近代以来世界的科学发展历程

第四单元近代以来世界的科学发展历程

无锡第三高级中学历史组郑彩君单元概述

文艺复兴以后，随着资本主义萌芽的发展和思想的解放，面向现实世界、重视实践的风气促进了近代科学技术的迅速发展，科学研究的范围也不断扩大。与古代人们把自然界作为一个整体加以考察的方式不同，近代时期，科学家把自然界划分为不同的领域，分门别类地进行研究，取得了巨大成就。在数学、物理学、生物学、化学等众多学科领域，取得了很多划时代的成果，出现了一大批科学巨匠，依靠科学实验来检验和发展科学理论。实现科学和技术的结合，依赖科学和技术的进步来推动社会经济发展，成为近代以来世界科学发展的重要特征。

邓小平同志指出：“科学技术是第一生产力”。纵观人类文明的发展史，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变化和人类社会的巨大进步。人类社会先后开始在18世纪中期进入“蒸汽时代”，19世纪晚期步入“电气时代”，20世纪末跨入“信息时代”。体现了近代以来科学与技术相结合的前进步伐，证明了技术在科学的帮助和推动下进步，社会经济在科学技术的帮助和推动下进步的历史真理。因此，“尊重知识，尊重人才”的呼吁越来越显示出其无比的重要性。丰富自身的知识宝库，提高科学文化素养正成为人们发自内心的呼声。

学习本单元需要分门别类地梳理物理、生物、信息技术等方面的知识，第十一课物理学的重大进展与十二课探索生命起源之谜最好采用展示相关文字、图片、人物介绍等手段进行教学，同时用表解的方式加以整理和归纳，需要明确近代以来科技走向辉煌的原因和发展特点，更需要感受科技进步过程中蕴含的追求真理、探究创新的科学精神。

第十一课物理学的重大进展

基本知识分析与线索本课教材主要从四个方面向学生介绍物理学从16世纪末17世纪初到19世纪末20世纪初的重大成就：经典力学的重要奠基者──伽利略、经典力学的建立、从经典力学到相对论、量子论的诞生与发展。其中一些知识点如量子论与相对论的内容可以略讲，经典力学，量子学的意义等要详讲。并且这一时期物理学方面的文字、图片、人物介绍等资料比较丰富，教师可以适当补充一些资料，提高学生学习的兴趣,培养学生的科学意识和人文精神。

重点：经典力学及其在近代自然科学发展中的历史地位；相对论的提出；量子论的诞生。其中，经典力学的建立相对论的提出为核心知识点。

难点：经典力学和相对论创立的背景，经典力学的特征

重点解析

1．经典力学及其在近代自然科学发展中的历史地位

【解析】17～18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学。伽利略的自由落体定律奠基，牛顿的《自然哲学的数学原理》一书的出版则标志着经典力学的成熟，一个有关物体运动的理论体系形成了，故此，经典力学又称牛顿力学。在经典力学领域中，最重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。

牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动的普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合，完成了人类对自然规律的第一次理论概括和总结。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成，表达了近代自然科学的基本特点：以实验为基础，以数学为表达形式。人们根据万有引力定律发现海王星，又表明了科学的预见力和对实践的理论指导意义。

2．相对论和量子论诞生的意义

【解析】相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性──时空的可变性、时空变化的联系性。同时，它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。

量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成效的科学理论之一。它与相对论一起，构成了现代物理学的基础。相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到了微观世界。

难点突破

1．经典力学和创立的背景

【突破】16世纪末17世纪初，文艺复兴运动的扩展促进了人的思想解放，对科学研究产生了重要影响；文艺复兴运动时期哥白尼提出“太阳中心说”，不但动摇了上帝创世说，也启迪了伽利略对亚里士多德力学的质疑和实验思想的萌生。伽利略基于观察、实验以及实验与数学相结合的科学研究，发现了自由落体定律；英国工场手工业时期经济上的需要与力学有直接关系；牛顿在伽利略研究的基础上发现了万有引力定律和运动三定律，形成了以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。

显然，经典力学诞生的背景包括以下诸要素：文艺复兴以来的思想解放；“新天文学”及其实验科学思想；工场手工业经济的发展；伽利略等科学家的心血和研究成果。

2．相对论创立的背景

【突破】19世纪末，物理学界发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们

曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。物理学的“危机”没有吓倒大多数物理学家，他们继续向前探索，进行深入的大量的实验，1900年德国物理学家普朗克提出了量子论，1905年爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展，同时创立了相对论。

显然，相对论创立的背景主要基于物理学自身的发展，表现为经典物理学的危机和科学家的探索和实验精神。由此看来，科学总是在面对“危机”和对旧观念的质疑中不断前进的。

3．经典力学的特征

【突破】与传统科学和现代物理学相比，经典力学具有三大特征：一是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。二是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。三是研究人们日常生活中易于理解的宏观世界，后来的X射线、放射性和电子等三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象。这些表明人们对物质世界的认识在不断深入。

教学过程

【导入新课】引导学生回忆中国古代科技发展的特点。

A在科技内容上：应用性强，但对事物发展规律的探索不够；

B在研究方法上：主要是典籍整理和经验总结，缺少实验；

C在科技使用上：主要服务于农业发展的需要；

D在分布上看：主要集中分布在与农业发展密切相关的农学、天文历法、数学及医学等领域。

【讲授新课】

针对教材每一目的内容，设计相关的历史问题，通过问题的创设，配合学案练习，适当穿插图片，引导学生学习新课：

第一目：经典力学

1、经典力学的重要奠基者──伽利略

相关问题：经典力学的确立是在怎样的背景下确立的？伽利略的成就及其意义？

问题解答：

（1）背景：文艺复兴运动的影响，即解放了人们的思想，推动了科学研究。

16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。

（2）成就：

①创立科学的研究方法：实验和观察。