《科学史》课程教学大纲

课程名称: 科学史/History of Sciences 学  时: 36
课程类别: 全校公共选修,文化素质教育课程 学  分: 2
适用专业: 全校本科各专业 开设院系: 数学系

 

目  录

Ⅰ 课程性质与教学目的
Ⅱ 课程内容、结构与要求
Ⅲ 教学进度参考表
Ⅳ 教学方法与考试方式
Ⅴ 教材与教学参考书

 

 

Ⅰ 课程性质与教学目的

    科学史课程是面向全校本科生开设的文化素质教育课程。本课程向大学生讲授科学理论的形成及其演变过程。通过本课程的学习,使学生深入了解历史上重大科学事件和科学思想发展的历程,领悟到科学的真谛,提高大学生的科学素养,激发青年学生献身科学的精神。

<返回顶端>

 

 

Ⅱ 课程内容和结构


    科学史课程由彼此独立的十八个专题讲座组成,这些专题以科学的基本问题和科学的数学化为主线,使其形成一个有机统一的整体。课程涉及数学、天文学、物理学、生命科学等学科,分为总论、古代科学、科学革命、数学、物理科学、生命科学和非线性科学及其它七个部分。

    总论:科学是什么?2课时。今日之科学,不是一般的自然知识,它是在16、17世纪以来形成的一种特定的意识形态,通过对科学方法与目的、机械论科学和非线性科学的讨论介绍科学的基本问题和科学史课程的总体思路,使学生对课程选题及授课方式有一个全面的了解。
    要求:了解数学科学、物理科学、生命科学的基本问题是什么,科学的本质是什么。

    古代科学,4课时。中国闻名遐迩的四大发明,对世界近代科学的诞生起了重要的推动作用,而近代科学的诞生,其思想来源于古希腊。两次专题以对比的形式,使学生了解两种文明下产生的科学传统差异的原因及其对后世科学发展的影响。
    要求:了解中国科学传统与古希腊科学传统的差异,产生的原因,对科学发展的影响。

    科学革命,4课时。哥白尼所发动的天文学领域的革命,是在继承了希腊学术的基础上对古典数理科学中的基本概念框架的变革,推动了近代科学的诞生,对物理学提出新的要求。正是在将天空动力学与地上物理学相结合之后,有别于希腊传统的新物理学才在伽利略和牛顿手中诞生了。
    要求:了解同心球理论与水晶球体系;伯拉图与亚里士多德的宇宙观;对托勒密地心说的质疑如何导致哥白尼日心说的创立;天上力学与地上力学怎样统一?

    数学科学,8课时。代数学是文艺复兴时期成果最突出、影响最深远的领域,拉开了近代数学的序幕。微积分的创立,被誉为人类精神的最高胜利,也为现代数学提供了重要的工具和新的研究课题。历次数学危机反映了数学家为建立牢固的数学基础不懈地努力,数学猜想为数学的发展提供了动力,数学的严密性是数学家追求的永恒主题,但是否每个数学命题都能被证明?这是现代数学要回答的问题之一。近代科学进步后很多例子表明了理性主义对直觉的怀疑与否定,科学中的理性主义正是在这样的背景下才得以确立其至高无上的地位。
    要求:了解近代数学是在怎样的条件下发展起来的;在数学发展史上为什么会产生危机,危机的消除及数学猜想的解决怎样推动了数学的发展。

    物理科学,8课时。19世纪,自然科学的各个门类相继成熟起来,形成了人类历史上空前严密和可靠的知识体系。随着人类对"物质是什么”问题认识的深入,随之而来的20世纪物理学经历了一系列革命。在物理学中出现了相对论、量子力学,取代牛顿力学成为物理世界更普适的基础理论。人类开始了向外太空的探索。
    要求:理解"物质"这一基本的物理学概念,为什么牛顿和爱因斯坦是历史上最伟大的科学家?

    生命科学,6课时。16、17世纪,近代科学革命中形成的机械自然观被大大修正,18世纪末,生物物种进化的思想已经出现,进化论的创立是作为博物生物学的最高成就,由孟德尔创立的遗传学得到了实证。20世纪生物学最重大的成就是分子生物学的诞生,它将人类认识世界的水平深入到分子层次。借助先进的物理和化学方法,分子生物学重新找到了生命现象的统一基础,并逐步提示了生命遗传和进化的奥秘。
    要求:了解达尔文进化论的主要内容,了解人类探究生命奥秘的手段和进程。

    非线性科学及其它,4课时。近代科学的显著特征是科学的数学化,但它源于自然的数学化。哥白尼的宇宙体系只因比托勒密体系有着数学上的优越性,激起了开普勒、伽利略等人为之辩护,最后导致牛顿力学的诞生。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不移的真理,混沌学的创立,将在确定论和概率论这两大科学体系之间架起桥梁,它将改变人们的自然观,成为科学史上的一次重大革命。
    要求:理解笛卡尔哲学思想的实质,了解数学工具的运用在人类探索自然、宇宙和生命过程中的作用,了解什么是确定性系统的无规行为。

<返回顶端>
  


 

Ⅲ 教学进度参考表

分 类
计划课时
课时分配
内 容
总论
2
2
科学是什么?
古代科学
4
2
中国科学
2
科学思想的起源
科学革命
4
2
哥白尼革命
2
天上人间
数学
8
2
新数学的诞生
2
数学猜想
2
真理与定理
2
数学危机
物理科学
8
2
牛顿革命
2
物质与原子
2
相对论的世界
2
黑洞与大爆炸
生命科学
6
2
达尔文与进化论
2
孟德尔与遗传学
2
DNA的故事
非线性科学及其它
4
2
科学的数学化
2
混沌与有序
考试
2
2

<返回顶端>

 

Ⅳ 教学方法与考试方式


    科学史课程采用专题讲座的形式,每次2课时,每周一次,共36课时。教学采用多媒体手段,配以大量图片和生动有趣的素材,提高学生的兴趣。
    选修本课程的学生需在开学后一周内,以院系为单位向教务处提出申请,可以在试听2次授课后决定是否选修。 考试采用书面笔试加课程小论文的方式,考试成绩由两部分统一计算,其中课程小论文要求自选感兴趣的科学问题作一篇研究论文,字数不少于2000字,成绩占30%,书面笔试在学期末安排统一考试,成绩占70%。

<返回顶端>

 

 

Ⅴ 教材与教学参考书


    科学史教材由曲安京教授主编,课程参与者每人负责相应专题的写作,图文并茂,已完成初稿,待再次试讲及修改后出版。

主要参考书目:

    1. G. E. Allen. Life Science in the Twentieth Century. Cambridge University Press, 1975. 中译本(田洺):20世纪的生命科学史,复旦大学出版社,2000
    2. E. T. Bell. Man of Mathematics. New York: 1937
;中译本(井竹君等):大数学家,台北:九章出版社,1998
    3. John L. Casti. Five Golden Rules: Great Theories of the 2oth Century Mathematics. John Wily & Sons, Inc., 1996
;中译本(叶其孝,刘宝光):20世纪数学的五大指导理论,上海教育出版社,2000
    4. I.B. Cohen. Revolution in Science, The Belknap Press of Harvard University Press, 1985;
中译本(杨爱华等):科学革命史,军事科学出版社,1992
    5. Morris R. Cohen & I. E. Drabkin. A Source Book in Greek Science, Cambridge: Harvard University Press, 1975
    6. Peter Coveney & Roger Highfield. The Arrow of Time. W.H.Allen, 1990;
中译本(江涛、向守平):时间之箭,湖南科学技术出版社,1995
    7. A. d'Abro. The Evolution of Scientific Thought. Dover Publications, 1950
    8. P. J. Davis & R. Hersh. Descartes' Dream: The World According to Mathematics. San Diego: Harcourt Brace Jovanovich, 1986
;中译本(常庚哲,周炳兰):笛卡尔之梦,九章出版社,1996
    9. Richard Feynman. The Meaning of It All.
中译本(张增一):费恩曼演讲录,上海科技出版社,2001
     10. Gottlob Frege. Die Grundlagen Edr Arithmetik. Hamburg: Felix Meiner VerlagGmbH, 1988;
中译本(王路):算术基础,北京:商务印书馆,2001
    11. Lars Garding. Encounter with Mathematics. Springer-Verlag, 1977
;中译本(胡作玄):数学概观,北京:科学出版社,1984
    12. Charles C. Gillispie. Dictionary of Scientific Biography. v. 1-15. CharlesScribner's Sons, 1970-1978
    13. Kurt Godel. Collected Works V. I. Oxford University Press, 1986
    14. P.M. Harman. Energy, Force, and Matter: The Concertual Development of NineteenthCentury Physics. Cambridge University Press, 1982;
中译本(龚少明):19世纪物理学概念的发展,复旦大学出版社,2000
    15. S. T. Hawking. A Brief History of Time. London: Bantam Books, 1988;
中译本(许明贤、吴忠超译:时间简史,湖南教育出版社,1996
    16. David Hilbert. Grundlagen der Geometrie, B. G. Teubner Stuttgart, 1977
; 中译本(江泽涵、朱鼎勋):几何基础(上册),北京:科学出版社,1987
    17. Paul Hoffman. Archimedes' Revenge. Ballantine Books
;中译本(尘土等):阿基米德的报复,中国对外翻译出版公司,1994
    18. Morris Kline. Mathematics: The Lose of Certainty. Oxford University Press, 1980;
中译本(李宏魁):数学:确定性的丧失,湖南科学技术出版社,1997
    19. Morris Kline. Mathematics in Western Culture. Penguin Books, 1989;
中译本(张祖贵):西方文化中的数学,台北:九章出版社,1995
    20. Thomas S. Kuhn. The Structure of Scientific Revolutions. The University of Chicago Press, 1996
    21. Derek J. de Solla Price. Science Since Babylun. Yale University Press, 1975;
中译本(任元彪):巴比伦以来的科学,河北科学技术出版社,2002
    22. Bertrand Russell. The Problems of Philosophy. Oxford University Press, 1978
;中译本(何兆武):哲学问题,北京:商务印书馆,2000
    23. Kip S. Thorne. Black Holes and Time Warps. New York: W.W. Norton & Company, 1994;
中译本(李泳):黑洞与时间弯曲,长沙:湖南科学技术出版社,2002
    24. Lois N. Magner. A History of the Life Sciences.
中译本(李难等):生命科学史,天津:百花文艺出版社,2002
    25. Hao Wang
王浩. Reflections on Kurt Godel. Cambridge: The MIT Press, 1991; 中译本(康宏逵):哥德尔,上海世纪出版发行集团,2002
    26. V. F. Weisskopf. Physics in the Twentieth Century. The MIT Press, 1972;
中译本(杨福家等):20世纪物理学,科学出版社,1979
    27. R. S. Westfall. The Construction of Modern Science Mechanisms and Mechanics. Cambridge University Press, 1977;
中译本(彭万华):近代科学的建构,复旦大学出版社,2000
    28. Abraham Wolf. A History of Science, Technology, and Philosophy in the 18th Century. London: George Allen & Unwin Ltd., 1952;
中译本(周昌忠等):18世纪科学技术和哲学史,北京:商务印书馆,1985
    29. Abraham Wolf. A History of Science, Technology, and Philosophy in the 16th & 17th Centuries. London: George Allen & Unwin Ltd., 1935;
中译本(周昌忠等):1617世纪科学技术和哲学史,北京:商务印书馆,1997
    30. B. L. van der Waerden. Sources of Quantum Mechanics. Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1967
    31. B. L. van der Waerden. A History of Algebra. Springer-Verlag, 1985
    32. Max von Laue. Geschichte der Physik. Athenaum-Verlag Bohn, 1950;
中译本(范岱年、戴念祖):物理学史,商务印书馆,1978
    33. John von Neumann. Theory of Games and Economic Behavior. Princeton University Press, 1953
    34. C. F. von Weizsacker. The Relevance of Science. London: Collins Clear-Type Press, 1964
    35.
胡作玄. 第三次数学危机,成都:四川人民出版社,1984
    36.
胡作玄. 三百五十年历程,济南:山东教育出版社,1996
    37.
李文林,数学史教程,高等教育出版社,2000
    38.
李文林等编译. 一个数学家的辩白(G. H. Hardy),南京:江苏教育出版社,1996
    39.
林东岱,李文林,虞言林等编. 数学与数学机械化,济南:山东教育出版社,2001
    40.
路甬祥. 百年科技话创新,武汉:湖北教育出版社,2001
    41.
吴文俊. 吴文俊论数学机械化,济南:山东教育出版社,1995

<返回顶端>



版权所有:西北大学数学与科学史研究中心
Copyright© 2004.