当代科学技术的新发展及其教师综合素质读本

（一）基本定义

（略）

（二）要点理解

1945 年7 月，世界上第一颗原子弹爆炸成功。同年底，世界上第一台电子计算机问世。这两项伟大成就，标志着当代科学技术的产生。1945 年，宇宙射线正式成为研究对象，拉开了天体物理学的序幕。1948 年，宇宙大爆炸理论的提出，标志着当代宇宙学开始形成。

1.当代物质科学的发展

在20 世纪初，物理学革命中诞生的相对论、量子力学对物理学的发展影响深刻。从20 世纪30 年代起，物理学家借助新的科学实验手段，将相对论、量子力学的理论和方法运用于物质深层结构的研究，并不断向更广阔的领域开拓，创立了原子核物理、基本粒子物理、凝聚态物理等分支学科。

（1）原子核物理和基本粒子物理的进展。

在原子核物理学和基本粒子物理学形成的初期，二者是密切联系、交织在一起的。20世纪三四十年代，它们才逐步发展成彼此独立的学科。1945 年7 月，世界上第一颗原子弹爆炸成功，标志着核物理进入了一个新的时期。1952 年l1 月1 日，美国在马绍尔群岛爆炸了第一颗氢弹。这颗氢弹的爆炸成功，是当代核物理取得的又一重大成就。

1947 年，科学家已经认识了14 种基本粒子，有光子、轻子、重子（包括中子、质子和预言中的反中子、反质子）。

1935 年，日本物理学家汤川秀树提出了“交换粒子”的概念，作为新相互作用理论的基本概念。华裔物理学家李政道、杨振宁于1956 年提出了弱相互作用下的宇称不守恒，大大深化了人们对微观世界的认识。不久之后，华裔物理学家吴健雄以实验证实了这一理论。李政道和杨振宁因这一成就于1957 年获得诺贝尔物理学奖。这是华人第一次获诺贝尔奖。

（2）超导物理学和纳米技术的发展。

1911 年，荷兰的昂纳斯（1853—1926）首次发现了当温度降至4.2k时水银电阻突然消失的超导现象。1957 年，巴丁、库柏和施里弗共同提出了超导电性的微观理论，即著名的“BCS 理论”。1972 年，巴丁等三人共同荣获诺贝尔物理学奖。1990 年，日本日立研究所超导中心发现了钒系高温超导材料，其临界温度达132k，并更新了铜系超导理论。中国科学院物理所于1990 年9 月研制出高温超导薄膜，达到世界先进水平。

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学和现代技术结合的产物。

（3）化学元素的新发现。

1945 年，元素周期表中1—92 号元素已被发现。1940 年、1945 年制取了两种超铀元素镎和钚。到1961 年，93—103 号超铀元素也被合成和鉴定出来。

（4）无机化学和有机化学的新发展。

作为传统学科的无机化学，近40 年来获得蓬勃发展，有人称之为“无机化学的复兴”。在无机化学中取得显著成就的领域有无机固体化学、金属无机化学、生物无机化学等。20 世纪40 年代，由于仪器分析方法逐步取代经典分析方法以及物理学、电子学向分析化学渗透，化学分析的灵敏度、准确度和分析速度大大提高。分析化学也有了显著的发展，同时有机化学在理论和实践方面都有很大发展。

2.当代生命科学和生物技术的发展

（1）DNA双螺旋分子结构。

1951 年，沃森与克里克开始了现代生物学史上最为有效的合作。经过他们的努力，终于在1953 年2 月建立起DNA双螺旋结构的分子模型。

（2）基因工程和克隆技术。(www.xing528.com)

基因工程是在分子生物学的基础上于20 世纪70 年代初建立的。1973 年，美国的科恩和博耶等人把两个不同的质粒拼接在一起，组合成一个嵌合质粒，导入大肠杆菌。结果发现，这种嵌合质粒能够在其中复制并表达双亲质粒的遗传信息，这是DNA重组技术的第一个成功事例。

克隆是复制或拷贝，是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组后代的过程。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。

3.信息技术的发展

1946 年2 月15 日，美国宾夕法尼亚大学的科学家建造了世界上第一台电子计算机，标志着电脑时代的开始。1964 年，美国IBM公司成功研制世界上第一个采用集成电路的第三代计算机。同年，美国贝尔公司推出电视电话。1969 年，美国五角大楼首创因特网。1971 年，世界上第一个通用微处理器问世，被称为第一代微处理器，第一台微型电子计算机诞生。1973 年，世界上第一个光纤通信实验系统在美国贝尔实验室建成，为信息高速公路奠定了基石。1984 年，美国苹果公司推出世界上第一台多媒体电脑。1991 年，建立在因特网基础上的环球网（万维网）正式露面，从此以后，因特网以惊人的速度在全球范围内发展，人类进入信息时代。无线移动通信的蓬勃发展，是当代通信技术的又一重要成就。世界上第一个商用蜂窝移动电话系统是1979 年12 月在日本东京建立的。之后第二代移动电话风靡全球十几年，即2G（2nd-generation）。2G只具有通话和手机短信功能及简单的数据传输。第三代移动通信技术3G已经广泛使用，3G是支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。现在第四代移动通信技术很快进入了我们的生活，4G通信提高了蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，4G通信具有更快的无线通信速度，还具有网络频谱更宽、智能性更高、兼容性高等优点。

4.新能源技术的发展

（1）核能。

1954 年，苏联建成了世界上第一座核电站。40 年来，核电站具有独特的优势，至今发展势头不减。到1989 年底，全世界共有452 座核电站在运转，发电量占世界发电总量的17%。目前，核能的开发呈现出国际合作共同发展利用的趋势，截至2013 年4 月，仅中广核总装机容量达721 万千瓦，占中国大陆的53%。

（2）其他能源技术。

除了原子能技术外，太阳能、海洋能、生物能、风能等可再生能源技术在当代也有很大发展。世界上第一座太阳能热电站是法国的奥德约太阳能热电站。1953 年，美国贝尔电话公司研制出世界上第一个硅太阳能电池。1958 年，美国就用太阳能电池为“先锋1 号”卫星供电。1984 年，中国试制成功了太阳能汽车——“太阳号”。1981 年，世界上第一架完全用太阳能电池作动力的飞机“太阳挑战者”号已试飞成功。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24 万千瓦，已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000千瓦。截至2009 年底，风力发电全球累计已达1.59 亿千瓦，中国为2610 万千瓦，位列全球第二。生物质能发电，中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气，年生产生物质燃气2000 万立方米。

（三）考点拓展与学法指导

（略）

（四）疑点、误点知识点辨析

（略）

（五）典型考题/例题

【例】下列选项中，由美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明的是（　　）。

A.天文望远镜

B.互联网

C.电子计算机

D.电话

【答案与解析】D。解析略。