第一节 自然科学发展的历史轨迹

自然科学的进化
自然科学是人类重要的一部分，通过研究自然界的物质和现象，探索其道理，为人类社会的发展提供技术支持和人们生活质量的提高，发挥着重要作用。

世界各地，人们不断地致力于研究自然科学，不断地发现新知识，对自然科学的发展有着积极的促进作用。

自然科学的发展，从远古史前时代的自然宗教和神秘主义，经历了古代的哲学、数学、力学，到中世纪的天文和地理，再到新兴的物理学、化学和生物学，科学的面貌已经发生了重大的变化，技术越来越复杂、发展步伐越来越快。

从技术发展方面讲，自然科学发展的历史也是一条曲折漫长的路径，从发现传统能源，到研发更多绿色能源，以及更加节能、环保的新型发动机，自然科学的发展和运用都有着重大的推动作用。

此外，自然科学也在改善人类生活品质方面发挥着重要作用。

例如，新一代通信技术，比如通信卫星、电话和网络，使我们可以与世界上任何一个角落进行沟通。

此外，计算机、太空技术也改变了我们的生活方式，使我们可以更好地理解和诠释世界，控制和应用自然，以及更好地改变未来。

总之，自然科学的发展推动了技术的进步，也改善了人类的生活质量。

这一发展的脚步是缓慢的，但它的步伐伴随着历史的发展，将会持续推动社会的发展。

在未来，自然科学将不断发挥重要作用，让社会发展迈向更美好的未来。

自古以来，自然科学的发展就在不断推动人类社会的进步，它使
社会变得更加可控和调节，使人类更好地控制和利用自然。

在今天，自然科学仍然在发挥着重要作用，它改变了人们的生活方式，为社会发展提供了技术支撑，也为改善人类生活质量做出了重大贡献。

未来，自然科学将继续发挥重要作用，为人类探索未知的世界，促进社会的发展做出更大贡献。

1—2 简述自然科学发展的三个时期及三次科学革命三个时期：（1）自然科学发展的第一个时期大约是从远古到15世纪根据考古学的研究成果，人们在长期的实践活动中，逐步了解认识了自然界，到公元前6世纪已积累了不少的数学、天文学和医药知识，自然科学已开始萌发。

这一时期，关于自然界的知识中天文学走在最前面。

在医药方面，已有关于多种疾病的名称和药物的记载从公元前5世纪到15世纪，人们把自然界当作一个整体，从总的方面来把握自然界的发展变化，描绘自然界的总面目。

基于这种认识，产生了力求囊括自然界一切事物的自然哲学。

虽然那时已出现了天文学、数学、物理学、化学、医学、生物学、地学等专门化知识，但都包含在统一的自然哲学中。

在物理学方面，已出现了亚里士多德的《物理学》，他的工作给后人许多启发，但他所得出的结论有很多是错的，例如，受外力作用运动的物体，当外力停止作用，物体的运动也就立即终止。

又如，较重的物体下落较快，较轻的物体下落较慢等。

亚里士多德的这些错误结论纯粹是他的直观想象和逻辑推理，并无任何实验依据，那时人们也还没有“科学实验”的思想。

（2）自然科学发展的第二个时期——近代自然科学发展时期从时间上看，这个时期大约是从16世纪到19世纪。

随着欧洲文艺复兴运动和资本主义社会的发展，需要有探索自然物体的物理特性和自然力的活动方式的科学，从各个细节上分门别类地研究大自然的奥秘，于是数学、物理、化学、天文、地学、生物等专门学科逐渐从自然哲学中分离出来，形成了一门门独立的学科，使近代自然科学得到了迅速的发展。

这一时期，数学上，微积分和非欧几何已经建立；物理上，牛顿理论和电磁理论已经建立；化学上，创立了科学的原子论；天文学上，提出了日心说；地学上，提出了地质演化说；生物上，建立了细胞学说和生物进化论，等等。

近代自然科学的发展从天文学上首先突破，随后物理学又成为带头学科。

（3）自然科学发展的第三个时期——现代自然科学发展时期从时间上看，这个时期大约是从19世纪末开始。

自然科学知识一、教学要求1．了解自然科学发展的历史轨迹，了解现代科技发展趋势，了解观察、实验方法，了解实验结果的整理和总结，了解科学、技术、社会与教育的关系。

2．理解自然科学的基本研究方法。

二、内容要求第一节自然科学发展历史轨迹古希腊的科学、古代中国的科学技术；近代自然科学诞生阶段的三件大事、近代自然科学的发展；科学技术经历了空前的革命、科学走向新的综合、科学技术的巨大作用；第二节自然科学的基本研究方法观察、选题、实验计划的制订；观察和实验的作用、观察和实验的主要方法；观察、实验结果的整理和总结：逻辑方法、数学方法、假说及其检验；实验一空气中灰尘自然沉降量的测定；第三节科学、技术、社会与教育世纪之交人们关注的问题：能源、环境、信息；科学技术与理科教育：科学、科学教育；三、重点难点重点：现代科技发展趋势，观察、实验方法，实验结果的整理和总结。

四、教学建议1．讲解与学员自学相结合的方式。

2．自学时阅读方法为主，可配合录音带。

第二章自然界的物质性一、教学要求1．了解人类赖以生存的地球，它在宇宙中的位置，地球的起源、结构和地表的形态；了解大气、水物质的组成、分类、大气和水对生命的意义；了解酸碱指示性；了解重要有机化合物的结构、性质和应用；了解分散系的概念、分类和性质、了解自然界是由形形色色的物质所组成。

2．理解地球形状与大小，理解水溶液的浓度和酸碱性的表示法和应用，理解几种典型的金属、非金属及其化合物的性质、递变规律，周期率的原理和周期表的运用，理解自然界中的生物和非生物，基本类群与基本特征，理解构成生物体的物质基础和结构基础。

3．掌握物质的量，掌握水溶液、掌握元素周期表中的短周期和同主族元素性质的递变规律，掌握土壤的酸碱度和铵态氮的简易测量方法。

4．逐步树立起自然界的物质观；学会使用显微镜。

二、内容要点第一节地球概况地球在宇宙中的位置：恒星、银河系、太阳、太阳系的九大行星；地球及其起源：地球的形状和大小、地球的起源、地球的演化；地球的圈层结构：地球的超外圈——磁层、地球的外部圈层、地球的内容圈层、地球的表层；地球的表面形态：海陆分布、海洋的形态、陆地的形态、地表形态的变化；第二节自然界中的物质物质的组成、物质的结构、物质的分类、物质的量；大气的组成、水在自然界的循环、水的性质、水溶液；非金属及其化合物、金属及其化合物、氧化——还原反应，溶液的酸碱性和指示剂；元素周期表、元素周期律、元素周期表中短周期和同主族元素性质的递变规律；烃、烃的重要衍生物；分散系及其分类、分散系性质；实验二土壤酸碱度和铵态氮的简易测定；第三节地球上的生物生物的基础特征：严整复杂的结构、新陈代谢、生长、发育和生殖、应激性和适应性、遗传和变异；生命存在的必要条件：太阳是地球上生命的源泉、地球上有适宜的温度、地球上有生物赖以生存的液态水、生命活动所需的气体.生命的物质基础：组成生物体的元素、组成生物体的化合物；生命的结构基础：组成生物体的元素、组成生物体的化合物；生命的结构基础：细胞的形态和大小、细胞的结构和功能、细胞的分裂和分化；生物的类群：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界；实验三显微镜的构造和作用方法；实验四鲫鱼的解剖。

学前教育专业《自然科学基础知识》课程教学大纲( 60 学时)一、课程性质和任务本课程是学前教育专业的一门必修的综合基础课。

本课程将物理学、化学、生物学及地学、天文学的基础知识及其应用加以综合，理论联系实际，体现应用性和针对性。

二、课程教学目标知识：使学生掌握以下知识：¨从现代综合性的视野了解世界的物质性；¨宇宙世界的形成和演化；太阳系结构、起源、特征、演化¨地球环境及演化、自然地理分异、环境科学与生态学¨物质构造之迷、运动和力、分子运动和热、电磁与光¨化学反应的实质及类型、无机界与无机化学、有机物与有机化学¨生命的起源、基本特征与结构生物的进化、生物的多样性、生物与环境、生物工程技术能力与技能：通过学习，使学员获得一些自然科学的基础知识、基本原理与实际应用，了解一些自然科学的研究方法及理解自然科学的基本思想方法。

，拓宽学生知识面，形成的综合性的知识结构，提高分析问题和解决问题的能力。

态度与情感：激发学生学习科学的兴趣，获得研究和探究相关学科的乐趣。

用科学的方法及科学的态度关心环境、能源、卫生、健康等与现代社会有关的化学问题。

善于用辩证唯物主义思想解决实际的问题，培养科学精神与科学态度，提高科学素养。

三、教学内容和要求基础模块(一)自然科学发展的历史轨迹1、了解自然科学发展的三个阶段2、掌握近代自然科学诞生的三大发现3、掌握现代科学技术发展的趋势(二)运动和力1、了解机械运动、参考系、位移、质点、时间、重力加速度，了解静摩擦力，了解牛顿第一定律、惯性、质量，了解牛顿第三定律，了解超重和失重2、理解平均速度、瞬时速度、加速度等概念和自由落体运动规律，理解力、重力、弹力、滑动摩擦力、标量和矢量等概念，理解力的合成和分解的平行四边形定则、同一直线上矢量的合成，理解动量、冲量的概念，理解动量定律，理解物体的平衡3、掌握匀变速直线运动的公式、牛顿第二定律、共点力作用下物体的平衡条件(三)电与磁1、掌握电场和磁场的基础知识，掌握直流电路中电压、电流和电阻三者之间的关系及运算2、学会计算简单电路的电功、电功率以及导体中电流产生的热量，掌握电流的磁场和电磁感应现象3、了解直流电动机和日光灯的工作原理，掌握安全用电常识，了解电视、雷达和移动通信的基本原理，掌握数字影碟机的使用和保养4、学会运动电磁学的简单知识解释相关的自然现象和生活问题(四)光、热、声1、理解光的反射现象和折射现象以及光学仪器2、了解光的波粒二象性3、掌握热传递规律，知道雨露霜雪的形成4、认识声音的产生和传播现象(五)物质结构与能量守恒1、掌握功、功率、功和能的关系，动能、势能及其相互转换，机械能守恒定律2、理解分子的大小、质量，分子的热运动，分子间的作用力，内能3、了解原子核式结构，天然放射现象、衰变、半衰期，反射性的应用、污染和防护4、了解核反应，裂变和聚变，核电站(六)酸、碱、盐的和常见元素1、了解酸、碱、盐的初步概念，掌握酸、碱、盐的组成，命名和通性2、了解常见元素的初步知识3、了解电解质溶液的导电性，理解电解质溶液的组成和性质4、掌握微量元素和非金属材料的定义及其用途(七)有机化学部分1、了解有机化合物的概念，了解常用的食品添加剂2、掌握有机物的特性，掌握乙醇、乙酸、乙醛和乙醚的结构、性质3、熟悉同分异构现象和同分异构体，了解葡萄糖的性质、酯的水解和油脂的结构，了解氨基酸和蛋白质的性质(八)生命与自然1、了解细胞的化学成分及动、植物细胞的区别，了解新陈代谢与酶的关系，了解生物的发育过程，了解生命的调节过程，了解生物的遗传和变异，了解生命的起源，了解生物与环境的关系2、熟悉新陈代谢与能量储存的关系及生物的新陈代谢3、掌握细胞的基本结构和功能，掌握新陈代谢的基本概念及类型，掌握生殖的种类，掌握现代综合进化论的观点，掌握生物多样性保护的意义及方式(九)天体1、了解宇宙、银河系、太阳系及太阳的构造2、了解地球及其卫星3、理解并识别四季星空4、了解人类航天技术的发展选修模块㈠、人类与环境1、了解和掌握人类生存的自然环境状况2、认识和理解我国的人口政策3、深刻理解环境保护的重要意义㈡、自然资源及其利用1、了解地球上的土地资源、水资源、生物资源和矿产资源2、了解太阳能、水能和风能3、了解地球外的资源实践训练项目(一)(二)小玩具和小魔术1、2、掌握杠杆玩具、曲轴玩具、平衡玩具和电磁玩具的制作原理3、4、学会简单的化学小魔术(三)(四)幼儿科学教育活动设计1、2、了解幼儿科学教育活动所包含的具体内容3、4、理解幼儿科学教育活动对于幼儿科学教育的意义5、6、理解掌握幼儿科学教育活动设计所遵循的依据和原则，并能够在实际教学中灵活应用7、理解并掌握幼儿科学教育活动的基本方法和实际步骤，并能够在实际教学中灵活应用四、学时分配五、说明（一）、本课程教学应充分考虑中等职业学校学生的实际情况，力求理论联系实际，提高学生学习的兴趣（二）、应结合物理化学以及生物实验进行。

第一章自然的探索学习目标和要求：1、了解自然科学的过去、现在和将来的发展趋势2、知道自然科学的基本研究方法3、了解自然科学、技术、社会与教育的关系教学方法：1、以自学为主，采取通读和重点阅读相结合2、把教材和学习指导书相结合教学重点：1、近代自然科学诞生阶段的三件大事2、经典力学中牛顿最重要的成就3、19世纪的三大发现4、20世纪科技的特点5、自然科学研究的方法6、观察和实验的意义和作用7、逻辑思维和科学假说知识结构第一节、自然科学发展的历史轨迹第二节、自然科学研究的基本方法第三节、科学技术、社会与教育[第一节内容分析]一、自然科学的发展历程，古代自然科学二、近代自然科学诞生阶段的三件大事三、近代自然科学发展阶段的重大成就四、现代科技发展趋势一、自然科学发展的历史轨迹要求：1、了解自然科学发展的三个阶段2、了解古希腊的自然科学和我国古代四大发明三个阶段近代现代（一）古希腊的自然哲学自然科学与哲学融为一体（二）古代中国的四大发明、意义造纸、印刷术、指南针和火药马克思——“资产阶级发展的必要前提”二、近代自然科学诞生阶段的三件大事要求：了解以下三件大事对自然科学发展的影响1、太阳中心说向神学的挑战太阳中心说：核心内容：日心和地动的观点代表人：波兰天文学家哥白尼意大利哲学家布鲁诺意大利物理学家伽利略意义：改变了地球为中心的观点，看到了运动的相对性，向被教会奉为天经地义的地球中心观点提出了严重的挑战.2、血液循环学说对神学的打击血液循环学说：意义:沉重地打击了宗教神学有关人体的荒谬说教哈维《论心脏与血液的运动》大循环（体循环）1628年塞尔维特1553年小循环（肺循环）维萨里1543年《人体构造》心脏有四个房室3、伽利略为近代自然科学开辟道路伽利略：尊称为现代科学之父，其工作标志着自然科学成为独立的科学科学成果方面：1.用望远镜观察天体，为太阳中心学说提供证据2.发现了落体定律和抛物体的运动规律，为经典力学奠定了基础。

⾃然科学基础教案⾃然科学基础教案任课教师：伊茂明第⼀章⾃然的探索学习⽬标和要求通过本章学习，了解⾃然科学的过去、现在和将来的发展趋势；知道⾃然科学的基本研究⽅法；了解⾃然科学、技术、社会与教育的关系。

重点难点掌握观察、实验⽅法。

重点有近代⾃然科学诞⽣阶段的三件⼤事；经典⼒学中⽜顿最重要的成就；19世纪的三⼤发现等。

⼀、检查⼈数⼆、教学导⼊本课程内容按照物质的发展规律，从低级到⾼级、从简单到复杂、从⽆⽣命到有⽣命、从运⽤到改造，将理、化、⽣、地的内容综合在⼀起。

以包容性强、与⼈们的⽣活密切相关的课题，例如⾃然、地球、能量、⽣活、环境等来兼容素材，并加以定式化、组织化。

以使我们了解⾃然科学的发展简史、⾃然科学的基本原理与实际应⽤，学习⼀些⾃然科学的研究⽅法，并能动地改造环境，使之协调。

三、讲授新课本章⾸先阐述了⾃然科学发展的历史轨迹，介绍了古代和近代⾃然科学的发展，进⼀步说明现代科技发展的趋势；然后介绍了⾃然科学研究和学习的基本⽅法，主要是实验的⽅法；如何设计实验和实验结果的整理与总结；最后介绍了科学教育中⼈们关注的问题，以及科学、技术、教育与社会之间的密切关系。

第⼀节⾃然科学发展的历史轨迹通过学习了解历史上的重⼤发明、发现；著名科学家的贡献，⾃然科学的诞⽣和发展；20世纪科技发展的特点和科学技术的巨⼤作⽤。

本教材把⾃然科学的发展分为三个阶段：①古代（古代⾃然科学）；②近代（近代⾃然科学的发展）；③现代（现代科学技术的发展趋势）。

选择⼀部分重⼤的、划时代的⼈物的发明和事件写⼊教材。

1、古代⾃然科学包括古代希腊、中国、印度和阿拉伯的科学，主要选择古希腊的⾃然哲学和我国古代四⼤发明为主要内容。

1）古希腊的科学建⽴⾃然哲学：万物的本源是⽕（赫拉克利特派）；万物都由原⼦组成（原⼦论派）2）古代中国的科学技术四⼤发明：造纸、印刷术、指南针、⽕药。

2、近代⾃然科学的发展选择了⼀些对科学成果和在科学⽅⾯有伟⼤贡献的标志，从⽽标志着⾃然科学已经从⾃然哲学中分化出来，成为⼀门独⽴的科学，并继续发展分化成物理学、化学、⽣物学。

第一章自然科学知识和科学技术的起源一、人类的起源和进化1876年恩格斯《劳动在从猿到人转变过程中的作用》关于人类进化三个阶段：A攀树的猿群：原上猿、埃及猿、森林石猿B正在形成中的人：“人类的童年”，腊玛古猿、南方古猿C完全形成的人：分四个阶段（早期猿人、晚期猿人、早期智人、早期智人）直立人古人新人火的利用和人工取火中石器时代（也称“新石器时代早期”、细石器时代）的主要标志：弓箭的发明和应用新石器时代文化两个主要特征：磨光加工石器；陶瓷制造技术（原始手工业）同时有：原始农业和畜牧业、纺织工艺、建筑工艺三、原始宗教的自然观“万物有灵”观念：图腾崇拜等四、人类文明时代的来临金石并用时代、青铜时代、铁器时代农业社会文字的发明和应用：图画文字、楔形文字、象形文字、拼音字母文字等第二章古代东方的科学技术一、古埃及世界上最早的文字：图画文字埃及最早的文字：象形文字主要有：历法、几何、医学（木乃伊）、建筑艺术（金字塔）等二、古西亚（中东）苏美尔人、巴比伦人、亚述人、新巴比伦四个时期文字：楔形文字、拼音字母文字（腓尼基人、世界字母文字的开端！）数学、天文历法：太阴历（苏美尔人）、十进制、六十进制（古巴比伦）等冶铁术（苏美尔人：失腊铸造法；赫梯人：治铁术）、城市建设第一部分：复习第一章、第二章介绍第一次中东战争！第二部分：第三章《古希腊罗马的科学技术》一、古希腊：通过直觉和哲学的思辨自然哲学希腊化时代理论自然知识（定理、定律）；古罗马：技术上的重要成果。

二、自然哲学的猜测背景：奴隶社会、铁器的应用、腓尼基语言、农业、手工业、商业和海外贸易的发达。

哲学家：泰勒斯、毕达哥拉斯、苏格拉底、柏拉图、亚里士多德、阿基米德、欧几里得。

自然哲学特点：从整体上对自然现象进行直观考察三个方面的知识：自然界万物本源（古代元素论：以太）；物质结构（古代原子论）；天体系统模型（古代宇宙论：地心说）。

三、科学和经验结合的成果背景：雅典末期，自然哲学开始衰落。

自然科学•专业名词1）自然科学：是形成体系的关于自然界的知识，它是由一系列概念、假说、原理、定律所构成的知识体系，它的诞生是16～17世纪间的事。

2）复合工具：人类经过长期摸索，发明了用绑扎、粘合等方法，使以不同材料制成的几个部件组成一件工具，这就是“复合工具”，例如使石斧装上木柄，它的效能就好得多。

弓和箭是旧石器时期最有代表性的复合工具，它的出现大约在一万多年之前。

3）自然哲学：是古希腊人的聪明才智在理性思维方面的表现。

自然哲学就是研究自然界各种问题的学问。

古希腊的自然哲学丰富多彩，与后世自然科学的形成和发展有着很深的渊源关系。

4）毕达戈拉派的自然哲学：古希腊以毕达戈拉为代表的派别认为，作为万物本原的应当不是任何一种具体的物而又为万物所具有、可以准确认识的东西。

他们说这种东西就是“数”。

数不仅是万物的本原，而且决定着万物的性质和状态，万物的运动变化也都服从数。

数其实只是物的属性，毕达戈拉派把物和数的关系弄颠倒了。

5）四根说：是古希腊的恩培多克勒的哲学观点。

他认为世界万物都是由水、火、土、气这四种基本物质所构成，有如画家用几种颜色就能描绘出绚丽多彩的图画那样。

四根说也就是早期的元素说。

6）种子说：是古希腊的阿那克萨戈拉的哲学观点。

他认为构成万物的是无限小的，种类又是无限多的“种子”。

一些物由同类种子构成，另一些物则由多种类种子所构成，种子的结合与分离就是万物的变化。

实物有生有灭，而种子则是永恒的。

阿那克萨戈拉的说法比前人更进了一步。

7）原子论的自然哲学：原子论是古希腊自然哲学中的最大成就之一。

创始人是留基波，主要阐述者是德谟克利特、伊壁鸠鲁。

这个派别认为世界万物都是由原子组成，原子是肉眼看不见的物质微粒，其自身是密实的，不可分割的。

它在种类上和数量上都是无限的，永恒的运动是原子的本性，自然界中的一切变化的实质就是原子的聚散和原子的运动。

整个世界由原子和虚空构成。

古希腊原子论是现代原子学说的前身。