2021年新蘇教版科學六年級上冊教材分析第五單元 科技改變生活一、單元設計意圖1.本單元主題的提出本單元旨在通過引導學生研究科技發展和人類生活之間的關系，讓學生意識到發展中的科學技術改變、塑形人類生活的現象，幫助學生認識“物質是變化的”這一科學思想。自人類誕生以來，技術就相伴而生，并隨著人類的發展而發展。各種各樣的科學技術產品也在不斷反作用于人類社會，對人類的生產、生活產生巨大的影響。學生通過閱讀、討論、比較各種科學技術產品和手段，回憶生活中接觸到的各種科技產品，比較過去的生活和現在的生活，能夠識別生活中的能源科技、通訊技術、建筑技術、制造技術、生化技術、交通技術的各類技術產品對自己的影響。通過了解農業科技、建筑科技和工業科技這三個領域中最重要技術產品的誕生及推廣，知道技術產品是如何改變人類社會面貌的過程。這些技術產品在生活中的存在往往是習以為常和見怪不怪的，如混凝土、電動機等，然而正是這種技術產品的普及也意味著技術產品對人類社會生活的改變是一種徹底的改變。這些活動將進一步拓展和結構化學生的科學技術知識，拓展對科學技術的認知。2.本單元對課程標準的落實(1)本單元通過一系列閱讀、整理、觀察、制作、對比實驗等活動，落實課程標準高年段的課程目標。科學知識：了解技術是人們改造周圍環境的方法，是人類能力的延伸，工程是依據科學原理設計和制造物品、解決技術應用的難題、創造豐富多彩的人工世界的一系列活動；了解科學技術推動著人類社會的發展和文明進程。科學探究：能基于所學知識，從事物的結構功能、變化及相互關系等角度提出可探究的科學問題，提出有針對性的假設，并能說明假設的依據。通過觀察、實驗、查閱資料、調查、案例分析等方式獲取事物的信息。用科學語言、概念圖、統計圖表等方式記錄整理信息，運用分析、比較、推理、概括等方法得出探究結論。采用不同的表述方式，如科學小論文、卡片、調查報告等方式，呈現探究的過程與結論。科學態度表現出對事物的結構、功能、變化及相互關系進行科學探究的興趣；在尊重證據的前提下，堅持正確的觀點；從不同視角提出研究思路，采用新的方法利用新的材料，完成探究、設計與制作培養創新精神。能接受別人的批評意見，反思、調整自己的探究；在進行多人合作時，愿意溝通交流，綜合考慮小組各成員的意見，形成集體的觀點。科學、技術、社會與環境了解科學技術可以減少自然災害對人類生活的影響；了解在科學研究與技術應用中必須考慮倫理和道德的價值取向。了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。認識到人類、動植物、環境的相互影響和相互依存關系，了解地球上的資源是有限的，人類活動會對環境產生正面和負面的影響，自覺采取行動，保護環境。(2)本單元學習內容基于課程標準課程內容中“技術與工程領域”的高年段學習內容16.2要求：學習內容16.2：“人們為了使生產生活更加便利、快捷、舒適，創造了豐富多彩的人工世界”這個主要概念。學習內容16.2要求學生理解：“工程和技術產品改變了人們的生產和生活”。其中對高年級的要求是：“知道重大的發明和技術會給人類社會發展帶來的深遠影響和變化。”根據上述內容，結合科學探究和科學態度中對高年級的要求，編制了本單元內容。3.本單元在整套教材中的位置本單元在整套教材中與其他單元的關系，如下圖所示：4.本單元次級主題的構成及邏輯關系本單元由四個次級主題組成：影響人類文明的里程碑人造肥料和現代農業鋼筋混凝土和現代建筑業和電動機和現代工業，這四個次級主題為總分關系，第一課概述很多技術產品對人類文明的進程產生了重要的影響。第二、三、四課分別從農業、工業和建筑業這三個方面敘述重要的發明對人類生產、生活的改變和影響。四個次級主題從兩個不同的范圍引導兒童認識存在于他們身邊的科技產品和這些科技產品所產生的影響，引導學生從較長的時間來考察技術的更新迭代對人類生產生活所產生的影響。第一課側重于總括重大科技發明創造對人類文明進程的影響，引導學生輪子的產生、火的使用，蒸汽機的發明和推廣以及互聯網的普及等不同的維度來描述重要的科技發明對人類生活所產生的影響。第二課側重于農業科技，從人造肥料入手對比傳統農業生產和現代大棚農作物勞作方式的不同，閱讀化肥的產生及無土栽培技術的推廣等，通過對化肥對農作物的影響，以及無土栽培活動的體驗，意識到科技對農業的改變。第三課則側重建筑業。通過對鋼筋混凝土的觀察和描述，了解古代建筑物和現代建筑物的不同，隨著材料科學的技術革新，人們在建筑領域中所取得的巨大成就，了解此項技術的發明對人類居住環境和生活質量的提高。第四課側重于工業，主要是指第二次工業革命中涌現出了的電動機。調查了解生活中常見的各種類型的電動機，以此建立電動機和生活的密切關系。這三課內容總體上是總分的結構關系，每課訓練的側重點各有不同，第一課側重于制作知識卡片，能夠從大量信息中尋找關鍵要素；第二課側重農業生化科技的發明對農業生產的影響；第三課側重于建筑材料的創新，由于材料的變革，解決了人類的住宅難題；第四課側重于工業產品，以電動機為例，體會一項關鍵技術的發明，會應用在生活的方方面面。二、單元學習目標通過閱讀、討論、檢索資料、制作知識卡片等活動，了解科技產品對人類生活所產生的深遠影響。通過資料檢索、對比實驗、栽培種植等活動，體會非自然狀態下的農業生產，知道化肥的重要性，會配置液體肥料。通過模擬制作、對比檢測、閱讀調查等活動，意識到鋼筋混凝土這種特殊材料對現代建筑業所起的作用。通過調查、制作等活動，意識到電動機作為現代工業的核心產品的廣泛使用。三、單元活動框架四、課時建議序號課題課時15影響人類文明進程的里程碑116人造肥料和現代農業117鋼筋混凝土和現代建筑業118電動機和現代工業1總課時4五、分課分析15.影響人類文明的里程碑1.教學內容本課按照由學生認知的邏輯順序逐漸深入地安排了三部分內容。第一部分是一個討論活動，主要是調用學生的前概念，選出自己認為對社會發展具有深遠影響的“里程碑式”的產品，所謂“深遠影響”就是波及領域廣泛，涉及的人眾多，傳播的時間久遠，對人類以往的行為改變是革命性的。教材首先列舉了輪子、蒸汽機和互聯網這三項對人類文明影響巨大的技術產品，其次就列出了印刷機、汽車、紙、電話、飛機、化肥、青霉素這幾種產品，讓學生從中挑選，并說明理由；最后是比較兩份不一樣的評選重大發明的目錄，由此發現雖然評選的標準不一樣，但是有的項目是人類目前公認的偉大發明。第二部分是一個動手和動腦兼而有之的活動，通過制作“它是如何改變世界的”科技產品卡片，讓學生意識到某一產品對社會所產生的廣泛的影響，通過具體的制作和寫作，讓學生深入某一產品，了解它的作用和意義。第三部分是閱讀活動，通過三個人類社會進程中的重要節點火的發明和使用、蒸汽機的發明和利用以及計算機和互聯網的推廣，來闡述影響人類文明的里程碑。2.教學目標意識到各種產品具有一定的技術性質；意識到有的科技產品對社會發展具有深遠影響；會制作“科技改變世界”的知識卡片；知道火的使用、蒸汽機的發明以及計算機和互聯網的推廣對世界而改變巨大。3.重點與難點重點：選擇對世界產生深遠影響的科技產品。難點：如何界定“里程碑式的深遠影響”。4.教學準備各種技術產品的圖片和視頻，記錄用的紙和筆。16.人造肥料和現代農業1.教學內容農業對人們的生活的影響表現在方方面面，是人類在地球上生存的基礎。原始人類的生活方式主要是采摘狩獵，隨著技術的發展，人類逐漸學會了種植與飼養，農業誕生了。于是人類就開始定居，由此慢慢演變成村莊、城市和古代文明。在這個過程中，農業起了決定性的作用。隨著人口的增多，人類對糧食的需求不斷增加。最初，人們不斷擴充耕地面積，后來人們又追求單位面積的產量，再后來人類追求高效育種和精準澆灌與綜合利用水土肥氣光，農業科技在不斷發展變化。本課內容分為四部分，第一部通過比較傳統農業和現代農業的不同，比較傳統農業和現代農業環境、條件、人員有什么不同，比較有土栽培和無土栽培有什么不同。第二部分具體著眼于了解肥料對農作物的影響，通過閱讀資料和實際操作比較豆苗的生長情況來完成。第三部分是一個拓展活動，組織學生利用家庭的陽臺，運用無土栽培的方式，栽種一株植物。2.教學目標知道無土栽培和傳統栽培的不同。了解無土栽培是一種不用天然土壤而采用含有植物生長發育必需元素的營養液來提供營養，使植物正常完成整個生命周期的栽培技術。做豆苗生長的對比實驗，意識到肥料對農作物的作用，知道植物會從土壤中吸收液體肥料。會培養營養液，會用無土栽培的方式種植一株植物，并進行日常管理。3.重點與難點重點：知道肥料對于農作物的意義。難點：此類對比實驗其效果難于掌握，需要一定的時間跨度，也需要嚴格控制對比條件，對于小學生來說有點難度。雖然是六年級的學生，但是終究做這一類實驗有點兒難。4.教學準備高濃度營養液一份，燒杯、量筒等，陽臺無土栽培材料每組一套。17.鋼筋混凝土和現代建筑業1.教學內容鋼筋混凝土的出現是現代建筑材料的一次大的飛躍，直接影響到現代建筑的發展，主要是造價低廉，混凝土抗壓能力很強，加入了鋼筋彌補了其抗彎抗拉的弱點，其性價比之高，施工方便都使之成為了現代建筑的首選材料。本課有四個內容。第一個內容是比較古代建筑和現代建筑的不同，通過比較意識到鋼筋混凝土這種材料對于高層建筑的出現的意義和價值。第二個活動是觀察，通過通過觀察混凝土塊和鋼筋混泥土，了解混凝土的組成，由此比較鋼筋混凝土和混凝土的不同。第三個內容是閱模擬制作普通混凝土和鋼筋混凝土，作對比測試，了解這兩者的抗壓性能塑形等方面的不同，體會鋼筋在其中的作用。第四個活動是調查和閱讀，通過調查了解混凝土在現代建筑業中的廣泛使用。通過閱讀了解鋼筋混凝土的發明過程。2.教學目標了解古代建筑和現代建筑在材料、形制、規模以及建筑技術等方面的不一樣，意識到制約建筑的最大因素為材料，現代建筑由于鋼筋混凝土的廣泛使用而突飛猛進。觀察鋼筋混凝土，了解其成分。模擬制作鋼筋混泥土，做承重測試，知道鋼筋在其中的作用。3.重點與難點重點：模擬制作鋼筋混泥土，做承重測試。難點：發明鋼筋混泥土的意義。4.教學準備石膏、塑料盒、食用油、鐵絲以及沙子、石子等，相關視頻和圖片。18.電動機和現代工業1.教學內容本課三個內容。第一個內容是了解電動機，通過對當前家庭電動機的調查，了解電動機是現代家庭不可缺少一個基本電器元件，大到冰箱、小到手機電腦，都有各種各樣的電動機。在工業領域電動機更是不可或缺，按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。一種旋轉式機器，它將電能轉變為機械能，它主要包括一個用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉電樞或轉子，其導線中有電流通過并受磁場的作用而使轉動，這些機器中有些類型可作電動機用，也可作發電機用。第二個活動是動手，通過拆解和組裝電動機，了解電動機的內部結構，由此感受到能量的轉化。第三個內容是閱讀科學史：從蒸汽機到電動機，了解工業革命的意義，同時了解重要的工具的誕生對于時代的影響。第一次工業革命蒸汽機得到大規模的推廣，而第二次工業革命電動機則唱了主角，在生活各個角落都出現了電動機。由此可以推導出第三次信息產業革命的時候，電腦手機在生活中的大規模使用。2.教學目標知道我們周圍很多電器里都裝有大大小小各種型號的電動機。會制作電動機的模型，了解電動機的工作原理。了解電動機在第二次工業革命中作用和地位。3.重點與難點重點：制作電動機模型。難點：制作電動機模型和了解電動機的工作原理。4.教學準備電動機模型套件和相關視頻和圖片。六、參考資料1.輪子通常，輪子被視作人類最古老、最重要的發明，科學家常常把它與火的使用相提并論。人類馴服火的歷史超過150萬年，而使用輪子只有區區六千載光陰。在掌握鋒利而堅固的工具以前，人類是不可能擁有輪式車輛的。因為用石器工具難以將木頭加工成合適的圓柱形，更不必說復雜到帶輻條的輪子了。車輪的出現只能是青銅時代以后的事情。據考古發現，最古老的輪子出現在中東美索不達米亞地區。最早的輪子只是一些圓形的板，和車軸牢牢地釘在一起，美索不達米亞的古巴比倫人用它制作成批的陶器。最簡單的陶輪只需一對盤形的輪，輪盤之間裝一根軸，軸直立豎放；陶工一面用腳旋轉下面的輪盤，一面用手將柔軟的粘土置于上面的輪盤中，塑捏成形。這是人類最早的工藝品和容器，考古學家認為車輪的前身就是這些制陶用的輪子。大約公元前3000年，當地人已經將車軸裝到了手推車上，輪子不再直接和車身相連。這種原始的手推車雖然笨拙得很，但比從前一直使用的人的肩膀和馱獸(通常是驢子)要好得多。以后不久，就出現了裝有輪輻的車輪。車輪很早就用于制造戰車。這種戰車先是用來沖擊敵陣，迫使敵人潰散；后來又當作作戰平臺來使用。士兵站在車上朝敵人擲標槍，發射弓箭，殺死敵人。美國著名人類學家羅伯特路威曾斷言：凡使用輪車的民族，無一不是直接或間接從古巴比倫人學來的。美洲的印第安人只知道在滾木上拖船，也使用紡輪，又有滾鐵環之戲，但以輪行車始終沒有想到。羅伯特路威對輪子起源的觀點也是當前大多數考古學家的觀點。車輪的最偉大作用是使人可以搬動大大超過自身重量的物體，因此輪子最普遍的用途是運輸。在車輪發明以前，古人借助滑撬來搬運重物。最簡單的滑撬就是一個斜面，復雜一些的還會在重物下墊幾根滾杠古埃及人就是用這種方法把巨大的石料堆成金字塔的。雖然古埃及人更應該受滾杠的啟發而發明車輪，但最早使用車輪的卻不是古埃及人而是古巴比倫人。我們可以來想象一下，帶輪的車是怎樣發明的。最初用的是滾子的滾動來移動重物，后來，人們就把它的中間部分削細一些。于是，它就變成了一個兩端帶著寬圓滾的軸。我們猜想，軸是處在某一種最簡陋的梁木架下，并在梁木架下轉動的。于是，人類就有了一輛最簡單的帶輪子的車。后來，車輪就開始單獨制造，人們把它固定在一個可以自由活動的軸上，并且裝上了輪箍。再后來，人們給這樣的車裝上車廂，于是車就成型了。齒輪是現代工業革命的代表物。卓別林在電影摩登時代中借助被卡在巨大齒輪中的工人暗示了人類已經成為機器的奴仆。也許有人認為在信息時代和即將到來的生物技術時代中，輪子會推出歷史舞臺，但事實肯定不是這樣。在我寫這篇文章的時候，電腦的硬盤正在嗚嗚作響，光驅、軟驅也在工作；而在為基因組測序的各個現代實驗室中，離心機軸承正在不停地旋轉以完成蛋白質的分離。既然我們從文明之初就選擇了輪子，那么它很可能會伴隨人類的始終。2.火的使用人類最偉大的發明之一就是火的使用。自人工取火之后，火已經成為人類的一種必不可少的需求。但是從歷史的角度來看，火對人類并非必不可少。因為人類本身的歷史已經長達二三百萬年，而人類用火的歷史只有四五十萬年，人工取火的歷史僅兩三萬年。在這三者之間存在著巨大的時間差。這種時間差表明，人類不用火和不能保證經常用火的歷史，要比用火和可以人工取火的歷史要長得多。從猿到人，攝取熟食是一個關鍵點，熟食可以使人更好地消化食物，充分利用能量，同時避免病菌的侵襲，所以熟食一下子使人和其他動物的競爭站在不同的起跑線上。那么，人類是如何取得火種的呢?人類與火的接觸主要是從自然界的森林大火開始的。目前，全世界每年都要發生20多萬起左右的森林火災，其中多數是自然火，因為森林中的腐爛物一旦堆積過多，就會因為氣候干燥等原因而燃起大火。在原始時代，森林的面積比現在要大得多，植物的生長比現在也茂盛的多。森林大火的發生率也就會比現在高得多。早期的直立人大多生活在森林或鄰近森林的地區，他們與自然森林火接觸的機會，無疑就比今天的人要多得多。森林大火對于火區內的動物是一種毀滅性的災難，但對于火區附近的動物卻是一種恩賜。森林大火之后，火區內會留下大量現成的食物。久而久之，原始人就形成了一種觀念：“森林大火=獲得食物”。這樣的話，一見到森林大火，他們不再像其他動物一樣逃得遠遠的，而是在一旁興奮地等候著。火勢一落，他們就會立刻向火去跑去，迫不及待的尋找燒死的動物、烤熟的硬果殼和植物的塊莖。這時候，他們發現烤熟的野獸肉，如果沒有被燒焦的話，不但比生肉容易嚼爛嚼碎，而且味道也比生肉鮮美得多。此外，他們還會遇到尚在燃燒著的余火，這種余火不但不可怕，而且還能給他們帶來溫暖、光明和安全。在火區尋找食物的原始人，很有可能來自幾十里以外的山洞，遙遠的路程和豐富的食物，使他們難以在當天返回他們的所居住的山洞里。并且，火區內也不一定有現成的洞穴，于是他們只好在火區露宿。為了抵御寒風的侵襲，防止猛獸的侵害，他們會圍著山中的余火堆坐下，并不斷往于火中添加燃料，使火堆保持不滅。豐碩的收獲也使他們一直難以入睡，大伙也許還會情不自禁的圍繞著火堆慶祝一番。在這種情況下，一些興奮的人，特別是一些貪玩的孩子，會拿著燃燒的樹枝，互相追逐嬉鬧，孩子們玩火的行為，也許會給他們當中的聰明人一些啟發。也不知是哪一天，或者是哪一次，在一場大火之后，在一次慶祝之后，他們中的一個首領果斷地決定：把火種帶回山洞。把火帶回山洞，是人類歷史上面最偉大的決定之一。他給人帶來的不僅僅是溫暖、光明和各種可口的食物，更為根本的還是它使人成為真正的人，徹底的從動物世界當中脫離出來了。據專家考證，原始人進化分為4個階段，這4個階段所處的大體年代如下：能人階段，大約是在350百萬年至145萬年之間；直立人階段，大約在145萬年到45萬年之間；智人階段，大約在45萬年到10萬年之間?新人階段，新人就是我們現代人，新人階段大約10萬年左右。這個進化過程表明，在學會用火之前，人類的進化歷程極其緩慢，大約需要用200多萬年乃至更長的時間，原始人才從能人進化到直立人，這僅僅完成了一個階段的進化。而在45萬年左右，人類把火帶回山洞之后，掌握了用火的技術之后，很快就結束了直立人階段，然后又相繼完成了智人向新人的躍進，進化成為解剖學意義上的當代人。毫無疑問，在經歷了如此巨大的變化之后，人的感覺性能也會發生巨大的變化，他們再也吃不下血淋淋的生肉，他們再也不能對寒冷的天氣漠然待之，他們再也不能對黑夜毫不畏懼。總之，他們離不開火了。最初，原始人只是從自然界的雷擊、山火中獲得火種。這些火種雖然能被保存，但畢竟不方便，常因陰雨天氣或保存不周而熄滅。經常熄滅的火種，迫使人們發明人工取火技術。傳說上古時，“燧人氏見鳥啄燧木，粲然火出，頓悟，遂折燧枝，鉆木而取火，”這就是中國版“鉆木取火”的故事。從直接利用自然火，到保存火種不滅，一直到學會人工取火，人類這才算是第一次控制了這種變革物質的強大自然力，這是文明的一大飛躍。人類何時學會人工取火，至今還未找到可信的證據。一般認為，到了舊石器時代后期，人類掌握了人工取火的方法。因為在德國尼安德特人遺址中已經發現了用敲擊燧石的方法進行人工取火的遺跡。不過短短的幾萬年，人類已經掌握了通過敲擊和摩擦把機械能轉化為熱能的經驗知識，也掌握了通過燃燒利用燃料能源的方法。這樣，火就成為人類隨時可利用的戰勝自然、改造自然的武器，人工取火的發明結束了人類茹毛飲血的時代。正是由于人類掌握了駕御火的自由，進而才能燒制陶器、冶煉金屬，開創了人類文明的新紀元。3.蒸汽機瓦特從開始改良蒸汽機到最后研制成復動式蒸汽機，前后花了30多年，僅在解決活塞與汽缸之間的漏氣問題上，瓦特就反復試驗了很長時間。這也說明了一個問題：蒸汽機的發明對世界來說是多么重要，人們好像一直在等待瓦特的成功。不僅僅是瓦特的合作伙伴馬修博爾頓，全世界都在等待蒸汽機帶來的奇跡。第一次工業革命始于18世紀的英國，“珍妮紡紗機”、“騾機”的出現，提高了紡織品的產量和質量，為英國全球貿易和擴張提供了一次加速，這也使英國與其他強國之間的經濟實力差距拉大。蒸汽機出現后，英國已經把其他國家遠遠地甩在后面。1712年，蘇格蘭鐵匠紐克曼發明了空氣蒸汽機。瓦特是在幾十年后在格拉斯哥大學做修理工的時候才第一次見到紐克曼蒸汽機模型，從此，他便開始研究如何讓這臺笨拙的機器變成“永動機”。“瓦特蒸汽機的發明嚴格意義上說不是發明，它是改良。18世紀60年代瓦特在紐克曼蒸汽泵的基礎上改良成功。這種紐克曼蒸汽泵又稱火機，它發動起來渾身冒火，主要在礦山上使用，是抽水用的，所以又叫礦工之友。它和泵連在一塊，所以體積很大。”由于這臺機器的局限，幾十年來，它一直只用來抽水用，并沒有廣泛應用于其他方面，“英國的煤田有個特點，都在海平面以下，礦山積水非常嚴重。礦山要解決一個問題就是先把水抽干，才能夠把煤挖掘出來。所以紐克曼的蒸汽機主要用于礦山，當然還有一個用處就是用在鹽田，也是抽水用。這個蒸汽機的最大缺點就是熱效率太低，要用大量的燃料。用在煤礦沒問題，煤礦有煤，即便效率低也沒關系。瓦特想改良這個蒸汽機，主要是想怎么用作一種動力。60年代他改良成功了，這次改良成功的還是單動式的，就是來回運動的蒸汽機，還是不能給機器提供動力，因為機器動力需要圓周運動。他把單動式變成聯動式花了20年時間。他用分離汽缸的方式，再加上一個冷凝器，就提高了它的熱效率。英國有豐富的煤鐵資源，但是煤礦、鐵礦大都在丘陵和山區，一些工業城市往往根據礦山分布而發展。隨著工業化規模擴大，擺在英國人面前的一大問題就是交通，如何解決原料地之間的交通問題很關鍵。英國隨著新工業中心形成后，怎么解決與市場之間以及同其他原料地之間的距離的交通問題?一些工廠就會考慮它要重新布局。如果沒有這樣的蒸汽機提供動力，它就不能離開山區”。這樣，蒸汽機就帶動了英國交通革命，蒸汽機的應用具有劃時代的意義，對人類社會的各個方面都產生了極其深遠的影響，到了20世紀乃至今天也沒有完全失去其作為動力機的意義.正如馬克思所說，蒸汽機的發明與應用，在短時間內改變了整個世界的面貌。4.互聯網：世界之腦的誕生人類文明發展過程先后經歷了農業革命和工業革命，現在已經進入信息革命時代。互聯網已經融入社會生活和生產的方方面面，深刻改變了人們的生產和生活方式。互聯網是通過改變人類的生活和生產方式發生作用，具體則通過技術來實現。技術的發展常常令人炫目，其中一些技術像流星一樣風靡一段時間后就難覓蹤跡。而有些技術將會長期影響和改變人類的生活方式并不斷升級。互聯網對人類文明的影響便是如此。互聯網對促進人類文明邁上新臺階的作用是強大的、不容置疑的。互聯網的快速發展正在深刻地改變著社會結構、社會關系，數字化生存、網絡化生活將成為常態。互聯網的本質規律是無窮大和無窮小。互聯網的用戶會無窮多，對用戶的收費會越來越少。互聯網的裂變式發展對各行各業的影響都是巨大的、全方位的和深層次的。它不僅僅是一個偉大的技術發明，它還給人類帶來了一種偉大的精神力量，這就是合作共贏，共建共享的精神。互聯網對傳統行業形態的改變非常顯著，強烈影響著國家的政治和經濟發展，對文化與價值觀念甚至語言的演變同樣具有巨大影響。互聯網的發展推動了文化的傳播乃至占領。語言的演變以前所未有的速度加快。放眼當今世界，正是憑借對網絡空間的掌控，一些經濟文化大國通過對本民族文化和價值觀念的宣揚與傳播，悄然侵蝕著他國的傳統文化。互聯網將改變傳統行業的形態，而傳統行業自身又很難產生出適應互聯網特點的新機制。網絡購物不是百貨大樓發起的；新媒體的出現不是源自于傳統紙媒體；數碼相機的廣泛使用不是卡達公司的本意；數字出版不是傳統出版社的強項；互聯網金融業不是傳統銀行的發明；MOOC的發展也不會是以傳統大學為主。互聯網對人類文明的影響將不斷提升，第一階段為信息互聯，主要是解決人類知情權的平等；第二階段為消費互聯，為人類的物質生活需求提供方便；第三階段為生產互聯，服務于人類就業和事業發展；第四階段為智慧互聯，幫助人類實現對知識和精神生活的追求；最終發展成為生命互聯，滿足人類健康長壽的愿望。5.青霉素20世紀40年代以前，人類一直嘗試獲得比磺胺療效更好、更安全的抗菌藥物。當時若某人患了細菌感染的大葉性肺炎，就意味著此人兇多吉少。為了改變這種局面，科研人員進行了長期探索，然而在這方面所取得的突破性進展卻源自一個意外發現。1929年，亞歷山大弗萊明(AlexanderFleming)發現，培養葡萄球菌的營養瓊脂平皿受到了點青霉菌(penicilliumnotatum)的污染，青霉菌菌落能將葡萄球菌溶解，并抑制周邊葡萄球菌的生長。弗萊明參加過第一次世界大戰的戰傷救治工作，對抑菌現象有著職業敏感性。他意識到青霉菌能分泌出有效殺滅葡萄球菌的成分，他稱之為青霉素。在試圖提純青霉素未能成功后，他將點青霉菌菌種提供給感興趣的英國病理學家弗洛里(FloreyH.W)和生物化學家錢恩(ChainE.B)。二人使用冷凍干燥技術成功獲得了青霉素晶體，并通過實驗鼠證實青霉素具有優越的抗菌效果。第二次世界大戰迫切需要高效抗感染藥物用于傷病救治，促進了青霉素研究的進展。1943年，美國將開發青霉素列為僅次于核計劃的頂級項目，實現了藥品大規模工業化生產。至1945年6月，青霉素年產量達到了近6500億個單位，挽救了成千上萬名傷病員的生命。1945年，弗萊明、弗洛里及錢恩三人榮獲諾貝爾生理學及醫學獎。青霉素問世是人類有效控制感染性疾病的里程碑青霉素(青霉素G)是最早廣泛用于臨床治療并延續至今的第一個天然抗生素，對革蘭陽性菌、革蘭陰性球菌和放線菌具有強大抗菌活性。包括葡萄球菌、溶血性鏈球菌、草綠色鏈球菌、肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟球菌、炭疽芽孢桿菌、白喉棒狀桿菌、梭狀芽孢桿菌屬以及革蘭陽性厭氧桿菌如產氣莢膜菌、破傷風桿菌、艱難梭菌等常見致病菌，青霉素還對梅毒螺旋體、回歸熱螺旋體、鉤端螺旋體敏感。在青霉素問世之前，人類對這些嚴重威脅到健康與生命安全的致病菌幾乎束手無策。如新生兒和產婦被破傷風桿菌感染后的病死率很高。再如梅毒是傳染性很強的性傳播疾病，傳統方法是使用重金屬制劑治療，不僅毒性很大且療效不確切，梅毒螺旋體仍可能侵犯到心臟與神經系統，造成患者痛苦與死亡。第一次世界大戰期間，大量傷病員得不到有效治療，傷口很容易感染化膿，以致于醫院里充滿了腐臭氣味，傷員即使手術成功，也可能因感染化膿截肢與死亡。第二次世界大戰后期，青霉素開始大量用于盟軍部隊，對控制傷口感染非常有效，大大提高了傷病員的生存率和部隊士氣，被視之為神藥。青霉素開創了抗生素治療感染性疾病的新紀元，極大地推動了抗生素的研發與臨床應用。1940-1950年代，從土壤中分離到多種抗生素產生菌，研發成功了鏈霉素、氯霉素、多粘菌素、金霉素、土霉素、紅霉素、卡那霉素、利福霉素等臨床藥物。1953年，發現了對青霉素酶穩定的頭孢菌素C，為1970年代頭孢菌素類藥物迅速發展奠定了基礎。1959年，從青霉素發酵液中成功分離提純到青霉素母核，6-氨基青霉烷酸(6-APA)，致1960年代半合成青霉素系列產品迅速問世，各具抗酸、耐酶、抗菌活性增強與廣譜等特色。如氯唑西林抗革蘭陽性菌有耐酶的特點；阿莫西林是抗一般革蘭陰性菌的廣譜抗生素，并可口服給藥；哌拉西林則是抗銅綠假單胞菌作用突出的廣譜抗生素。在抗生素蓬勃發展的百花叢中，天然青霉素雖經久力衰，但仍在臨床上占有一席之地。如目前仍推薦青霉素用于敏感肺炎鏈球菌、口腔叢菌、產氣莢膜桿菌與螺旋體引起的感染，并推薦作為衣氏放線菌、腦膜炎球菌的首選藥物。6.化肥幾千年以前，古代的人們就認識到可以用肥料來改善土壤，他們給耕地施堆肥和動物糞肥，這樣莊稼通常會長得很好。他們雖然知道這樣做有用，但卻不知道為什么。160多年前，德國著名化學家李比希的研究成果為化肥的誕生提供了理論基礎。李比希自幼酷愛化學，18歲便進入埃爾蘭根大學學習化學。1822年取得博士學位后，他回到家鄉的一所大學教書，并開創性地建立了實驗室，以極大的熱情投入到了有機化學這個新領域中。當時德國農業遭受自然災害，糧食減產。李比希看到這種情形內心十分焦急，決心要用化學知識去幫助農民提高農業生產，于是開始了對土壤的肥力及其物質構成的研究。他從古代給土地施用人畜糞便想到：或許是糞便中含有使土壤肥沃的成分，才使莊稼吸收到生長所需的物質。這種成分是什么呢?有沒有一種物質具有糞便的功能，使莊稼增產呢?于是，李比希開始在自己的實驗室中埋首研究。終于，他發現氮、氫、氧這3種元素是植物生長不可缺少的物質，而且鉀、石灰、磷等物質對植物的生長發育有一定的促進作用。在做了大量的實驗后，李比希開始把研制出含有無機鹽和礦物質的人工合成肥料作為自己的目標。1840年的一天，李比希把自己新研制出的第一批鉀肥和磷肥小心地施在試驗田里。然而，始料未及的一場大雨卻將肥料滲入到土壤深層，而試驗田里的作物的根部卻大多分布在土壤淺層。結果可想而知，收獲季節到了，可莊稼沒有絲毫增產的跡象。有了失敗的經驗，李比希接下來的工作就是將這些化肥變成難溶于水的物質。這一回，他把鉀和磷酸鹽晶體合成為難溶于水的鹽類，并且加入了少量的氨，使這種鹽類稱為含有氮、磷、鉀3種元素的白色晶體。李比希在一塊貧瘠的土地上重新開始了試驗，過了一段時間，農民們發現原本荒廢的土地上竟然長出了莊稼。而且，這些施過白色晶體的莊稼比農民們良田里的莊稼長得都要好。而這個白色晶體就是最早的人造化學肥料。后來，李比希把他的實驗成果寫在化學在農業和生理學上的應用一書中。在這本書中，他科學地論證了土壤的肥力問題，強調無機質肥料人造化肥對農業發展的重要性，這在科學史上還是第一次，他的研究表明，除碳、氫、氧、氮之外，植物還需要硫、鉀、磷、鈣、鐵、錳、硅等許多元素。他還指出，作物從土壤中吸走的礦物質養分必須以肥料形式如數歸還土壤，否則土壤將日益貧瘠。李比希是第一個主張用化肥代替天然肥料施肥的人，因此被稱為“農業化學之父”。7.電動機電動機，又稱為馬達或電動馬達，是一種將電能轉化成機械能，并可再使用機械能產生動能，用來驅動其他裝置的電氣設備。電動機充滿著我們生活的各個角落。在你的電腦里至少有兩個電動機，一個支持硬盤旋轉，另一個使冷卻風扇旋轉；或許在你們家的吹風機、抽風機或電動剃須刀里、空調壓縮機都能找到電動機的影子。在家里，幾乎所有你可以看得見的機械運動都是由電動機引起的。電動機向我們證明，它一直都是這個時代最好的發明之一。你或許會驚訝它們是那么常見，在你的房間你可以找到多少個電動機呢?你知道，電動機的發明者是誰嗎?他是英國的一位偉大的電磁學家，叫邁克爾法拉第。他被愛因斯坦評為物理學發展史上最具影響的科學家之一。1791年9月22日出生于英格蘭薩里郡紐因頓的一個普通的鐵匠家庭，家境貧寒。9歲時，因父親去世，失去主要經濟支柱的母親不得不將小法拉第送進一家文具店當學徒。14歲時進入一家書店當圖書裝訂工，這使他有機會接觸各類書籍。和一般年輕學徒不同的是，法拉第熱愛讀書，并在繁忙的工作之余，擠出一切休息時間，把只要他裝訂過的書都從頭到尾讀了一遍。其中對他影響最大的要數大不列顛百科全書和馬塞爾夫人的化學對話了。這為他以后的研究奠定了很好的科學基礎。工作之余，他自己也利用空瓶子做電池，嘗試種種實驗，而且下定決心要成為學術研究者。在兄長的贊助下，年輕的法拉第時常去聽皇家科學院舉辦的自然科學講座。與絕大多數聽眾不同的是，法拉第的筆記做得十分詳細、工整，每次聽后都重新謄抄筆記，并畫下儀器設備圖。1812年，法拉第聽了4次戴維的講座。他很感興趣，就把這位名學者的每句話都記下來，對講演內容還作了補充，并把筆記精心裝訂成冊，名為亨戴維爵士講演錄。這本筆記本，書法娟秀，插圖精美，顯示出法拉第一絲不茍和對科學的熱愛。1812年圣誕節前，他把這個精美的筆記連同一封自薦信寄給戴維。法拉第的努力終于得到回報。戴維接到他的禮品和自薦信后，很為法拉第的細心和熱誠感動。在戴維的介紹下，法拉第進入了皇家學院實驗室，并當了他的助手。也許，當初戴維也沒有想到過法拉第取得的成就會遠遠超過他，之后也曾嫉妒過他。但戴維還是把發現法拉第作為自己最重要的功績而引以為榮。法拉弟終于躍進了“龍門”，剩下的就該大顯身手了。經過幾年的蜇伏，法拉第在1816年出手了第一篇科學論文，論述了生石灰的性質，從此在科學界嶄露頭角。后來，他發現通電流的導線能繞磁鐵旋轉，制成了世上最早的電動機，從而躋身著名電學家的行列。不過，他的這一項發明受到了丹麥科學家奧斯特一個實驗的啟發。1820年的一天，丹麥哥本哈根大學的教授奧斯特發現，當屋外有閃電時，室內的指南針會發生不規則的擺動。在這個啟示下，他猜想是電流使磁針擺動，于是，在課堂上他進行了這個實驗：將電池的兩極用導線短接，把導線靠近指南針，導線是水平放置并與磁針成直角，因而沒有觀察到對磁針的影響。當他結束講演，將導線放到與磁針平行的位置時，卻立即發現磁針產生了明顯的偏轉。他立刻換了個大的電池，重復進行這個實驗。1820年6月，他寫了一本小冊子電流對磁針作用的實驗，這本書中記載了他觀察到的現象，這就是奧斯特發現的電流的磁效應。電流的磁效應是科學史上的一個重要發現，它把電學和磁學從此聯系起來了。兩年以后，英國科學家法拉第從中得到啟發，認為假如磁鐵固定，線圈就可能會運動。根據這種設想，他成功地發明了一種簡單的裝置。在裝置內，只要有電流通過線路，線路就會繞著一塊磁鐵不停地轉動。事實上法拉第發明的是第一臺電動機，是第一臺使用電流將物體運動的裝置。雖然裝置簡陋，但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。電動機的應用使得工業生產發生了重大的變革，現在每一個機器都可以裝備它自己的電動機，使控制更為簡便，并且提高了傳輸效率，在農業上使用電動機很大程度的減少了人類的勞動量，像脫谷機，水泵等，家用電器更是減少了巨大的勞動量，使得人們生活更安全、更方便、更舒適。回顧電動機的歷史，使我們更加認識到電動機對日常生活的作用，更能體會科技所帶來的變革性力量，在獲得啟迪的同時，讓我們用智慧去創造，用我們的雙手去推動科技的創新。8.電燈燈是人類征服黑夜的一大發明。19世紀前，人們用油燈、蠟燭等來照明，這雖已沖破黑夜，但仍未能把人類從黑夜的限制中徹底解放出來。只有發電機的誕生，才使人類能用各色各樣的電燈使世界大放光明，把黑夜變為白晝，擴大了人類活動的范圍，贏得更多時間為社會創造財富。在電燈問世以前，人們普遍使用煤油燈和煤氣燈作為照明工具。燃料在燃燒過程中會產生濃烈的黑煙和刺鼻的氣味，并且使用起來也很不方便，還容易引發火災。人們迫切需要一種既安全又方便的照明燈。1812年，英國化學家漢弗萊戴維將2000節電池和兩根碳棒連接起來，制成了世界上第一盞電光源弧光燈。但弧光燈的光線太強，無法用于室內照明，只能在街道或廣場等地方使用。1845年，美國發明家約翰威靈頓斯塔爾在真空泡內使用碳絲制成了電燈，但由于當時抽真空的技術很差，燈泡中殘余的空氣使得燈絲很容易燒斷，這種燈的壽命僅有個把小時，不具有實用價值。1878年英國科學家約瑟夫斯旺試制成功了第一只白熾。真正發明電燈使之大放光明的是美國發明家愛迪生。他是鐵路工人的孩子，小學未讀完就輟學，在火車上賣報度日。愛迪生是一個異常勤奮的人，喜歡做各種實驗，制作出許多巧妙機械。他對電器特別感興趣，自從法拉第發明電機后，愛迪生就決心制造電燈，為人類帶來光明。托馬斯阿爾瓦愛迪生于1879年開始投入對電燈的研究。他在認真總結了前人經驗之后認為，延長白熾燈壽命的關鍵是提高燈泡的真空度和采用耗電少、發光強且價格便宜的耐熱材料做燈絲。愛迪生先后試用了1600多種耐熱材料，結果都不理想，最終他將目光放在了棉紗上。1879年10月的一天，他用炭化棉線做燈絲放入玻璃球內，并將球內抽成真空，結果這種燈絲發出了明亮而穩定的光，竟能連續使用45個小時。由此，世界上第一批炭絲白熾燈誕生了。1879年愛迪生在美國申請了專