學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精第16課近代科學技術革命一、教學目標1.知識與能力熟悉近代科學技術革命的歷程，從哥白尼、牛頓、達爾文、瓦特、愛迪生的科學發現及其成就中，理解科學發現源于質疑后的頑強探究。2．過程與方法通過人物的介紹和對材料的閱讀進行歸納總結，得出結論3。情感態度與價值觀理解科學進步中繼承和創新的關系，認識科技進步對促進社會生產生活和觀念發展的作用。認識科技創新對改變人類觀念和生活的價值，認識科技發展中繼承與發展，創新性與局限性的歷史關系。培養為科技獻身的精神。二、教學重點:近代科技的勃興三、教學難點：科學進步是對傳統神學宗教思想體系的突破,科學與哲學和宗教的關系四、教學方法：教師講析為主，師生討論為輔五、課時安排:2課時六、教學過程（一）導入新課：資產階級的興起和歐洲思想解放的潮流催生了許多頂天立地的科學巨匠。殖民掠奪、奴隸貿易和圈地運動使資本主義積累了大量資本和廉價勞動力，奠定了工業革命的物質基礎。生產力的發展和新的社會需要又推動了科技創新。而科學技術領域的突破最終引發了改變世界的工業革命。至19世紀,人類社會已經告別中世紀的宗教黑暗，相繼跨入蒸汽時代和燈火輝煌的電氣時代.（二）講授新課一、從哥白尼到伽利略1．哥白尼——日心說哥白尼是文藝復興時期波蘭著名的天文學家，太陽中心說的創始人，近代天文學的奠基人.哥白尼通過天文觀察和數學計算創立了“日心說"，認為太陽位于宇宙的中心,地球和其他星球都圍繞太陽運轉.哥白尼創立的日心說，即天文學名著《天體運行論》的發表，不但是天文學上的一次偉大革命，推動了天文學研究的飛速發展，而且引起了人類宇宙觀的重大革新，沉重地打擊了封建神權的統治，“從此自然科學便開始從神學中解放出來”。2．伽利略──經典力學的重要奠基者16世紀末17世紀初，隨著文藝復興運動的擴展和人的思想的解放,意大利科學家伽利略認為研究自然界必須進行系統地觀察和實驗。他將科學實驗與數學相結合，進行科學研究,并強調追究事物之間的數學關系。希臘學者亞里士多德認為地球上的物體運動有天然運動和受迫運動。他認為物體的受迫運動是推動者加于被推動者的，推動者一旦停止推動，運動就會立即停止.在1604年，伽利略在實驗中發現：物體下落時的距離與所用時間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無關，這就是著名的落體定律。他還通過實驗證實了勻速運動定律和勻加速運動定律.伽利略的研究表明,外力并不是維持運動狀態的原因，而只是改變運動狀態的原因。這是對古希臘哲學家亞里士多德以來有關運動觀念的重大變革,為經典力學的建立奠定基礎.他的發現以及他開始的科學研究方法,是人類思想史上偉大的成就之一，標志著物理學的真正開端。伽利略對哥白尼學說的傳播和天文學的發展做出了重要貢獻。他自創了用以觀察天體的第一架望遠鏡，從望遠鏡里他發現月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說的月球表面是光滑的；木星有四顆衛星,很相似于行星繞著太陽轉，他看到銀河是由無數恒星組成的，還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現象。1632年伽利略出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。他的這些發現和觀點,摧毀了教會的信條而證明了哥白尼學說的正確。二、牛頓的經典力學1．經典力學建立的背景及概況17～18世紀，近代自然科學中突出發展起來的是經典力學，又稱牛頓力學。這除了由于工場手工業時期經濟上的需要之外,也是因為力學研究的對象最直接，它拋開物體的物理、化學性質只把它作為一個質量的實體來看待。在經典力學領域中，最重要的成就是萬有引力定律和運動三定律的發現,這些成就構成了經典力學的基本內容。在經典力學的建立中，曾有許多科學家為之付出心血，牛頓則是其中的集大成者，故經典力學又稱牛頓力學.2．經典力學建立的標志。經典力學建立的標志是牛頓確立的萬有引力定律和運動三大定律.牛頓在數學、光學等領域均有重大貢獻，最重要的是在力學方面。他在力學方面的貢獻之一是確立了萬有引力定律.這個定律說明,任何兩個物體之間都有引力存在。這個引力與彼此吸引的物體的質量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。萬有引力定律總結了此前一個半世紀的科學發明并用精確的數學術語把它們連結起來了.此外，牛頓還確立了著名的運動三定律,即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比)、作用和反作用相等定律。運動三定律是經典物理學的基礎。1687年，他出版了《自然哲學的數學原理》，在該書中他首先給力學的基本要領如質量、動量、慣性、力及向心力下了定義,對大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質中的運動，全部應用運動三定律和萬有引力定律給予了說明，把自然界中的一切力學現象都囊括在他的力學體系之中。《自然哲學的數學原理》一書的出版標志著經典力學的成熟.牛頓力學在科學史上的意義表現在它把天上和地上的運動統一起來，把萬有引力定律和運動三定律視為宇宙間一切力學運動有普遍規律，從力學的角度證明了自然界的統一性，實現了人類自然界認識的第一次綜合.3．經典力學的顯著特征最顯著的特征之一就是注重實驗,實驗可以進一步揭示客觀現象和過程之間內在的邏輯聯系，并由此得出重要的結論。另一個顯著特征是它的數學化,這種數學化的根源是自然內在的數學關系。自然的數學結構是近代科學的先驅們深信不疑的真理。4．經典力學的影響牛頓三大運動定律和萬有引力定律建立后，光學、電磁學等與力學的進一步統一，大大推動了物理學的發展。經典力學體系的建立標志著近代科學的形成。三、達爾文與進化論1．生物進化論誕生的歷史背景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。2．生物進化論的誕生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（1809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。3．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。四、瓦特與蒸汽機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。五、愛迪生與電的應用從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。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.愛迪生是美國著名發明大王，一生完成了1000多種發明，其中包括電燈、留聲機、發報機、電影、電車、蓄電池、打字機、水泥等等。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"。（三）鞏