技术的体系和结构(萍、飞)
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第十章 现代 科技的体系结构
第十章 现代科技的体系结构
• 第一节 现代科技的整体结构
• 第二节 现代科技的层次结构
• 第三节 现代科技的演化
现代科学技术的体系犹如大厦，内部各 分支或部门各有不同，又彼此支撑、相互 交织而层次分明的相对稳定的联系方式。 研究现代科学技术的整体结构和层次结构 及其规律，可以揭示科学技术体系的本来 面貌，达到结构优化的目的。
工程科学
开发阶段 （生产）
产业技术
科 学 理 论
技术科学
应用阶段 （技术）基础技术源自实 践 技 术基础科学
基础阶段 （科学） 现代科学技术整体结构图
实验技术
第三节 现代科技结构的演化
• 一、时空分布
• 二、相关生长
• 三、不平衡发展
一时空分布
• 现代科学技术结构空间分布包括两个方面： 一是研究的发展由简单到复杂的发展顺序 性的方向发展；二是符合人类认识、改造 自然的逐渐深化的方向发展。人们认识和 改造自然的方法深刻影响着现代科学技术 结构的空间分布。 • 时间分布：在以往，各门学科总是先后得 到发展，但是现在可能有几门学科同时获 得巨大发展。
三次产业
科学技术的整体结构
• 第一，整发育性。基础阶段是基础理论与 实验技术的矛盾运动；应用阶段是技术理 论与基本技术的矛盾运动；开发阶段是工 程理论与产业技术的矛盾运动。 • 第二，内对应性。基础科学对应实验技术； 技术科学对应基本技术；工程科学对应产 业技术。 • 第三，自相关性。在现代科学体系中，基 础科学、技术科学和工程科学形成一个 “三足鼎立”结构
相关生长
边缘学科、综合学科、横断学科产生是其 表现。 相关生长的途径：理论的转移和综合；方 法的转移和综合；对象的转移和综合。 现代科学技术与社会科学知识结合。
• 第一节 现代科技的整体结构
• 第二节 现代科技的层次结构
• 第三节 现代科技的演化
现代科学技术的体系犹如大厦，内部各 分支或部门各有不同，又彼此支撑、相互 交织而层次分明的相对稳定的联系方式。 研究现代科学技术的整体结构和层次结构 及其规律，可以揭示科学技术体系的本来 面貌，达到结构优化的目的。
工程科学
开发阶段 （生产）
产业技术
科 学 理 论
技术科学
应用阶段 （技术）基础技术源自实 践 技 术基础科学
基础阶段 （科学） 现代科学技术整体结构图
实验技术
第三节 现代科技结构的演化
• 一、时空分布
• 二、相关生长
• 三、不平衡发展
一时空分布
• 现代科学技术结构空间分布包括两个方面： 一是研究的发展由简单到复杂的发展顺序 性的方向发展；二是符合人类认识、改造 自然的逐渐深化的方向发展。人们认识和 改造自然的方法深刻影响着现代科学技术 结构的空间分布。 • 时间分布：在以往，各门学科总是先后得 到发展，但是现在可能有几门学科同时获 得巨大发展。
三次产业
科学技术的整体结构
• 第一，整发育性。基础阶段是基础理论与 实验技术的矛盾运动；应用阶段是技术理 论与基本技术的矛盾运动；开发阶段是工 程理论与产业技术的矛盾运动。 • 第二，内对应性。基础科学对应实验技术； 技术科学对应基本技术；工程科学对应产 业技术。 • 第三，自相关性。在现代科学体系中，基 础科学、技术科学和工程科学形成一个 “三足鼎立”结构
相关生长
边缘学科、综合学科、横断学科产生是其 表现。 相关生长的途径：理论的转移和综合；方 法的转移和综合；对象的转移和综合。 现代科学技术与社会科学知识结合。
《现代科技概论》1总论
技术科学
包括材料、能源、信息、激光、生物、空间科学技术等。
应用科学
包括各种工程技术、农业技术、医疗技术、交通技术等。
二、现代科学技术的特点
1.高新技术群。
2.发展创新速度快。
3.科学和技术之间互相渗透、互相促进的关 系明显加强，各种新技术之间相互联系、相 互影响，出现了众多边缘学科或交叉技术。 如：计算机辅助设计（CAD)、计算机辅助 制造促进了集成电路的发展，而集成电路又 促进了计算机的发展。
2. 现代科技革命的主要特点、方向和研究 方法
3. 各国对现代科技革命的反响 4. 高新技术产业
四、现代技术革命
2.现代科技革命的主要特点、方向和 研究方法
➢ 主要特点:带头技术是电子科学技术、带头产 业是信息产业，以知识和技术高度密集形态出 现，不只出现在企业而且出现在高等学校、研 究所与企业协同作战，对世界、国民经济的影 响面广。 ➢ 主要方向：新材料、新能源、信息革命、生 物革命。 ➢ 研究方式 ：系统、信息、价值、科学预测方 法。
推动经济发展：动力、商品竞争力的命 脉 增强政治影响：影响世界政治格局、促 进政治制度的变革、扩大政治影响 壮大军事实力 推动社会全面发展
第2节 现代科学技术与革命
一、现代科学技术的概念和体系结构 二、现代科学技术的特点 三、现代科学技术发展大事记 四、现代技术革命
一、现代科学技术的概念和体系结构
四、现代技术革命
3.各国对现代科技革命的反响
➢ 制定发展高科技计划 ➢ 制定各种发展现代科学技术的优惠政 策和措施 ➢ 增设科研机构，大力培养和吸引人才， 加强国际合作与交流 ➢ 创造良好的投资环境，鼓励风险投资， 吸引外资
四、现代技术革命
4.高新技术产业
包括材料、能源、信息、激光、生物、空间科学技术等。
应用科学
包括各种工程技术、农业技术、医疗技术、交通技术等。
二、现代科学技术的特点
1.高新技术群。
2.发展创新速度快。
3.科学和技术之间互相渗透、互相促进的关 系明显加强，各种新技术之间相互联系、相 互影响，出现了众多边缘学科或交叉技术。 如：计算机辅助设计（CAD)、计算机辅助 制造促进了集成电路的发展，而集成电路又 促进了计算机的发展。
2. 现代科技革命的主要特点、方向和研究 方法
3. 各国对现代科技革命的反响 4. 高新技术产业
四、现代技术革命
2.现代科技革命的主要特点、方向和 研究方法
➢ 主要特点:带头技术是电子科学技术、带头产 业是信息产业，以知识和技术高度密集形态出 现，不只出现在企业而且出现在高等学校、研 究所与企业协同作战，对世界、国民经济的影 响面广。 ➢ 主要方向：新材料、新能源、信息革命、生 物革命。 ➢ 研究方式 ：系统、信息、价值、科学预测方 法。
推动经济发展：动力、商品竞争力的命 脉 增强政治影响：影响世界政治格局、促 进政治制度的变革、扩大政治影响 壮大军事实力 推动社会全面发展
第2节 现代科学技术与革命
一、现代科学技术的概念和体系结构 二、现代科学技术的特点 三、现代科学技术发展大事记 四、现代技术革命
一、现代科学技术的概念和体系结构
四、现代技术革命
3.各国对现代科技革命的反响
➢ 制定发展高科技计划 ➢ 制定各种发展现代科学技术的优惠政 策和措施 ➢ 增设科研机构，大力培养和吸引人才， 加强国际合作与交流 ➢ 创造良好的投资环境，鼓励风险投资， 吸引外资
四、现代技术革命
4.高新技术产业
现代科技发展概论
科学技术的哲学内涵和发展脉络
世界科技强国发展简史
现代物理学的两大支柱：相对论与量子论
宇宙学与空间技术概论
粒子物理学与物质基本结构
新材料技术与微型顾
科学与技术的概念
科学与技术的关系（重点）
科学技术的体系结构与发展趋势（重点）
科学技术的基本功能与作用
1、科学技术的哲学内涵和发展脉络
广义相对论的两个基本原理
广义协变原理：宇宙中不存在严格意义的惯性系，自然规律对于任何参照系而言都应具有相同的数学形式。
等效原理：匀加速参照系与引力场中静止的参照系等效。
即：非惯性系与某一引力场等效。（电梯实验）
原理基础：惯性质量＝引力质量
03
02
01
04
05
二、广义相对论
引力大的地方时钟走的慢（黑洞） 引力导致空间弯曲。（引力透镜现象、虫洞）
二、物质结构的研究内容
4、微观粒子的基本特征 （一）波粒二象性 1924 德布罗意 物质波 （二）测不准原理 1927 海森堡 （三）不相容原理 泡利 （费米子有效 波色子无效） （四） 量子化 5、前沿课题 （一）夸克禁闭 （二) 夸克、轻子的内在结构 (三）夸克和轻子的质量来源 （四）宇称不守恒的原因 (五）真空性质 （六）希格斯波色子和引力子之谜 (七）夸克、质子代的基源
1897 汤姆逊 发现电子 1913 密立根 油滴实验
卢瑟福 1911 原子行星学说 1914 发现氢原子核-质子 1919 证实质子存在
查得威克 1932 发现中子
3
伊万柯宁 海森堡 原子核的质子中子模型
4
玻尔 原子能态的跃迁原理
5
对原子核层次的再认识
一、物质的基本结构
一、物质的基本结构
钱学森现代科学技术体系相互关系图
钱学森现代科学技术体系相互关系图（钱学森）马克思主义哲学桥梁数学哲学自然辩证法历史唯物主义系统论人天观认识论社会论审美观军事哲学学科门类数学自然科学社会科学系统科学人体科学思维科学行为科学文学艺术军事科学基础科学几数何学代分数析物生理物学学力化学学经社济会学学民族学系统学生理学心理学神经学思信维息学学伦行理为学学美学战略学技术科学计应算用数数学学化机工械原原理理电工学资本主义经济理论社会主义理论控制论运筹学病理学药理学免疫学情模报式学识别道社德会理主论义音文乐艺理理论论指挥学工程技术统速筹算方技法术硫酸生产工艺齿轮技术企业经营管理社会工程系统工程心理咨询技术内科学密人码工技智术能公人共际关关系系学学文绘学画技方巧法战军术事训工练程一、钱学森学科分类的标准20世纪以来，现代科学技术的迅猛发展和高度分化与综合的发展趋势，给科学分类带来很多新问题、新情况，增加了学科分类的难度和复杂性。
从各门学科研究的对象来看，物理学现在己在研究原来属于化学研究的大分子、低维分子的结构与性质，研究人脑结构，研究经济发展规律；心理学研究也从人体特点扩展到计算机科学中的各种算法、人机交互式智能型机器的心理特点等。
从各问学科的研究方法来看，几乎每一种新的方法提出来很快就被运用到其它学科中去，而且各门学科之间的研究方法已经没有多大的区别。
旧有的学科分类的矛盾日益暴露出来，它已经给科学发展带来一定的阻碍，现在需要根据新的情况从新的角度来分析学科分类问题，建立一种能适应现代科学技术发展的新的科学技术体系。
我国著名科学家钱学森教授提出建立新学科体系的原则，并在此分类原则基础上提出了九大学科部类，他所提出的学科分类的原则主要是：1．各个学科所面对研究的对象都是客观实际，不同学科之间的差别不在于研究对象，而在于它们研究的角度不同，研究的侧面有所侧重。
按照研究的对象来进行分类反映人类探索自然秘密、进行科学研究的最初阶段，对任何事物的研究，一开始总是直接面对事物本身，只有在经过一段时间以后，才会发现此事物与它事物之间联系，才会从研究方法上得到启发并推广到对其它事物的研究上去。
苏教版高中通用技术必修2：常见结构的认识
风筝（鹰）
锯（螳螂臂或锯齿草）
车轮（随风旋转地飞蓬草）
潜水艇（海豚） 声纳（蝙蝠）
潜水用的脚蹼（鸭子）
潜水艇的流线型设计（鱼类）
一、无处不在的结构（技术领域）
在技术领域，产品的结构丰富多彩。结构影响着它们的性质 和功能，结构方面存在的一个小问题也许会导致重大事故的发生。 所以，合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制 造者的重要追求。
一、无处不在的结构（自然界）
案例3 鹰眼与导弹跟踪系统
鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的动物，这是因为 它的眼部结构比较特殊。人类每只眼睛的视网膜上都有一个凹槽，叫 做中央凹……
一、无处不在的结构（自然界）
蜂窝纸 防爆轮胎
一、无处不在的结构（自然界）
王 莲
一、无处不在的结构（自然界）
随堂练习
2.如图为一卫星整流罩的主视图。卫星整流罩的主要作
用是保护卫星不受外界影响．免受各种气动力、气动加
热的作用。从结构的类型来看，整流罩属于( )
A．实体结构
B．框架结构
C．壳体结构
D．组合结构
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知识扩展
1 CCTV10.绿色空间
一、无处不在的结构（技术领域）
工 程
师
案例 魁北克大桥的坍塌
之
戒
魁北克大桥兴建于20世纪初期，它是由桥梁学家库帕设计的当时 世界上同类大桥中最长的一座。当时桥的建设速度很快，施工组织也 很完善，正当投资修建这座大桥……
一、无处不在的结构
请列举给你印象较深刻的有关结构的事例
自然界：__地_球__的__结__构__、 _金__刚_石__的__结__构_、 _树__的_结__构___。 技术领域：__汽__车__结__构___、 _自_行__车__结__构_、“__鸟_巢__”__结__构 社会领域：_教__育_管__理__结__构_、 家__庭__的__结_构__、企__业__管_理__结__构
科学技术的体系结构
2)物理学、化学阶段
然后进入理性阶段，出现了具有质的规定
的物体，产生了整个无机自然界
因而有了研究热、电、光、磁的物理学 和研究化学过程的化学。
3)地质学等
最后是有机性阶段，产生了有机生命，
与之相应的有地质学、植物学和动物学。
在动物有机体的最高阶段产生了人，绝对精神由
主观精神(个人意识)发展到客观精神(社会意识) 最后达到绝对精神自身，完成了全部发展过程。
摘要幻灯片续一
(5)黑格尔
1)力学数学阶段
2)物理学、化学阶段 3)地质学等
4)逻辑学等
3、恩格斯的科技结构观
§5.1.2 科学技术结构的基本类型
一、宏观结构与微观结构
1、宏观科学结构 2、微观科学结构 二、网状结构与树状结构
1、网状结构 2、树状结构
摘要幻灯片续二
三、动态结构与静态结构 四、发生结构与逻辑结构 五、自然型和认识型科学结构 1、自然型科学结构 2、认识型科学结构 认识型科学结构例证 §5.1.3 当代科技体系结构 当代科技体系结构表 一、原级结构 1、科学原级结构的含义 2、科学原级结构图
学)，诗歌、艺术(想象的科学)，哲学(包括自
然科学和人类科学)则是理性判断的科学。
（3）圣西门(18世纪末)
圣西门的科学结构体系表:
自然现象
天 文 现 象 物 理 现 象 化 学 现 象 生 理 现 象 天 文 学
（自然）科学
物 理 学 化 生 理 学
学
由简单到复杂排列的分类系统是：数学、无机体物理学、
§5 科学技术体系结构 及其发展模式
科学技术的体系结构是人类科学知识长期
进化而形成的，它是科学技术内在逻辑的 集中体现。
第四讲 科学技术体系结构
凡是不含有时间因素，科学结构不随
时间变化而变化的，称为静态结构； 相反，包含时间因素，科学结构随时
间变化而变化的，称为动态结构。
四、发生结构与逻辑结构
发生结构是按照知识元素发生发展的次序而形成的科学 结构，它能反映各知识元素之间的内在联系和发展 演变过程。宏观科学结构一般可用这种结构形式。 而逻辑结构则是按照知识元素之间的逻辑关系来构造的 科学结构。 其中的归纳结构形式现在已很少见了，而演绎结构形式 已遍及了整个科学领域。
五、自然型和认识型科学结构
科学结构作为对自然界客观对象内在联系的反映， 其结构形式必然要与该客观对象的结构形式及 其发展演变过程相联系，反映这种关系的即自 然型科学结构。 而且科学结构作为不同历史时期人类对自然界认 识能力及认识程度的反映，它必然与历史上人 类对该学科对象的认识发展次序相关联。反映 这种关系的即认识型科学结构。
（自然）科学
物 理 学 化
学
生 理 学
由简单到复杂排列的分类系统是：数学、无 机体物理学、天文学、物理学、化学、有机 体物理学、生理学。
(4)孔德
孔德由简单到复杂具体把物理学分为关于重
力的学说、热力学、声学、光学、电学；
化学被分成无机化学和有机化学；生理学
被分为关于生物体的结构、组成及分类的 学说，植物生理学和动物生理学。 数学撇开物质的具体内容，最简单，排列在 最前面；社会现象最复杂，因而社会学排
即按照机械、物理、化学、生物和人类社会运 动的区别及其内部固有的次序来进行分类和 排列，把各门科学排列起来，形成一个科学 体系结构。
恩格斯把客观性和发展原则有机结合，构建科
学的体系结构，揭示科学发展的内在逻辑。
4.2 科学技术结构的基本类型
按照科学结构的某种属性和特征，我们可以
时间变化而变化的，称为静态结构； 相反，包含时间因素，科学结构随时
间变化而变化的，称为动态结构。
四、发生结构与逻辑结构
发生结构是按照知识元素发生发展的次序而形成的科学 结构，它能反映各知识元素之间的内在联系和发展 演变过程。宏观科学结构一般可用这种结构形式。 而逻辑结构则是按照知识元素之间的逻辑关系来构造的 科学结构。 其中的归纳结构形式现在已很少见了，而演绎结构形式 已遍及了整个科学领域。
五、自然型和认识型科学结构
科学结构作为对自然界客观对象内在联系的反映， 其结构形式必然要与该客观对象的结构形式及 其发展演变过程相联系，反映这种关系的即自 然型科学结构。 而且科学结构作为不同历史时期人类对自然界认 识能力及认识程度的反映，它必然与历史上人 类对该学科对象的认识发展次序相关联。反映 这种关系的即认识型科学结构。
（自然）科学
物 理 学 化
学
生 理 学
由简单到复杂排列的分类系统是：数学、无 机体物理学、天文学、物理学、化学、有机 体物理学、生理学。
(4)孔德
孔德由简单到复杂具体把物理学分为关于重
力的学说、热力学、声学、光学、电学；
化学被分成无机化学和有机化学；生理学
被分为关于生物体的结构、组成及分类的 学说，植物生理学和动物生理学。 数学撇开物质的具体内容，最简单，排列在 最前面；社会现象最复杂，因而社会学排
即按照机械、物理、化学、生物和人类社会运 动的区别及其内部固有的次序来进行分类和 排列，把各门科学排列起来，形成一个科学 体系结构。
恩格斯把客观性和发展原则有机结合，构建科
学的体系结构，揭示科学发展的内在逻辑。
4.2 科学技术结构的基本类型
按照科学结构的某种属性和特征，我们可以
第四讲 科学技术的体系结构
辅助性陈述之二： 非整数倍元素的原 子量可以用同位素 概念解释
普劳特（W· Prout）原子论思想的理 论硬核：所有元素的原子都是由氢 原子复合而成的。
理论硬核
辅助性陈述
辅助性陈述之一：化学 元素的原子量具有整数 倍特点。
普劳特（W· Prout）原子论思想的 理论硬核和它的辅助性假说
三、现代科学技术体系结构演化趋势
和微观世界。 （1）宏观结构
指以科学理论为基点，把由科学理论或由科
学理论构成的科学学科、科学门类作为知
识单元而构成的科学结构称为宏观科学结
构。 （2）微观结构
把由科学理论以下的知识单元，如科学概念、
定律、公理等构成的科学理论结构则称为
微观科学结构。
即科学理论以上层次的科学技术体系都是宏
观科学结构，它包括科学技术的总体结构、
和破坏的部分；
二是指科学理论的低层次的本质部分，它的抽象
程度较低，离经验要近一些。
同位素概念
• 实例说明：十九世纪英国化学家普特劳的原子论思想—— ―所有元素的原子量都是由氢原子复合而成”(硬核）。 • 辅助性假设（一）：化学元素的原子量具有整数倍的特点。 • 化学事实：氯原子量和镉原子量分别为 • 35.457和112.41；对于给定的化学元素，在电子束电磁场 偏转实验的荧光屏上可发现两条甚至多条粒子偏转留下的 抛物线。 • 辅助假设（二）：非整数倍元素的原子量可用同位数概念 解释。
– 因果关系：两个事件之间存在引起和被引起关 系的关系。如，力能够导致运动物体产生加速 度，我们就说：“力是物体产生加速度的原 因”。 – 原理关系：物体状态的存在和演变之间未知其 因果关系的规律性。如，两个静止的点电荷之 间所产生的力，服从库仑定律 。这个库仑定律 就是一个原理性定律，不是因果性定律。 – 科学的任务就是努力以某种明确的方式揭示以 上两种可能存在的关系。
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思考题
1、技术体系具有哪特征？ 2、怎样理解技术结构的演化？
2、技术结构的演化机理
⑶社会的物质技术基础与经济基础的矛盾， 影响到主体技术结构异位的时机和速度
18世纪，英法两国在科技上相差无几，但主 体技术结构变化却首先在英国出现，因为同样 以经验技术结构为基础的手工纺织业中，英国 为了同收艺精巧、工资又低的印度竞争，迫切 需要纺织工具机的改革来提高生产效率，所以 能够及早地促使这一变革发生。
第三节 技术的体系和结构
第三小队 李继飞 吴翠萍 赵鹏飞 杨国良（排名不分先后）
目录
一 、
技术的体系
1 技术体系及其特征 2 技术体系的演化与变迁
二 、
技术的结构
1 技术结构及其类型 2
技术结构的演化机理
一、技术体系
1.技术体系
A.技术体系的基本概念 B.一定时期 技术体系的构成 C.技术体系的分类
⑵技术结构与社会的物质技术基础之间的 矛盾，决定了主体技术音通话的需要产生电话，移动 中通话的需要产生手机。接下来更多的功能在通话设备的制造技术 和人们的需求的矛盾中发生了变化，越来越适应人们的生活。语音 短信的需要微信诞生了，正如伴随升级iphone6s像素提升了。新的 表情(emojis)也更能惹事儿了。
C.构成的层次性
技术体系的构成范围大小
例如：国家的技术体系
部门的技术体系 行业的技术体系
企业的技术体系
产品的技术体系
D.环境的制约性
地域性（地区科技技术的普及）
民族性（民族风俗）
地理环境（断层附近的石油开） 人才状况（运用技能的能力）
二、技术的结构
1、技术结构及其类型
古代单相的技术结构模式
近代双相的技术结构模式 现代三相的技术结构模式
2、技术结构的演化机理
⑴技术活动要素与技术结构的矛盾，决定 了技术结构的转变
针线 决定 （要素） 变
手工缝制技术 决定 （技术结构）
生产力低下 （矛盾）
转
缝纫机的出现不仅替代手工缝制，还缩短了制作周期，能满足快 速制造需求，从而提升了生产力。
2、技术结构的演化机理
A.技术体系的基本概念
从宏观角度看：技术体系是由相互依存、相互作用 的各项技术构成的。
是技术在社会中现实存在的方式，
是把技术之间的联系放到社会条件下加以考察而形 成的复杂的技术网络系统。
B.一定时期 技术体系的构成
自身的 实用性 新技术 材料 新工程 技术
社会价 值观念
文化 基础
经济 关系等
新动力 技术和 新知识
C.技术体系的分类
2.技术体系的特征
A.功能的整体性
B.目的的社会性 C.构成的层次性 D.环境的制约性
A.功能的整体性
B.目的的社会性
社会目的不同，技术体系的构成以及不同技术之间的相 互联系也就不同 技术体系形成外在要求：社会目的
衡量社会技术体系功功能：社会目的