本書系統(tǒng)介紹了自然科學(xué)技術(shù)的主要領(lǐng)域和前沿動(dòng)態(tài),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)以及交叉學(xué)科等方面的知識,還介紹了航空航天技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、現(xiàn)代生物技術(shù)、電子信息技術(shù)、海洋技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)。通過本書的學(xué)習(xí),讀者可以全面了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的整體面貌和發(fā)展趨勢。本書是以互聯(lián)網(wǎng) 思維打造的新型融媒體教材(紙質(zhì)教材 數(shù)字資源),也是課程思政建設(shè)創(chuàng)新教材。針對書中的重點(diǎn)、難點(diǎn),全書制作了30余個(gè)微課小視頻,以二維碼形式呈現(xiàn)。
一、引言
黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展第一動(dòng)力的核心地位,并將科技自立自強(qiáng)視為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。這體現(xiàn)了黨對科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的深刻洞察與堅(jiān)定決心。首先,報(bào)告指出要加強(qiáng)原創(chuàng)性、顛覆性技術(shù)研發(fā),提升核心競爭力。其次,報(bào)告明確要推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研深度融合,完善科技創(chuàng)新體系。最后,報(bào)告提出加強(qiáng)國際科技合作,積極參與全球創(chuàng)新治理。在這樣的背景下,《探索科技之路》這本書應(yīng)運(yùn)而生,旨在為廣大學(xué)子提供一個(gè)了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的窗口,幫助他們把握科技發(fā)展的脈搏,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng),提高創(chuàng)新能力。在這本書的編寫過程中,我們堅(jiān)持以國家職業(yè)教育相關(guān)政策和教學(xué)標(biāo)準(zhǔn),以及高職教育的特點(diǎn)和學(xué)生需求為依據(jù)。在政策層面上,本書遵循國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案,落實(shí)立德樹人的根本任務(wù),以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心,推進(jìn)職業(yè)教育現(xiàn)代化。在教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)方面,本書參照相關(guān)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和課程標(biāo)準(zhǔn),確保教材內(nèi)容符合高職教育培養(yǎng)目標(biāo)和課程要求。本書適合作為高職院校各專業(yè)通識類課程教材使用,同時(shí)也可以作為師范類學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課教材使用。
二、內(nèi)容概述
本書系統(tǒng)介紹了自然科學(xué)技術(shù)的主要領(lǐng)域和前沿動(dòng)態(tài),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)以及交叉學(xué)科等方面的知識,還介紹了航空航天技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、現(xiàn)代生物技術(shù)、電子信息技術(shù)、海洋技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)。通過對本書的學(xué)習(xí),讀者可以全面了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的整體面貌和發(fā)展趨勢。
本書配有豐富的教學(xué)資源,相關(guān)配套資源可以通過掃描二維碼查看,也可以向出版社索取,郵箱press@bjtueducn。
三、教材特點(diǎn)
在撰寫過程中,本書力求做到以下幾點(diǎn)。
1 注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。在介紹科學(xué)技術(shù)的基本概念、原理及方法時(shí),本書緊密結(jié)合實(shí)例,力求使抽象的理論知識變得生動(dòng)具體,便于讀者理解和掌握。同時(shí),本書還將列舉了大量的實(shí)際案例,以幫助讀者了解科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用及價(jià)值。
2 強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的交叉融合。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越依賴于多學(xué)科知識的交叉與融合。因此,在介紹各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的基本知識時(shí),本書注重揭示不同學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系,力求使讀者能夠從更廣闊的視角去認(rèn)識和把握科學(xué)技術(shù)的整體發(fā)展態(tài)勢。
3 關(guān)注科學(xué)技術(shù)的社會影響?茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展不僅改變了人類的生產(chǎn)方式和生活方式,也深刻影響了人類的思想觀念和價(jià)值取向。本書緊密結(jié)合社會現(xiàn)實(shí),探討科學(xué)技術(shù)對人類社會的影響和作用,以期引導(dǎo)讀者樹立正確的科技價(jià)值觀,關(guān)注科技發(fā)展中的倫理、道德及社會責(zé)任問題。
4 培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的核心動(dòng)力。本書注重啟發(fā)讀者的創(chuàng)新意識,培養(yǎng)讀者的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,鼓勵(lì)讀者在學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)的過程中勇于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新,努力為科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)自己的智慧和力量。
總之,本書旨在引領(lǐng)讀者走進(jìn)科技世界、領(lǐng)略科技魅力、感受科技力量。我們相信,在本書的引導(dǎo)下,讀者將能夠全面認(rèn)識和深入理解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢、學(xué)科體系、理論基礎(chǔ)、應(yīng)用實(shí)踐等方面的內(nèi)容,并在此基礎(chǔ)上為自身的學(xué)術(shù)研究和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們期待著與讀者共同探索科技的奧秘,共同創(chuàng)造科技的美好未來。
四、方法與建議
為了使讀者更好地學(xué)習(xí)和理解本書,我們建議采用以下方法。
1 系統(tǒng)學(xué)習(xí):按照章節(jié)順序,逐步深入學(xué)習(xí)。
2 實(shí)踐應(yīng)用:結(jié)合實(shí)際,將所學(xué)知識應(yīng)用于生活和工作中。
3拓展閱讀:閱讀相關(guān)文獻(xiàn)和資料,加深對科技知識的理解。
五、學(xué)術(shù)規(guī)范
在本書的編寫過程中,我們遵循了學(xué)術(shù)規(guī)范,引用了大量權(quán)威的學(xué)術(shù)資料,確保了內(nèi)容的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí),我們也尊重他人的知識產(chǎn)權(quán),對所引用的內(nèi)容進(jìn)行了合理的標(biāo)注。
六、致謝
本書由劉軍根、陳年根、羅凌欣擔(dān)任主編,徐溪、羅嬌、曾嶠擔(dān)任副主編。劉軍根負(fù)責(zé)第一章第一節(jié)、第二節(jié),第二章第三節(jié)、第八節(jié),第三章第三節(jié)、第五節(jié)共計(jì)10萬字內(nèi)容的編寫工作;陳年根負(fù)責(zé)第二章第六節(jié)、第七節(jié),第三章第一節(jié)共計(jì)5萬字內(nèi)容的編寫工作;羅凌欣負(fù)責(zé)第二章第二節(jié)、第四節(jié),第三章第四節(jié)共計(jì)4萬字內(nèi)容的編寫工作;剩余章節(jié)內(nèi)容由其他人員編寫。后期審稿工作由劉軍根完成。
在本書的編寫過程中,得到了許多專家、學(xué)者和熱心讀者的支持與幫助。在此,我們表示衷心的感謝!同時(shí),也感謝出版社對本書出版的支持。
由于編者水平有限,書中錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免,歡迎廣大讀者批評指正。
編者
2024年7月
第一章 緒論 001
第一節(jié) 科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系 001
情景導(dǎo)入 001
學(xué)習(xí)任務(wù) 001
章節(jié)內(nèi)容 001
一、科學(xué)與技術(shù)的定義 001
二、科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系 002
三、科學(xué)與技術(shù)的區(qū)別 004
四、科學(xué)與技術(shù)的未來發(fā)展 007
第二節(jié) 科學(xué)方法論 009
情景導(dǎo)入 009
學(xué)習(xí)任務(wù) 009
章節(jié)內(nèi)容 010
一、觀察法 010
二、實(shí)驗(yàn)法 012
三、演繹法 013
四、歸納法 014
五、調(diào)查法 016
第三節(jié) 未來高新技術(shù) 019
情景導(dǎo)入 019
學(xué)習(xí)任務(wù) 019
章節(jié)內(nèi)容 020
一、高新技術(shù)概述 020
二、未來展望 022
三、高新技術(shù)的影響和展望 026
第二章 科學(xué)的發(fā)展歷程 029
第一節(jié) 從萬物皆數(shù)到現(xiàn)代數(shù)學(xué) 029
情景導(dǎo)入 029
學(xué)習(xí)任務(wù) 029
章節(jié)內(nèi)容 029
一、數(shù)學(xué)萌芽時(shí)期基本數(shù)學(xué)概念時(shí)期 029
二、初等數(shù)學(xué)時(shí)期常量數(shù)學(xué)時(shí)期 033
三、近代數(shù)學(xué)時(shí)期變量數(shù)學(xué)時(shí)期 039
四、現(xiàn)代數(shù)學(xué)時(shí)期計(jì)算機(jī)應(yīng)用時(shí)期 040
第二節(jié) 物理學(xué)的發(fā)展歷程 045
情景導(dǎo)入 045
學(xué)習(xí)任務(wù) 045
章節(jié)內(nèi)容 045
一、古代物理學(xué)時(shí)期 045
二、近代物理學(xué)時(shí)期 046
三、現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期 049
第三節(jié) 從煉金術(shù)到現(xiàn)代化學(xué) 053
情景導(dǎo)入 053
學(xué)習(xí)任務(wù) 054
章節(jié)內(nèi)容 054
一、化學(xué)的萌芽時(shí)期 054
二、金丹術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)時(shí)期 056
三、燃素化學(xué)時(shí)期 059
四、定量化學(xué)時(shí)期,即近代化學(xué)時(shí)期 060
五、現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期 063
第四節(jié) 從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 065
情景導(dǎo)入 065
學(xué)習(xí)任務(wù) 065
章節(jié)內(nèi)容 066
一、描述性生物學(xué)階段 066
二、分子生物學(xué)階段 069
三、生物學(xué)和現(xiàn)代生活的關(guān)系 070
第五節(jié) 從巫術(shù)到現(xiàn)代醫(yī)學(xué) 073
情景導(dǎo)入 073
學(xué)習(xí)任務(wù) 073
章節(jié)內(nèi)容 073
一、早期傳統(tǒng)醫(yī)學(xué) 073
二、科學(xué)醫(yī)學(xué)的興起 076
三、工業(yè)時(shí)代的醫(yī)學(xué) 079
四、現(xiàn)代醫(yī)學(xué) 080
五、醫(yī)學(xué)未來 080
六、醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn) 081
第六節(jié) 天文學(xué)的發(fā)展歷程 082
情景導(dǎo)入 082
學(xué)習(xí)任務(wù) 083
章節(jié)內(nèi)容 083
一、天文學(xué)的萌芽時(shí)期 083
二、中世紀(jì)的日地中心之爭 085
三、1819世紀(jì)天文學(xué)的蓬勃發(fā)展 088
四、20世紀(jì)天文學(xué)的黃金時(shí)期 089
五、現(xiàn)代天文學(xué) 092
第七節(jié) 從商路圖到現(xiàn)代地理學(xué) 093
情景導(dǎo)入 093
學(xué)習(xí)任務(wù) 094
章節(jié)內(nèi)容 094
一、地理知識的萌芽階段 094
二、地理知識和資料積累階段 096
三、科學(xué)地理學(xué)的形成階段 099
四、現(xiàn)代地理學(xué)大發(fā)展廣泛應(yīng)用階段 101
第八節(jié) 從ENIAC的誕生到人工智能的崛起 103
情景導(dǎo)入 103
學(xué)習(xí)任務(wù) 104
章節(jié)內(nèi)容 104
一、計(jì)算機(jī)算法和基礎(chǔ)理論的發(fā)展 104
二、計(jì)算機(jī)科學(xué)的孕育:圖靈的理論基礎(chǔ)與圖靈機(jī)的設(shè)想 105
三、計(jì)算工具的演變:從算盤到機(jī)械計(jì)算器 106
四、通用電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史 107
五、計(jì)算機(jī)科學(xué)的未來展望 112
第三章 現(xiàn)代高新技術(shù)概述 115
第一節(jié) 航天技術(shù) 115
情景導(dǎo)入 115
學(xué)習(xí)任務(wù) 115
章節(jié)內(nèi)容 115
一、航天技術(shù) 116
二、太空及其資源 116
三、航天技術(shù)應(yīng)用 118
四、中國航天技術(shù) 119
第二節(jié) 新能源技術(shù)和可再生能源技術(shù) 122
情景導(dǎo)入 122
學(xué)習(xí)任務(wù) 122
章節(jié)內(nèi)容 122
一、核能技術(shù) 123
二、太陽能技術(shù) 125
三、氫能技術(shù) 128
四、生物質(zhì)能利用技術(shù) 130
第三節(jié) 新材料技術(shù) 132
情景導(dǎo)入 132
學(xué)習(xí)任務(wù) 132
章節(jié)內(nèi)容 133
一、金屬材料 133
二、無機(jī)非金屬材料 137
三、有機(jī)高分子材料 140
四、小結(jié)與展望 145
第四節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù) 146
情景導(dǎo)入 146
學(xué)習(xí)任務(wù) 146
章節(jié)內(nèi)容 147
一、基因工程 147
二、克隆技術(shù) 150
三、生態(tài)工程 152
四、小結(jié)與展望 153
第五節(jié) 電子信息技術(shù) 154
情景導(dǎo)入 154
學(xué)習(xí)任務(wù) 154
章節(jié)內(nèi)容 155
一、微電子技術(shù) 155
二、通信技術(shù) 157
三、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 160
四、小結(jié)與展望 163
第六節(jié) 海洋技術(shù) 164
情景導(dǎo)入 164
學(xué)習(xí)任務(wù) 165
章節(jié)內(nèi)容 165
一、海洋資源開發(fā)技術(shù) 165
二、海洋生物技術(shù) 168
三、海洋環(huán)境保護(hù)技術(shù) 170
四、小結(jié)與展望 173
參考文獻(xiàn) 175