自然科学概论.pptx

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1、课程的学习与考试课程的学习与考试 作为科学教育领域的专业基础课，本课程强调作为科学教育领域的专业基础课，本课程强调学生学生对自然科学基本理论、基本概念、科学研究对自然科学基本理论、基本概念、科学研究方法的掌握与运用方法的掌握与运用，鼓励学生在教学过程中对教，鼓励学生在教学过程中对教学的积极参与和平时学习的积累，不鼓励期末突学的积极参与和平时学习的积累，不鼓励期末突击复习、考试的投机学习行为。为此，特制定期击复习、考试的投机学习行为。为此，特制定期末总成绩的评定标准。末总成绩的评定标准。 期末考试期末考试卷面成绩占总成绩的卷面成绩占总成绩的60，其余其余40为为平时成绩平时成绩。 牛牛文库文档分

2、享平时成绩包括：平时成绩包括：1 1、课后思考题（课后思考题（0 06 6分），分），每章均会根据教学内容每章均会根据教学内容布置思考题，要求按时上交，教师每次将随机抽查布置思考题，要求按时上交，教师每次将随机抽查20203030的作业本进行评分，在学期末考试结束后，的作业本进行评分，在学期末考试结束后，作业本全部上交作为评定平时成绩的依据。作业本全部上交作为评定平时成绩的依据。2 2、学习笔记（学习笔记（0 06 6分），分），要求并鼓励课堂记录或课后要求并鼓励课堂记录或课后整理学习内容，所有学习笔记在期末考试结束后上交整理学习内容，所有学习笔记在期末考试结束后上交作为评定平时成绩的依据。作

3、为评定平时成绩的依据。3 3、参与教学活动（参与教学活动（0 01818分），分），主要是鼓励学生在学主要是鼓励学生在学习过程中的主动学习能力，在课堂、课外与教师平时习过程中的主动学习能力，在课堂、课外与教师平时就学习问题的探讨以及参与实验的态度、取得的效果就学习问题的探讨以及参与实验的态度、取得的效果灯将作为此项成绩评定的依据。灯将作为此项成绩评定的依据。4 4、提问提问5 5分，纪律分，纪律5 5分分，包括迟到、旷课、环境整洁等。，包括迟到、旷课、环境整洁等。 牛牛文库文档分享第一章第一章 绪绪 论论 第一节第一节 自然科学的对象、性质和作用自然科学的对象、性质和作用 第二节第二节 自然科

4、学的体系结构自然科学的体系结构 第三节第三节 自然科学的历史演进自然科学的历史演进 牛牛文库文档分享第一节第一节 自然科学的对象、性质和作用自然科学的对象、性质和作用 一、自然科学的研究对象一、自然科学的研究对象 二、自然科学的性质和特点二、自然科学的性质和特点 三、自然科学的社会作用三、自然科学的社会作用 自然科学自然科学 科学科学 社会科学社会科学 综合科学综合科学 牛牛文库文档分享一、自然科学的研究对象一、自然科学的研究对象 自然科学是研究自然界中各种自然现象或自然科学是研究自然界中各种自然现象或事物的结构、性质和运动规律的科学。因事物的结构、性质和运动规律的科学。因此，此，自然界的物质

5、形态、结构、性质和运自然界的物质形态、结构、性质和运动规律动规律等都是自然科学的研究对象。等都是自然科学的研究对象。 牛牛文库文档分享( (一一) )物质的基本形态物质的基本形态 1.1.最基本的物质形态包括固态、液态、气态、等离子态、最基本的物质形态包括固态、液态、气态、等离子态、中子态、场和反物质态中子态、场和反物质态，这些基本形态按照内部结构特，这些基本形态按照内部结构特点可分为实物和场两种基本类型。点可分为实物和场两种基本类型。 2.2.固态、液态和气态固态、液态和气态是常温状态下物质的三种是常温状态下物质的三种普通形态普通形态。 3.3.场场是指物质间的相互作用场，它是存在于整个空间

6、并是指物质间的相互作用场，它是存在于整个空间并具有传递相互作用能力的物质具有传递相互作用能力的物质连续形态连续形态 。 4.4.由电离子和电子组成的气体叫由电离子和电子组成的气体叫等离子体等离子体。 5.5.在地球之外，存在着一种粒子的在地球之外，存在着一种粒子的集聚态集聚态，其分子和原，其分子和原子间的空隙、原子核和电子间的空隙均已消失，形成了子间的空隙、原子核和电子间的空隙均已消失，形成了一种密度特别大的物质叫中子态或超固态一种密度特别大的物质叫中子态或超固态 。 6.6.自然界除存在带负电的电子外，同时还存在带正电子自然界除存在带负电的电子外，同时还存在带正电子的的反物质态反物质态。 牛

7、牛文库文档分享( (二二) )物质的结构和性质物质的结构和性质 结构是指组成物质的各要素之间相互联系和相互作用结构是指组成物质的各要素之间相互联系和相互作用的形式的形式。研究物质结构，主要是研究物质系统内。研究物质结构，主要是研究物质系统内各要各要素之间排列顺序和组合方式素之间排列顺序和组合方式等。等。 结构结构空间空间结构结构时间结构：时间结构：内部内部结构结构外部外部结构结构数量上数量上：保持一定的比例关系：保持一定的比例关系 性质上性质上：相互协调，相互适应：相互协调，相互适应 形态上形态上：呈网络状：呈网络状 同素异构同素异构：组成要素相同，结构形式：组成要素相同，结构形式 不同不同

8、同构异素同构异素：结构形式相同，但物质系：结构形式相同，但物质系统的组成要素不同统的组成要素不同 结构的结构的流动性流动性和和变化性变化性 牛牛文库文档分享( (三三) )物质运动的形式和规律物质运动的形式和规律 对物质运动形式和运动规律的研究，是自然科学对物质运动形式和运动规律的研究，是自然科学的主要研究对象。的主要研究对象。 基基本本运运动动形形式式 微观物质运动 微观物理学 化学运动 化学 宏观物理运动 宏观物理学 生命运动 生命科学 地球运动 地学 宇宙天体运动 天文学 规律规律是物质运动过程的本质联系和必然趋势。规律是是物质运动过程的本质联系和必然趋势。规律是客观客观的，各种运动形式

9、都有自己特殊运动规律。的，各种运动形式都有自己特殊运动规律。 牛牛文库文档分享二、自然科学的性质和特点二、自然科学的性质和特点 ( (一一) )自然科学是关于自然的系统化的知识自然科学是关于自然的系统化的知识 自然科学作为反映自然物的知识体系，具有自己自然科学作为反映自然物的知识体系，具有自己鲜明的鲜明的特点特点： 客观性客观性 逻辑系统性逻辑系统性 计量性计量性 无阶级性无阶级性 牛牛文库文档分享( (二二) )自然科学是认识自然的社会活动自然科学是认识自然的社会活动 作为认识自然的一种社会活动，自然科学包作为认识自然的一种社会活动，自然科学包括了人类认识自然的思维活动和实验活动，与其括了人

10、类认识自然的思维活动和实验活动，与其他社会活动相比，主要有三个突出他社会活动相比，主要有三个突出特点特点： 思维活动与实验活动紧密结合 具有特定的研究方法 具有特殊的组织形式 牛牛文库文档分享三、自然科学的社会作用三、自然科学的社会作用 自然科学约四百年前才开始取得独立地位，自然科学约四百年前才开始取得独立地位，现代自然科学至今也只有百余年的历史，但它对现代自然科学至今也只有百余年的历史，但它对人类社会的发展产生了十分巨大的影响，主要表人类社会的发展产生了十分巨大的影响，主要表现在以下几个方面：现在以下几个方面： ( (一一) )自然科学是知识形态的生产力自然科学是知识形态的生产力 ( (二二

11、) )自然科学对现代经济的发展有巨大的推动作用自然科学对现代经济的发展有巨大的推动作用 ( (三三) )自然科学是促进社会发展的革命力量自然科学是促进社会发展的革命力量 ( (四四) )自然科学对人类思想文明的进步起着巨大自然科学对人类思想文明的进步起着巨大的推动作用的推动作用 牛牛文库文档分享 ( (一一) )自然科学是知识形态的生产力自然科学是知识形态的生产力 自然科学属于生产力，它能够极大地提高社会生产自然科学属于生产力，它能够极大地提高社会生产力的整体水平，推动社会的进步和发展，这是现代自然力的整体水平，推动社会的进步和发展，这是现代自然科学最基本的社会功能。它具有以下性能：科学最基本

12、的社会功能。它具有以下性能：1 1、渗透性、渗透性 自然科学主要是通过向生产力三要素的渗透，来自然科学主要是通过向生产力三要素的渗透，来体现出它的生产力属性。主要体现出它的生产力属性。主要途径途径： 通过教育的途径 通过技术发明的途径 通过新技术、新工艺 通过提供新的、合理的社会组织和管理方法 牛牛文库文档分享2 2、潜在性、潜在性 所谓潜在性是指自然科学是知识体系，而不是特定的技能，所谓潜在性是指自然科学是知识体系，而不是特定的技能，只有通过技术等中间环节，才能进入生产过程，变为直接的现只有通过技术等中间环节，才能进入生产过程，变为直接的现实生产力，同时由于经济、社会等条件的限制，也需要待条

13、件实生产力，同时由于经济、社会等条件的限制，也需要待条件成熟才能转化为物质生产力。成熟才能转化为物质生产力。 3 3、馈赠性、馈赠性 馈赠性是指当自然科学偿还了由于发现它所耗费的代价，就馈赠性是指当自然科学偿还了由于发现它所耗费的代价，就会一劳永逸地被社会所使用，推动生产力的发展，这种馈赠性可会一劳永逸地被社会所使用，推动生产力的发展，这种馈赠性可以持续几百年、几千年甚至千万年。以持续几百年、几千年甚至千万年。 4 4、储备性、储备性 自然科学由于是一种知识形态，不像工具那样可以直接利用，自然科学由于是一种知识形态，不像工具那样可以直接利用，往往有一个储备过程，这种储备性，除表现为其理论的产生

14、到实往往有一个储备过程，这种储备性，除表现为其理论的产生到实际应用有一定的时间间隔外，还表现为这种理论以后可以随时再际应用有一定的时间间隔外，还表现为这种理论以后可以随时再认识应用到实践中去，有着永远储备作用。认识应用到实践中去，有着永远储备作用。 牛牛文库文档分享( (二二) )自然科学对现代经济的发展有巨大的推动作自然科学对现代经济的发展有巨大的推动作用用 对于现代经济社会的每一重大突破，自然科学和技对于现代经济社会的每一重大突破，自然科学和技术进步都起到了关键的作用。自然科学对经济的推动作术进步都起到了关键的作用。自然科学对经济的推动作用，是通过多种途径实现的。用，是通过多种途径实现的。

15、 首先，通过经济工作者的影响首先，通过经济工作者的影响 其次，通过科学其次，通过科学技术技术生产的过程，有力促进经济生产的过程，有力促进经济 的发展的发展 第三，通过资源开发深度、广度的增加，经济管理的第三，通过资源开发深度、广度的增加，经济管理的科学化和产生的信息效果科学化和产生的信息效果 牛牛文库文档分享( (三三) )自然科学是促进社会发展的革命力量自然科学是促进社会发展的革命力量 自然科学的进步，必定形成巨大的生产力。生产力是人类社会发展中的决定因素，生产力的发展必将引起生产关系的变革和社会形态的变更。马克思把科学看成是“一种在历史上起推动作用的、革命的力量”。 牛牛文库文档分享( (

16、四四) )自然科学对人类思想文明的进步起着巨大自然科学对人类思想文明的进步起着巨大的推动作用的推动作用 自然科学的不断发展，已成为人类不断更新观念，自然科学的不断发展，已成为人类不断更新观念，建立新的思维方式，形成正确世界观的重要基础和源建立新的思维方式，形成正确世界观的重要基础和源泉。泉。 1自然科学是人类一切思想的基础 自然科学的进步，也为社会科学对社会的认识，思维科学对思维的认识提供知识基础和方法，不同时代人类的哲学思想和思维方式之所以不同，一个主要原因就是不同时代有不同的科学 2自然科学提高了人类认识世界的能力，是人类破除宗教迷信，摆脱无知状态的根本思想 牛牛文库文档分享第二节 自然科

17、学的体系结构 自然科学的体系结构自然科学的体系结构是指自然科学系统中各组成要是指自然科学系统中各组成要素之间的有机结合方式素之间的有机结合方式。是。是以自然界的客观存在为基以自然界的客观存在为基础础 ，随着人们科学实践的长期演进而形成的，它经过，随着人们科学实践的长期演进而形成的，它经过了一个从低级到高级，从简单到复杂，从零散到系统的了一个从低级到高级，从简单到复杂，从零散到系统的发展过程。发展过程。 一、自然科学结构的演化一、自然科学结构的演化 二、自然科学的层次结构二、自然科学的层次结构 三、自然科学的学科结构三、自然科学的学科结构四、自然科学的知识结构四、自然科学的知识结构 牛牛文库文档

18、分享一、自然科学结构的演化一、自然科学结构的演化 自然科学结构是指自然科学的各个组成部分自然科学结构是指自然科学的各个组成部分之间的结合方式，并在科学体系中占据什么样的之间的结合方式，并在科学体系中占据什么样的地位，以及它们决定科学整体功能的机制。它是地位，以及它们决定科学整体功能的机制。它是在长期的社会实践中，逐步演化形成的。在长期的社会实践中，逐步演化形成的。 牛牛文库文档分享（一）古代自然知识的排列（一）古代自然知识的排列 上古时期，人们通过在哲学内部对各种知识做系统的上古时期，人们通过在哲学内部对各种知识做系统的排列，逐渐确立了自然科学在哲学中的位置。排列，逐渐确立了自然科学在哲学中的

19、位置。 古希腊古希腊柏拉图柏拉图：最早进行知识排列最早进行知识排列，将知识分为三类，即，将知识分为三类，即辩辩证法、物理知识、伦理说证法、物理知识、伦理说。 （客观唯心主义的理（客观唯心主义的理念念 ）亚里士多德亚里士多德 ：理论的哲学理论的哲学（物理学、数学和形而上（物理学、数学和形而上学学 ） 、实践的哲学实践的哲学 、创造的哲学、创造的哲学 。（以人的活。（以人的活动为准则动为准则 ）伊壁鸠鲁伊壁鸠鲁 ：物理学、规范学物理学、规范学 、伦理学、伦理学 古代中国古代中国 周礼周礼中将知识分为中将知识分为六艺：六艺： 刘歆刘歆提出的提出的“七略七略”分类法：分类法： 礼、乐、射、御、书、数礼

20、、乐、射、御、书、数 成辑略、诸子略、诗赋略、兵书成辑略、诸子略、诗赋略、兵书略、六艺略、数学略、方技略略、六艺略、数学略、方技略 牛牛文库文档分享( (二二) )近代科学结构近代科学结构 以哥白尼的日中心说哥白尼的日中心说为代表形成了新兴的科学体系，这是近代科学诞生的标志是近代科学诞生的标志。 17世纪 ，培根根据人类思维方式的特征把科学分为三类： （1）记忆的科学：历史学、语言学等 ； （2）想像的科学：文学、艺术等； （3）判断的科学：哲学、自然科学等。 牛牛文库文档分享 十九世纪初，法国空想社会主义者圣西门圣西门(Saint-simon，1760-1825)提出了以研究对象研究对象作为

21、科学分类、揭示和描述科学体系结构的原则 ，他把所见到的一切现象从简单到复杂地划分为四个方面：天文现象、物理现象、化学现象和生理现象，与此相对应，科学科学也由简单到复杂地分由简单到复杂地分成天文学、成天文学、物理学、化学和生理学物理学、化学和生理学。数学是为它们提供精密基础的，最为简单，因此数学应排列在天文学之数学应排列在天文学之前前。 圣西门把一切现象看成是孤立的表面的东西，没有把科学看成是揭示事物的本质联系，因此不可能把握各学科间的内在联系，是形而上学形而上学的。 牛牛文库文档分享 黑格尔黑格尔的重要功绩是把辩证发展的原则引入科学分类，以发展的思想重新确立自然科学体系，他把自然的、历史的和精

22、神的世界描写成一个过程，通过揭示事物运动变化中的内在联系，依次排列了各门学科，即数学、力学、物理学、化学、地质学、植物学和动物学等。 但他的发展原则又是建立在唯心主义基础上的。有许多东西是用思辨的联系代替客观事物真实联系，这就从根本上否定了科学的客观内容，不能从根本上揭示学科之间真正的内在联系。 牛牛文库文档分享19世纪中叶，自然科学的发展进入了一个新的时期。化学的原子论和周期律，物理学的能量守恒和转换定律，生物学的细胞学说与进化论，这些成就进一步揭示了自然界普遍发展与普遍联系的规律，为科学地建立自然科学分类体系奠定了基础。 恩格斯恩格斯把圣西门的客观原则和黑格尔的发展原则有机地统一起来，以物

23、质运动形式的区别和固有次序作为区分和排列各门科学的根据和标准，并且，根据当时的科学发展状况，把科学按从简单到复杂、从低级到高级排列为：力学、物理学、化学、生物学、社会科学力学、物理学、化学、生物学、社会科学。 恩格斯的自然科学分类，揭示了近代自然科学的静态结构和动态发展，实现了客观性原则和发展性原则的统一，是研究自然科学体系结构及发展规律的指导思想。 牛牛文库文档分享( (三三) )现代科学结构现代科学结构 进入20世纪，科学发生了很大的变化，以相对论和量子力学为代表的新理论辨证地否定了机械论的自然观和世界观，使人们由过去牛顿(1Newton，16421727)的三维观念转变为爱因斯坦(AEi

24、nstein，1879-1955)的统一的四维时空连续观。这一根本的变革，导致了科学结构的改变，影响着人们对科学结构的认识，同时自然科学研究不断向纵深领域发展，许多新的物质层次结构被揭露出来，并对已揭示出来的物质各层次的性质、规律开展了全面的研究；利用已揭示出的规律去研究相邻科学，开辟了许多新领域；科学与社会的相互作用日益加强。所有这些都要求人们对科学做出新的概括和总结。 牛牛文库文档分享 日本学者岩崎允胤和宫原将平根据各物质运动形态的层次性进行分类，构建了自然科学的多层次体系多层次体系结构结构。并且在构建体系结构时，注意到了在物质的各种运动形态互相过渡和互相转化的层次上，还存在着一些横跨于许

25、多层次之间的一定的共同侧面。 牛牛文库文档分享 钱学森钱学森按照直接改造客观世界还是间接地联系到改造客观世界，将自然科学划分为三个层次，即基础科学、技术科学和工程技术基础科学、技术科学和工程技术。并认为马克思主义哲学是概括一切、指导一切的理论，它通过自然辩证法与社会辩证法(历史唯物主义)这两座桥梁把自然科学、数学和社会科学连接起来。 牛牛文库文档分享二、自然科学的层次结构二、自然科学的层次结构 层次结构也叫门类结构，是科学的一级结构，主要说明各大门类的基本构成情况。现代自然科学一般可划分为三个层次，即基础科学、技术科学和基础科学、技术科学和生产科学生产科学三个层次。 牛牛文库文档分享基础科学基

26、础科学是一般的基础理论，是研究自然界中物质的结构和运动的科学，它肩负着探索新领域、发展新元素、创造新化合物和发现新原理等重大任务，是现代科学与技术总体结构的基石，拥有巨大的潜在生产力、高水平的社会智力储备和超前的竞争力。基础科学包括力学、包括力学、物理学、化学、生物学、天文学和地球物理学、化学、生物学、天文学和地球科学等科学等。 牛牛文库文档分享 技术科学技术科学是将基础科学知识向实践应用的中间环节，是研究通用性技术理论的科学，它一方面是基础科学的应用，另一方面又是生产科学的理论基础。技术科学集中研究如何把基础科学理论物化为生产技术，它研究的不是最普遍的规律，而是特殊范围的规律。技术科学具具有

27、多学科的综合性有多学科的综合性，因为它是研究几个学科共有的规律，所以比基础学科具有更大的综合性。技术科学一方面按基础科学的应用基础科学的应用可分为应用物理、应用化学、应用生物学、应用天文学、应用地学和应用数学；另一方面，按工程技术的通用理论工程技术的通用理论可分为材料技术科学、能源技术科学、信息技术科学、计算机技术科学、自动化技术科学、环境技术科学、生物工程技术科学等。 牛牛文库文档分享生产科学生产科学也叫应用科学或工程科学，主要是研主要是研究基础科学和技术科学的理论在生产过程中的究基础科学和技术科学的理论在生产过程中的具体运用，从而提供改造自然的方法和手段。具体运用，从而提供改造自然的方法和

28、手段。 生产科学的研究对象是具体的技术原理、结研究对象是具体的技术原理、结构和工艺构和工艺。日本学者星野芳将技术分为12个方面，即动力技术、采掘技术、材料技术、机械技术、建筑技术、通讯技术、交通技术、控制技术、栽培技术、饲养技术、捕获技术和保健技术等。虽然不同领域的技术技术有各自不同的形态，但都包含了材料、能源、控制和工艺四个都包含了材料、能源、控制和工艺四个基本要素基本要素。 牛牛文库文档分享随着科学的发展，在自然科学和社会科学之间出现了一个新兴的学科群，这个学科群叫交叉科学或综合科学。交叉科学的兴起和发展，是科学进入一个全新历史阶段的标志，是历史发展的必然。交叉科学可分为四类： 三者的区别

29、在于：三者的区别在于：技术科学技术科学是解决比较远期的生产方向问题，基础科基础科学学是储备知识、创造知识，离解决实际问题更远些、更间接些，而生产科学生产科学直接决定生产中需要解决的实际问题，这是生产科学区别于技术科学和基础科学之处。每一生产过程要涉及到许多基础科学和技术科学领域，生产科学具有明显的综合性。生产科学具有明显的综合性。 牛牛文库文档分享根据应用的目的和目标把有用的相关知识组合成一个新知识体系。如材料科学、空间科学、能源科学、环境科学、体育科学、城市科学等。 根据科学在宏观总体上变化发展的事实，探索其规律和驾驭利用其规律的理论和方法的知识体系。如科学学、未来学、自然辩证法和科学技术发

30、展史等。 根据科学各门类、各工作领域的共同需要所创造出来的方法知识体系。如控制论、系统论、信息论、协同论、混沌理论、管理科学、决策科学等。 根据社会科学与自然科学中相关的两个学科组合而成的新的知识体系。如技术经济学、管理心理学、经济生态学等。 牛牛文库文档分享三、自然科学的学科结构三、自然科学的学科结构 自然科学的基础科学包括力学、物理学、化学、生物学、天文学、 地球科学和数学等，每门基础科学都包括着若干分支学科，并由此形成各自学科的体系结构。 牛牛文库文档分享( (一一) )数学的结构数学的结构 数学是研究数量关系与空间形式的科学。 现代数学的学科已成为一个多层次、结构严密的庞大体系，大小分

31、支学科数目已不下几百个，其中最基本的学科有12个，即数论、代数学、几何学、函数论、泛函数分析、微分方程、概率论、数理统计、运筹学、控制论、计算数学和数理逻辑。 从数学和现实生活的联系来看，大体可分为两大类，即纯数学和应用数学。纯数学纯数学研究从客观世界中抽象出来的数学规律的内在联系，也可以说是研究数学本身的规律，大体上可分为三类，即研究空间形式的几几何学何学、研究离散系数的代数学和数论代数学和数论、研究连续的函函数分析和函数方程数分析和函数方程，它们被称为整个数学的三大支柱。称为整个数学的三大支柱。应用数学应用数学是研究如何从现实问题中抽象出数学规律以及如何把已知规律应用于现实问题，如概率论、

32、数理统计、运筹学、控制论、计算数学和数理逻辑。 牛牛文库文档分享( (二二) )力学的结构力学的结构 力学是研究力与运动的科学，研究对象是物质的客观运动。 力学分为力学理论和应用力学两部分，力学理论包括理论力学、分析力学、统计力学、电动力学、相对论力学和量子力学，应用力学包括计算力学、固体力学、爆炸力学、流体力学、岩石力学、生物力学、物理力学和溶解力学。 根据研究物体的性质可分为质点力学、质点组力学、刚体力学和连续介质力学等四大类 。 根据问题的性质又分为运动学、动力学和静力学三类。 19 19世纪为经典力学的黄金时代，世纪为经典力学的黄金时代，2020世纪，相对论世纪，相对论力学和量子力学则

33、是现代力学的重要标志！力学和量子力学则是现代力学的重要标志！ 牛牛文库文档分享( (三三) )物理学的结构物理学的结构 物理学是研究物质运动规律及其基本结构的科学。 它以经典力学、经典电动力学与相对论、量子力学、热力学和统计物理为基础理论，形成了九门分支学科凝聚态物理学、光物理学、声学、原子分子物理学、等离子物理学、核物理学、粒子物理学、计算物理学和理论物理学。 物理学的研究领域极其广泛：在空间尺度上，它从基本粒子的亚核世界(10-15cm)到整个宇宙(1028 cm)，在时间标度上，从小于lO-21秒的短寿命到宇宙纪元(1017秒)。 牛牛文库文档分享（四）化学的结构（四）化学的结构 化学是

34、研究物质分子的组成、结构、性质及其变化规律的科学。 随着人们所研究的分子种类、研究手段和任务的不同，化学不断派生出不同层次的分支无机化学、物理化学、有机化学、分析化学、高分子化学、环境化学和放射化学等。 到20世纪末期 ，化学与其他自然科学的相互渗透，产生了一系列边缘学科计算化学、激光化学、固体化学、地球化学、材料化学、矿物化学、土壤化学、行星化学和星际分子天文学等。 牛牛文库文档分享 ( (五五) )生命科学生命科学 生命科学是研究生命现象以及生物与环境之间关系的科学。 生物学的研究内容广泛、学科繁多 。 按研究对象的传统分类包括动物学、植物学和微生物学；按结构层次可分为宏观的群体生物学、系

35、统生态学，以及微观的分子生物学、细胞生物学；按研究方面可分为形态学、解剖学、生理学、细胞学、遗传学、分类学、生态学、进化论等；与其他学科相渗透，产生了生物数学、生物物理学、生物化学和生物地理学等交叉学科。 牛牛文库文档分享( (六六) )天文学的结构天文学的结构 天文学是研究宇宙中各类天体和天文现象的科学。 随着研究方法和观测手段的发展，先后创立了天体测量学、天体力学、天体物理学、光学天文学、射电天文学、空间天文学、天体演化学和宇宙学等分支学科。天文学与其他学科相互借鉴、相互渗透，又形成了天体生物学、宇宙化学、考古天文学以及天文地球动力学等。 天文学的发展依赖与观测手段的进步以及物理学和数学为

36、主的天文“理性工具”的发展。 牛牛文库文档分享( (七七) )地球科学的结构地球科学的结构 地球科学是研究地球以及太阳和其他外部因素对地球影响的科学。当代地球科学的基本任务是整体性的认识地球，包括它的过去、现在并预测它的未来发展和行为。 地球科学按照地球的组成部分包括固体地球科学、海洋科学、大气科学和空间科学，按地球的物理和化学过程可分为地球物理学和地球化学，按各组成部分间的特定领域可分为地理学、环境科学、生态学、土壤学等。 牛牛文库文档分享四、自然科学的知识结构四、自然科学的知识结构 自然科学的知识结构是指一门学科所包含的要素之间的有机结合方式。一般来说，一门学科的知识体系是由科学的事实、概

37、念、范畴、定律、逻辑形式构筑起来的。 牛牛文库文档分享 ( (一一) )科学事实科学事实 事实是科学结论的基础和根据，没有事实的系统化和概括，没有事实的逻辑认识，任何科学都不能存在。但事实本身并不是科学，事实只是在以系统的、概括的形式表现出来并且作为现实规律的根据和证明时，才能成为科学知识的组成部分，即科学事实。科学事实大体包括经验事实、观测资料和实验数据等。 牛牛文库文档分享( (二二) )科学的概念和范畴科学的概念和范畴 1.1.定义定义科学的概念是构成科学理论的细胞，是科学研究的成果和经验的结晶。它由具体概念和抽象概念组成，前者直接反映某种现象的状态和表面性质；后者则由理性思维所把握，反

38、映客观事物的规律和本质。它们之间的联系和转化，使科学概念在内容和形式的结合上构成一个体系结构。 范畴是反映着具体学科的对象、内容和方法特点的一般概念，是反映客观事物本质联系的思维方式，是各个知识体系的基本概念。 牛牛文库文档分享2.概念的分类概念的分类 从概念内容所反映的客观对象的性质和层次考虑，将概念分为 ：实体概念：反映某种物质客体的概念 。属性概念 ：反映对象所具有的特质概念 。关系概念 ：反映对象之间关系和自然过程内部机制的概念 从概念的内涵进行分类，依据概念是反映事物的固有属性，还是反映本质属性，可分为类概念和科学概念。 牛牛文库文档分享( (三三) )科学原理、定律和学说科学原理、

39、定律和学说 科学原理、定律和学说是科学知识结构中的主要组成部分，它们运用概念揭示事物的本质联系，都属于规律性的知识，但它们之间又有某种差别。 牛牛文库文档分享原理原理所反映的是特定条件下的自然事实。与原理近似的是定理，定理的提法在数学上用得较多，在自然科学中，用定理来表达某些原理时，着重反映一定条件下的数学必然性，即要加上数学表达式。 定律定律是对客观规律的一种表达形式，着重强调自然过程的必然性 。与定律近似的是定则，通常以假定方式来表达自然过程的必然性。科学定律的本身也是有结构的，它分为具体定律和抽象定律。前者是依靠仪器对客体进行观察并归纳所得资料的结果，后者是运用抽象概念进行判断推理的结果

40、，它们之间相互联系。表明科学认识由一级本质到二级本质层次的推进过程。 学说学说是在自然科学中，对自然过程原因的解释，是为解释自然事物、自然属性、自然定律的原因而提出的见解。由于对因果关系的认识是复杂的，往往时难以确凿证实，学说常表现为假说的形式。 牛牛文库文档分享( (四四) )科学方法科学方法 科学方法是指研究事实与发现规律的方式。是人们发现客观规律的一种手段，是获得规律性知识的必要条件，是创造性思维的集中表现。 科学方法在应用中一般分为三个层次： 各学科特有的特殊方法，如物理学中的光谱分析法、化学中的催化方法； 各门学科通用的科学方法，如观察法、实验法、系统方法等； 哲学的方法，是建立在一

41、般科学规律的基础之上，能够应用于知识的一切领域。 牛牛文库文档分享 科学方法一般分为感性方法、理性方法和综合方法。感性方法是人类认识自然的起点，是获得自然信息的方法，包括观察法和实验法；理性方法是对观察实验所获得的成果进行分析，以达到新的科学认识高度的思考步骤，包括假说方法、数学方法、逻辑方法和非逻辑方法等；综合方法适用于科学认识的各个阶段，属于科学方法的理论，包括系统论方法、信息论方法和控制论方法等。 科学方法的类型： 牛牛文库文档分享( (五五) )科学理论科学理论 科学理论是在大量经验知识积累的基础上，运用逻辑加工，建立科学的基本概念和基本关系，借助逻辑和数学方法而总结出来的科学认识的知

42、识体系。 科学理论是客观过程和关系的反映，是由一系列概念、范畴、原理、定理、公式等组成的逻辑系统，可表示为： 牛牛文库文档分享科学理论的基本特点和要求： 外部的证实和内在的完备 。 两个特点的相互作用和相互补充，意味着科学理论系统地反映了客观事物的本质。科学理论有两个重要的功能解释功能和预见功能。前者是揭示存在事物的本质，后者是从科学理论逻辑地推导出关于未知事实的结论。解释功能和预见功能是不可分的，它们的共同作用显示出了科学理论在整个科学知识体系中占据核心地位。 牛牛文库文档分享第三节第三节 自然科学的历史演进自然科学的历史演进 在长期的生产实践中，人们不断地积累着生产经验和劳动技能，又不断地

43、用这些经验和技能改进劳动工具和其他劳动资料，这个过程是技术发展的过程。人类在实践中积累的认识，在理论上的不断总结和概括，就是自然科学的发展过程。 自然科学的发展，经历了古代、近代和现代三个阶段。当人类进入了有历史记载的文明时期以后，就诞生了古代自然科学；近代自然科学的诞生在16世纪的欧洲，到19世纪为止，大约400年的发展历史；从20世纪开始步入了现代自然科学阶段。 牛牛文库文档分享一、科学的起源一、科学的起源 科学的起源是指作为科学“物质”的那些实际材料和有认识作用的信息的最初由来。 最初的技术是在一百万乃至二百万年前产生的用“以石击石”的方法制造石器的技术，第二种技术是用火和人工取火技术，

44、第三种技术是植物栽培技术和动物饲养技术，第四方面的技术是制陶技术、纺织技术、建筑技术和运输技术。自然科学萌芽。 进入奴隶社会以后，产生了准科学 。仅限于与当时的生产、生活直接相关的天文学、数学、医学和化学。这一时期产生的知识，有突出的经验性特征，是古代科学产生的先导。 牛牛文库文档分享二、古代自然科学的形成与发展二、古代自然科学的形成与发展 古代自然科学包括古希腊、中国、印古代自然科学包括古希腊、中国、印度和阿拉伯的科学。度和阿拉伯的科学。我们教材上着重介绍古代希腊和古代中国的科学。 牛牛文库文档分享（一）（一）古代自然科学的发展古代自然科学的发展 科学最早主要是包含在哲学的文化形态之中的，自

45、然哲学就是它的前身。自然哲学在西方最早出现于古希腊，古希腊的哲学家都是自然哲学家，他们都明确地以自然界作为自己的研究对象，探究自然界的本原，解释自然现象千变万化的原因。 牛牛文库文档分享1 1、希腊科学的诞生、希腊科学的诞生 古希腊被认为是人类科学的发祥地，泰勒斯(公元前624一公元前564)被尊为科学之父，在其文化鼎盛时期(公元前6公元前4世纪)产生了科学。 （P34） （1 1）古代希腊科学分两个时期）古代希腊科学分两个时期： 从公元前600年至公元前300年，称为希腊的古典时期：毕达哥拉斯学派、原子论学派、柏拉图学派、亚里士多德学派等 。从公元前300年到公元前30年，叫希腊化时期或亚历

46、山大里亚时期：托勒密、阿基米德 、欧几里得、盖伦等著名的科学家。 牛牛文库文档分享（2 2）古希腊的科学成就）古希腊的科学成就 古代希腊科学中取得一定成绩的有数学、天文学、力学、生物学、医学、气体动力学、声学、气象学、电学和磁学。 希腊古典时期：突出代表为毕达哥拉斯学派和亚里士多德学派。 毕达哥拉斯学派：毕达哥拉斯学派：从原始数学的角度来洞察自然界，将抽象的理性方法用来研究几何学(科学史家称欧几里得几何原本是古代科学的最高峰)，并开始了数论研究；天文学方面，毕达哥拉斯是第一个主张大地是球形的人 。 牛牛文库文档分享 亚里士多德亚里士多德 A、是古典物理学的创建人 B、创立了运行的天体是物质实体

47、的学说 C、首次提出了经验主义科学探究程序 D、是公理化思想的创建人 E、是古典生物学的创建人亚里士多德关于生命是什么的亚里士多德关于生命是什么的“灵气说灵气说”只能算作只能算作“原始科学原始科学”或或“前科学前科学”（Why?) 牛牛文库文档分享 希腊化时期希腊化时期：在亚里士多德之后，在亚里士多德之后，科学在许多方面取得了进步：科学在许多方面取得了进步： 天文学方面：托勒密天文学方面：托勒密 光学方面：欧几里德光学方面：欧几里德 力学方面：阿基米德力学方面：阿基米德 生理医学方面：盖伦生理医学方面：盖伦 牛牛文库文档分享2、阿拉伯科学时代、阿拉伯科学时代 阿拉伯科学是古代科学史的另一主流。

48、特别在数学、天文学、化学和医学等领域有很大的发展。 数学方面：采用了阿拉伯数码，发展了三角学知识和代数知识。 天文学方面：编制了天文年表，测定了黄道倾角值，并发现了太阳偏心率的变化。 化学方面：炼金术向实用化学方向发展，开始使用天平，并利用蒸馏、结晶、升华、焙烧等方法炼金。 医学方面：有百科全书式的医典。 牛牛文库文档分享3、中国科学时代、中国科学时代 中国是四大文明古国之一，在整个古代，中国的科学技术经过起源、发展和完善，达到了非常高的水平，形成了以实用经验知识为主的独立体系。主要成就在天文学、数学、地学和医学等方面。 牛牛文库文档分享（1 1）中国古代的科学成就）中国古代的科学成就 天文学

49、方面天文学方面 ：是世界历史上天文观测记：是世界历史上天文观测记录最系统、最完整的国家录最系统、最完整的国家 。 早在夏代，中国已有观察天象的记载，已有天干记日法；春秋战国时期有对哈雷彗星的记载、两汉时期就有对太阳黑子的记述，它们是世界上最早的记录；绘制的星图、图表是世界上领先的；公元前l世纪出现了关于宇宙结构理论的盖天说，公元2世纪则有浑天说和宣夜说；汉代已形成了古代历法体系，创造了许多先进的天文仪器， 如：水运浑象、黄道铜浑仪、仰仪等 牛牛文库文档分享 数学方面：创造了筹算、珠算以及相应计算工具，最早的数学著作周髀算经成书于公元前1世纪；汉代的九章算术是是我国数学体系形成的标志。 物理学方

50、面：公元前4世纪成书的墨经中含有光学、力学、声学等物理知识；在世界上首先提出光的直进原理；北宋沈括的梦溪笔谈介绍了人工磁化方法制作指南针，并提出了地磁偏角的概念。 化学和化工方面：主要表现在造纸技术、火箭技术、漆器和瓷器制作技术。 牛牛文库文档分享 医学和药物学方面医学和药物学方面：创造了独特的中医理论和切脉诊断病情的方法；留下医药文献近8000种 。 地理学方面地理学方面：整个中国古代地学体系以山海经、禹贡为开端，以汉书地理志为代表。 牛牛文库文档分享（2 2）中国古代科学发达的社会原因）中国古代科学发达的社会原因 中国古代科学的研究活动是初步制度化的 中国古代的科学研究主要是官办的。 而西