空炮系統的需要，美國數學家維納先后兩次參加火炮自動瞄準系統的研究工作，當時飛機的速度已經比較快，使得原有的火力瞄準方法不適用，即不能用直接瞄準的方法而需要預測飛機未來的位置。這就要求控制裝置能自動迅速地進行計算，以使炮彈能與飛機在空中恰好相遇，這就是預測和自動控制問題，實際上也就是人和機器組成的控制系統。為了說明這個系統，必須了解二者的特性，對人和機器中的某些控制進行類比，找出它們之間共同的規律性。維納把人、生物和以傳遞信息為主的機器進行類比，從而奠定了控制論的思想基礎。1948年，維納出版了《控制論》一書。他把信息與控制放在一起來研究，在生物系統與機器系統二者之間架起了一座橋梁，發現了貫穿于其中的共同規律，因此，維納把控制論稱為“關于在動物和機器中控制和通信的科學”。從廣義上說，控制論是研究各種系統的控制和調節的一般規律的科學，是自動控制、電子技術、無線電通訊、神經生理學、數理邏輯、統計力學等多種學科相互滲透的產物，它的產生突出地體現了現代科學技術發展的特點。控制論誕生以后，根據應用領域的不同，在20世紀50年代初出現了兩個十分活躍的學科分支：一個是工程控制論，一個是生物控制論。工程控制論是在控制論的基本概念和方法與反饋放大器、伺服機理論相結合的基礎上形成的。我國的著名科學家錢學森就是工程控制論創始人之一，他在1958年出版的《工程控制論》是這個學科的奠基性文獻之一。工程控制論是電子線路、電力機械氣動和液動等自動化系統的理論基礎。生物控制論是用控制論的方法研究生物體系統和生物體的各種生理系統的自動調節和控制機理的。20世紀60年代以后，由于大型電子計算機的出現和空間技術的發展，控制論進入了一個新階段。信息高速公路1993年初，美國提出的“國家信息基礎設施計劃”，即全美信息高速公路計劃。該計劃預計在10～20年內，建起一個能夠給用戶提供大量信息，由通信網、計算機、數據庫以及各種日用電子設備組成的完備網絡，即信息高速公路。這一巨大網絡用光纜將通信網、計算機網和有線電視網連接、延伸和擴展，使之遍及全國，同時運用數字化技術和光纜通信技術，成千上萬倍地提高信息處理能力。美國計劃在未來20年內，投入4000億美元來建設這個最龐大的系統，通過信息高速公路使政府機關、企業、學校、科研機構和家庭的計算機聯網。1993年9月15日，美國政府正式推出跨世紀的工程計劃，在世界范圍內形成了極為廣泛的影響。“國家信息基礎設施”的英文全稱為nationalinformationinfrastructure，簡稱nii。“國家信息基礎設施”通俗的說法就是信息高速公路，也稱“信息超高速公路”、“數據高速公路”。信息高速公路是指一個高度集成和擴展到全國范圍的信息基礎設施的總和，它能使任何人在任何時間、任何地點，將文字、聲音、圖形、圖像、視頻、文件等信息傳遞給任何地點的任何其他人。它將科研、商業和娛樂等網絡互相連接，以支撐多媒體，而且也容易為人使用，自動引導用戶去往世界各地。它也是一個把各種新技術結合在一起的網絡，可以傳送文件、聲音、影像，或三者的組合。一個前所未有的電子通訊網絡，四通八達，將每個人都連在一起，并能提供你能想象得出的任何電子通信。概括起來，信息高速公路主要包含下列內容：1.信息高速公路是各種信息網絡的綜合與集成。信息高速公路首先是一個網絡，如果沒有了網絡，就不可能將分散在各地區的信息設備連接起來，也就無法共享信息，但信息高速公路不是簡單的單一結構的網絡，而是“網絡之網絡”，它是全部現有的和將來的，公有的和專有的，政府的和企業的，窄帶的和寬帶的，高速交互式的網絡的綜合與集成。2.信息高速公路包括了各種通訊技術。信息高速公路包括了各種通訊技術如衛星通訊、有線通訊、無線通訊和移動通訊等，通過這些通訊技術，信息才有可能傳送到各個家庭、企業和政府機構。3.信息高速公路包含有各種形式的信息。信息高速公路包含了各種大量的信息及其文本，信息以數據庫、文字、圖形、圖像、聲音、文本、文件及二進制代碼文件等各種形式在信息高速公路上存儲和傳送。4.各種信息設備是使用信息高速公路的工具。計算機、電話、電視機、無線電及其他信息設備是利用信息高速公路的工具，通過信息設備，人們才有可能對各種信息進行訪問。5.信息高速公路離不開各種信息從業人員和用戶。信息高速公路上的信息從業人員負責提供信息、管理信息、交流信息并對硬件進行維護，以使信息高速公路有序和暢通。另外，用戶也是信息高速公路不可缺少的一個方面。6.網絡標準和編碼標準及相關政策法規是信息高速公路正常運轉的保證。網絡標準和編碼標準確保網絡之間的互連、互通與互操作，正如高速公路上行駛的各種車輛要遵循特定的交通規則那樣，在信息高速公路上運行的各種“信息系統”以及這種“信息系統”的用戶都必須遵守有關的各種規章制度，以保證信息高速公路的正常運轉。美國這一計劃的出臺，在全球引起強烈反響，各國爭相制定各自的信息高速公路計劃。歐洲聯盟制定了趕超美國的“歐洲信息高速公路計劃”。預計今后5年內出資330億法郎（另外有4100億法郎由私營部門提供）發展歐洲信息高速公路。英國計劃在今后xx年內投資380億英鎊建設信息高速公路。法國電信公司將首先為光纖工程投資萬至2500萬法郎。德國已經開始在柏林進行實驗。日本的全國超高速信息網稱為“信息研究及流通新干線”。從1993年起的3年內，政府投資500億日元，用光纜將全國各地30多個國立、公立研究機構現有的超級計算機網連接起來，各機構可以根據需要互相利用。另外還擬建設“海底信息公路”的維納斯計劃。一旦網絡建成即可收集解決全球環境問題所需要的數據，預測地震和海嘯，了解海底資源情況。韓國政府于1993年3月確定關于建設信息高速公路的綜合計劃。據此計劃，到xx年，將投資553億美元，并已成立由國務院總理任委員長的信息高速公路促進委員會，以協調網絡建設。最早提出信息高速公路計劃的是新加坡，叫“國家信息基礎設施”計劃，目前已從試驗階段進入具體安裝階段，已經鋪設了16000公里光纖電纜，計劃把所有的家庭、辦公室、工廠和學校的計算機聯在一起。它將使這個國家變成一個“智慧島”。巴西、阿根廷、巴拉圭和烏拉圭等國已加緊實施該地區光纖電纜傳輸網絡的鋪設工程，以適應未來的需要。遠程教育遠程教育distance education,也稱“遠距離教育”或“隔空教育”等。所謂遠程教育，有人對它的定義為：①教師和學生分離；②教育組織的影響；③應用技術媒體；④雙向通信機制；⑤可能有面授交流的機會；⑥教育的工業化形態。遠程教育是具有以下特征的教育形態：教師和學生在教與學的全過程中處于相對分離狀態（這使它區別于傳統面授教育）；教育組織通過規劃和準備學習材料以及提供學生支助服務對學生學習產生影響（這使它區別于個人學習和自我教育項目）；應用各類技術媒體──印刷媒體、視聽媒體和計算機媒體──將教師和學生聯系起來并以此作為課程內容的載體；提供雙向通信并鼓勵學生交流對話和從對話中受益（這使它區別于教育技術的其他使用方式）；學生在學習全過程中與學習集體也處于相對分離狀態，學生通常是接受個別化教學而不是集體教學，但并不排除為了教學和社會的目的組織必要的集體面授交流。隨著互聯網技術的發展，遠程教育將從“電視大學”、“廣播大學”、“函授學校”的基礎上得到進一步發展。首先，信息高速公路的使用將會促使目前被動的、教師和學生們是一對一的教學方式走向交互式的、教師和學生們是多人對多人的教學方式轉變，即學生與教師可以對話，學生可以提問。其次，學生受教育的靈活性，不像現在的課堂教育嚴格按照課程表安排學習，教學內容比現在也豐富得多，不同的課程、不同的程度，做到兼顧提高、普及和進修的要求，同一課程還可安排不同的教師，以使學生有較大的選擇余地。遠程教育的范圍將是全球性的，其目標將是建設一個“終身學習的社會”，在終身學習和教育的社會里，各種年齡的商業人員和學生都可從最好的專家和教師那里學到知識，并就共同感興趣的問題進行交談；殘疾人可以和正常人一樣享受最好的教育，并且可以和教師及其他同學一起進行交互式學習；邊遠地區的學生可以得到同現代化大城市的孩子一樣的學習機會。