近代的科學和文化的歷史教案

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1.知識目標：

解析幾何學和微積分的創立;英國科學家牛頓及運動三大定律和萬有引力定律的發現;英國科學家法拉第及電磁感應原理的發展;原于-分子結構學說的確立;俄國科學家門捷列夫制定化學元素周期律;英國科學家達爾文及其生物進化論學說;法國科學家巴斯德及微生物學的創立;法國物理學家居里夫婦合作發現放射性元素鐳;美國物理學家愛因斯坦提出著名的物理學的相對論。

2.能力目標：

①在教師的幫助和指導下，學生思考：為什么近代時期被人們稱為知識革命的時代?從而培養學生以歷史唯物主義觀點分析問題的能力。

②通過列表反映近代自然科學的發展狀況，以培養學生綜合所學知識的能力。

3.情感目標：

①近代自然科學的迅速發展，是由于資本主義制度取代封建制度，促進了生產發展所引起的自然科學的發展，反過來促進了生產的發展，鞏固了資本主義制度對封建制度的勝利。

②學習近代自然科學的發展概況，結合工業革命，進一步理解科學技術是生產力的理論。

③近代時期，眾多的科學家所以能作出重大貢獻，除了客觀條件外，還由于他們的努力以及他們具備的優秀品質，如他們的勤奮刻苦、執著追求，牛頓的虛心精神，巴斯德的愛國思想等，都是他們取得成就的因素，也是值得我們青少年學習的優良品德。

教材分析

1.重要人物：

牛頓，法拉第，門捷列夫，達爾文，居里夫婦，愛因斯坦

2.重要詞語：

微積分，運動三大定律，萬有引力定律，電磁感應原理，生物進化學說，物理學的相對論

教學重點、難點

重點：牛頓對力學的貢獻和達爾文創立牛物進化學說。

難點：本課涉及的自然科學知識，如解析幾何學、微積分、運動三大定律、萬有引力定律、電磁感應原理、原子-分于結構學說、化學元素周期律、生物進化學說、物理學的相對論等。

知識結構

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[復習提問]

14世紀，一股資產階級文化的新潮流在意大利興起，這種資產階級文化運動在歷史上稱為什么?(答：文藝復興)

文藝復興是14世紀到16世紀歐洲發生巨大變化的又一標志，從此歐洲進入一個文化昌盛的時期，許多文學家、藝術家、思想家、科學家給后人留下了不朽的作品和啟示。文藝復興不僅在當時是思想文化領域里的一場偉大變革，而且成為近代文化的先驅，近代文化在它的基礎上取得長足的進步。

[導入新課]

同學們，人們通常把世界近代史分為兩大時期。第一時期從1640年到1870年，是“自由”資本主義時期;第二時期從1871年到1917年，是“自由”資本主義向帝國主義過渡和帝國主義最后形成的時期。近代第二時期的文化在第二冊世界歷史課本里闡述。本節課我們所講的是17世紀以來三四百年的科學和文化的成就，首先我們來了解自然科學革命。

(請同學閱讀課文提示)

[講授新課：]

一、數學和物理學的進展

(1)解析幾何學的創立

數學在17世紀取得了飛速的發展，使用了小數來表示分數，代數符號已經規范化。代數是進行著數量關系的研究和運算，它原來只是算術的一個組成部分。隨著計算方法的不斷改進，符號體系的被引進，使代數有可能成為一門科學。首先用字母做符號的是法國數學家維葉特。后笛卡爾改進了維葉特的符號體系。笛卡爾的方法和我們現在用的已十分接近，表明代數符號已基本實現規范化。符號的規范化，符號體系的建立，使代數發生了一次質的飛躍。

笛卡爾在數學上的又一大貢獻是創立了解析幾何學。幾何學進行著空間形式的研究，如長度、面積、體積的測量。解析幾何學的所謂“解析的”，其意義實際是“代數的”，它實現了幾何和代數的結合，即形和數的結合。

(2)微積分的發明

提問：微積分的發明者及意義。

教師特別強調：牛頓和萊布尼茨各自獨立發明了微積分。

隨著解析幾何學的建立，必然導致微積分的產生，微積分是人類思維的偉大成果之一。

如果一個物體，不受外力干擾，進行等速運動，就可以用一條直線來描述，用初等數學就可以求出它的運動速度或者所走過的路程。可是行星圍繞太陽運動的軌道是橢圓，不但運動速度每時每刻在變，而且橢圓的方向處處在變。怎樣來計算行星在無論哪個時刻的速度呢?用什么辦法來精確地描述橢圓的方向變化呢?科學家牛頓和萊布尼茨在研究笛卡爾解析幾何的基礎上找到了出路。

可以把任意時刻的速度看作是在微小的時間范圍里的速度的平均值;當這個微小的時間間隔縮到無限小的時候，就是微分的概念。一個變速的運動物體在一定時間范圍里走過的路程，可以看作是在許多微小時間間隔里所走的路的和，這就是積分的概念?？茖W家從這些基本要領出發，建立了微積分。

歐幾里得的幾何學也好，上古和中世紀的代數學也好，都是一種常量數學，微積分才是真正的變量數學。從日常生活中積累的經驗使人們習慣于常量計算，但是只要稍稍深入到事物的本質，人們遇到的就是大量的變化著的事物?，F在有了微積分這門變量數學，對變化著的事物進行精密的測量和計算就有了可能。所以，微積分的發明不僅在數學史上，而且在整個人類的認識史上都是一次巨大的飛躍，稱得上是一次“革命”。

牛頓在1665年發明了微積分，但他只是把研究結果通知了自己的一些朋友。萊布尼茨最早關于微積分的筆記寫于1673年，他在這方面的著作發表于1684年，比牛頓公開發表自己的研究成果的時間要早。于是，就引起了關于微積分的發明權的爭論，歐洲大陸的數學家們站在萊布尼茨一方，英國的數學家們站在牛頓一方，雙方劍拔弩張，甚至進行人身攻擊。在牛頓和萊布尼茨死后，經過調查證明：雙方都是在前人的基礎上獨自發明的。

(3)牛頓和力學

請同學們朗讀課文中小字部分：牛頓簡介。

再請同學看書歸納出牛頓的科學成就，教師填表格。

牛頓在科學上重大貢獻有很多，在

本課課文中主要指的是發現運動三大定律及萬有引力定律。這些定律，反映了物體機械運動的基本規律。牛頓把力學確定為完整、嚴密、系統的學科。

請同學思考：牛頓在物理學上作出重大貢獻的原因。

教師歸納：當時社會發展的需求;牛頓以前有許多科學家對力學的發展作出了貢獻;牛頓本人的天資和刻苦努力。牛頓有句名言：如果我看得遠，那是因為我站在巨人的肩上。充分表現了牛頓的謙遜精神，值得我們大家學習。

(4)電磁感應原理的發現

提問：電磁感應原理的發明者、時間及作用是什么?

法拉第是自學成才而取得巨大成就的科學家。他出生在英國一個貧困的鐵匠家庭，只上過兩年小學，十二三歲曾以送報獲得微薄收入輔助家庭，14歲當裝訂書籍的學徒。他求知欲望十分強烈，在七年的學徒期間，廢寢忘食地閱讀了許多自然科學的書籍，他勤奮好學，工作努力。法拉第由于對電磁學作出的貢獻，而成為19世紀最偉大的物理學家。

從此，人們根據電磁感應原理，制成了發電機、電動機、建造起巨大的水力和火力發電站。人們利用電能推動工廠機器運轉，利用電力為人類服務，推動了一系列新機器和新產品的研制，從而極大地改變了社會生產和人類生活各方面的面貌。電學的發展，有力地證明了科學技術是生產力。

二、化學和生物的發展

(1)原子—分子結構學說的確立

道爾頓出生在英國一個貧窮的家庭，年輕時干過農活，27歲時成為曼徹斯特新教學院的數學和自然教師。他沒有受過正規的科學教育，但他不屈不撓的勤奮自學使他對科學事業作出了巨大貢獻。1808年，他提出了近代的科學的原子論。他認為：一切物質都是由小的微粒一原子組成的;每一種物質都由自己的原子組成;化合物是由幾種不同元素的原子按固定的比例結合而成;不同的元素原子量不同。道爾頓的原子論即使以當時的標準來看也是有缺陷的，但道爾頓不愧為現代自然科學中占據重要地位的原子科學的創始人和奠基者。

1811年，阿佛加德羅在論文中提出：分子是由原子組成，分子是具有物質特性的最小單位。

原子—分子結構學說的確立，合理地解釋了很多化學現象和定律，給化學奠定了重要的理論基石。

(2)門捷列夫制定化學元素周期表

指導學生閱讀課文小字部分，說明門捷列夫的周期律引起廣泛重視的原因。

(3)達爾文的進化論

關于生物是神創造的觀點，稱為“神創論”;關于生物物種是一成不變的觀點，稱為“物種不變論”。這些都是唯心主義的錯誤觀點。但在18世紀中期以前，這些錯誤觀點的盛行有一定的客觀原因。除社會宗教原因外，生物學的發展狀況也是一個原因。

林耐(1707年-1778年)是18世紀最偉大的植物學家，他在總結前人作過試驗的基礎上，擬定了最初的生物分類學，但他認為物種是由上帝創造的。

法國學者布豐(1707年-1788年)為進化論的前驅者。他的進化觀念最初由觀察化石得到啟發。他拒絕接受上帝創世的說法，對整個自然界提出了一種發展的觀點。他把生物界與地球的歷史聯系起來，斷言有機界并不是以現有的形式被創造出來，而是有自己的發展史。

法國博物學家拉馬克(1744年-1829年)于1809年出版了著名的《動物學的哲學》一書，明確提出了生物是從低級向高級發展進化的觀點。

1859年，英國科學家達爾文的《物種起源》問世，把生物進化思想卜升到理論的高度。他在書中指出：一切生物都經歷了由低級到高級、由簡單到復雜的發展過程，生物不是不變的。他還指出，在自然界，生物物種是通過生存斗爭實現的，生存斗爭的結果是優勝劣汰。這就是以自然選擇為基礎的生物進化論學說。

達爾文進化論是19世紀牛物科學的最大成就。它是生物科學的一次理論綜合。從達爾文開始，把生物科學作為一個整體來研究，并且從發展的觀點對生物進行研究。

進化論的提出，在人類整個思想史上也是劃時代的大事。17世紀的牛頓把上帝從無生命現象的研究領域驅逐出去(雖然牛頓承認了上帝的第一性)，現在，進化論又把上帝從有生命現象的研究領域驅逐出去了。

恩格斯在1883年總結馬克思一生的貢獻時說：“正像達爾文發現有機界的發展規律一樣，馬克思發現了人類歷史的發展規律?！边@個比喻是對達爾文的最高評價。

(4)巴斯德開創微生物學

微生物學是研究微生物結構和功能的科學。巴斯德是法國化學家、微生物學家，他開創的生物學分支——微生物學，改變了外科手術的面貌，大大提高了外科手術的成功率。

三、19世紀晚期到20世紀初的科技進步

(1)發現放射現象

德國物理學家倫琴發現并深入研究了X射線，后人為紀念他，也稱倫琴射線。倫琴這一發現，成為人類探索原子內部的微觀世界的重要開始。因發現X射線，倫琴獲得1901年諾貝爾物理學獎，成為第一位獲得諾貝爾獎的物理學家。

(2)居里夫婦發現放射性元素鐳

法國物理學家皮埃爾·居里及其夫人瑪麗·居里，在法國物理學家貝克勒爾發現放射性物質鈾(1896年)以后，對放射性現象進行了深入的研究。1898年7月，他們從鈾瀝青礦中含鉍的部分發現了一種新的放射性元素，命名為“釙”(以紀念居里大人的祖國波蘭);同年12月又在含鋇的部分發現了另一種新的放射性元素“鐳”，其放射性強度要比純鈾強900倍。以后，他們又在極其惡劣和簡陋的條件下，不顧個人健康，艱苦工作了整整4年，終于在1902年從數噸鈾瀝青礦渣中提煉出微量的氯化鐳，并初步測定出鐳的原子量是225。居里夫婦由于發現放射性元素釙和鐳等重要成就，而與發現放射性鈾的貝克勒爾共同獲得1903年的諾貝爾物理學獎。

(3)愛因斯坦提出相對論

德國出生的猶太血統美國物理學家愛因斯坦，是20世紀最偉大的科學家。19世紀末，由于電磁學方面一系列的新發現、新實驗同經典物理學理論發生了矛盾，物理學出現了危機。當時老一輩物理學家都企圖用修補漏洞的辦法來維護經典理論框架。科學界中一個默默無聞的小人物愛因斯坦，卻敏銳地意識到只有對物理理論的基礎進行根本性的變革，才能解決這一危機。1905年，年僅26歲的愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》，創立了狹義相對論。1915年，愛因斯坦又創立了廣義相對論，進一步揭示了時空結構(四維時空)同物質分布的關系，指出了物質問所存在的萬有引力，是由于物質的存在和分布使時間和空間的性質不均勻(即時空彎曲)而引起的。相對論的捉出是物理學思想的一場重大革命，相對論既是原子內部的微觀物理學的基礎，也是大體物理學和宇宙學的基礎。相對論的提出，使愛因斯坦成為繼牛頓之后世界上最偉大的理論物理學家。

[課堂小結]

1.結合表格小結所學內容，鞏固新知。

2.請學生思考：牛頓和達爾文作出重大貢獻的原因是什么?兩者對比，其共同性的東西又是什么?

[課堂練習]

課后習題一、二、三。

[教法建議]

1.由于本課教材內容豐富，涉及的人名及事件較多，故教師在講授時要突出重點，詳略得當，語言準確，板書可通過列表的形式，邊講邊問邊填。

2.講授時最好以啟發式講解為主，配以簡明的表格和適當的電教手段，增強其生動性、趣味性。

3.講授本課涉及的力學、電磁學、化學、生物學的發現或成就時，要充分運用學生在其他學科中所學的知識，幫助理解，并引導他們從歷史的角度加以認識。

4.本課涉及的科學家較多，在講解過程中注意適當補充他們的成長經歷、鉆研精神、愛國思想等優秀品質，激勵學生刻苦學習，見賢思齊，有所貢獻。