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從漫長歷史長河中吸取經(jīng)驗教訓,以服務于今天的現(xiàn)實需要,總是值得人們?nèi)ヌ骄康氖虑?。本文下面將以史實為依?jù)對中國古代科學技術(shù)發(fā)展歷史的特征,作些探討與論述。
(一)我國古代科學技術(shù)的發(fā)展,特別是科學思想的發(fā)展,既有連續(xù)性,又顯示出階段性的特點
我國古代社會從五帝、夏、商、周、春秋戰(zhàn)國直至清末,凡4000年,一直綿延不斷,既不曾發(fā)生過像羅馬帝國那樣中斷無繼的歷史悲劇,也不曾經(jīng)歷西歐中世紀的黑暗時代。這就使我國古代科學技術(shù)的發(fā)展得以世代相傳、連續(xù)積累,并在這個基礎(chǔ)上走向自己的巔峰。世界著名科學史家李約瑟曾把中國古代各個時期的重要科技成就作為縱線,世紀年代作為橫線,制作了一幅科技發(fā)展的示意圖,它清楚地表明:無論是以前4000年,還是近500年來,中國科學技術(shù)“事實上一點沒有退步”;而是“一直在穩(wěn)緩地前進”。他在《中國與西方的科學與社會》一文中還指出:“我常喜歡用一種相對來說緩緩上升的曲線來說明中國的演變,顯然這曲線比歐洲同一時期,譬如說公元二世紀至十五世紀的演變過程的曲線上升得高,有時高得多。”(注:《中國與西方的科學與社會》第65-85頁,上??萍汲霭嫔?956年版。)我國四川大學周仲壁與四川科學技術(shù)出版社的周孟璞兩位先生在《中國近代科技落后原因初探》(注:《自然雜志》13卷11期第333頁。)一文中也以中國的自然科學大事、西歐的自然科學大事和著名科學家的人數(shù)作為縱坐標,世紀年代為橫坐標,制作了三條增長曲線,從中國的那條曲線看,同樣顯示出我國古代科學技術(shù)的增長是緩慢而連續(xù)的。然而,在4000年漫長的歷史長河中,春秋戰(zhàn)國、兩漢(尤其是東漢)與宋元(尤其是北宋)時期,中國古代科學技術(shù)的發(fā)展基于政治、經(jīng)濟、文化、社會等方面的內(nèi)外因素又都顯示出階段性的。
春秋戰(zhàn)國時期可以說是我國古代科學技術(shù)的全面奠基時期,也是第一次大發(fā)展時代,由于新興封建制度優(yōu)勝于奴隸制度,其成就不僅趕上而且超過了早期科學技術(shù)最發(fā)達的古希臘。
春秋末期出現(xiàn)了塊煉鐵滲碳鋼,戰(zhàn)國時期又出現(xiàn)了白口鐵處理技術(shù),這些冶鐵技術(shù)的發(fā)明,是一個突出的標志,正是它大大促進了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的發(fā)展。在農(nóng)業(yè)方面形成了以精耕細作為主要內(nèi)容的中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè),戰(zhàn)國末年寫成的《呂氏春秋》,其中的《上農(nóng)》、《任地》、《辯土》、《審時》等篇稱得上是這種農(nóng)業(yè)科技的論文開端。以都江堰、鄭國渠兩個大型灌溉工程的興建為標志,展現(xiàn)出為農(nóng)服務水利工程設(shè)施的空前發(fā)展?!犊脊び洝分猩a(chǎn)工具、樂器、建筑、交通運輸、皮革制造、染色、樂器、玉器等36項專門實用工藝技術(shù)的記述,顯示了這一時期手工業(yè)內(nèi)部的細密化及其技術(shù)的規(guī)范化與科學化程度已達到相當高的水平。它記載了大量實用力學知識,是我國古代第一部工程技術(shù)知識的總匯。《墨經(jīng)》中包含有關(guān)于力學、光學、聲學、幾何學、邏輯學以及對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的猜測等科學成就,它不僅是我國第一部幾何光學著作,而且在世界上也是領(lǐng)先的,比歐幾里德幾何光學要早百余年。同時,它也是古代力學與光學論說的代表作,“力”概念的提出,光直線傳播思想的揭示,使這部著作更增添了亮麗的光彩。可以這樣說,《考工記》與《墨經(jīng)》一起作為我國古代經(jīng)驗科學出現(xiàn)的標志,是春秋戰(zhàn)國時期人們將生產(chǎn)、生活實踐中取得的豐富經(jīng)驗進行抽象概括的成果。
在數(shù)學、天文學與歷法方面都有了廣泛的發(fā)展與進步。十進位值制和籌算制度不斷得到完善,為后世具有中國特色的計算數(shù)學體系的形成確定了基礎(chǔ)。有關(guān)天象觀測的記載詳盡準確,即使在今天仍不失為天文研究的寶貴歷史資料。在地學方面,《山海經(jīng)》、《禹貢》、《管子、地員》等著作的出現(xiàn),標志著人們的地理知識已從地理資料的積累,上升到進行某種形式的綜合論述與區(qū)域?qū)Ρ?,以服務于當時的政治、經(jīng)濟需要。醫(yī)學方面,以《黃帝內(nèi)經(jīng)》等著作為代表,以人體器官整體觀、陰陽五行論與臟腑經(jīng)絡學說為理論基礎(chǔ),以人體解剖、生理、病理、病因診斷等的研究與實踐為重點,兼及針灸、經(jīng)絡、衛(wèi)生保健等諸多方面,構(gòu)成了我國特有的醫(yī)學體系的最初基礎(chǔ),并在臨床上顯示出杰出的貢獻。
我國人民尋求對自然界物質(zhì)本源的認識,繼五行、陰陽說之后,元氣說與原子論是兩大發(fā)展線索,它們的確立都分別肇始于這個時代的荀況與墨翟。
兩漢時期是我國古代科學技術(shù)發(fā)展的又一高峰期,一方面,由于科技本身經(jīng)過了春秋戰(zhàn)國的長期醞釀、積累和實踐,到這時達到了量變足以引起質(zhì)變的地步;另一方面,則是社會政治上的統(tǒng)一與安定,經(jīng)濟的恢復與持續(xù)發(fā)展,為科技活動和科技新的到來創(chuàng)造了良好的外部條件。它呈現(xiàn)出科技人才輩出,科技著作大批問世,科技成果輝煌,科技對生產(chǎn)的滲透與協(xié)調(diào)日益顯著等諸多特點。
《九章算術(shù)》以及《周髀算經(jīng)》的成書顯示出以算盤為計算工具的獨特數(shù)學體系的形成,形數(shù)結(jié)合,數(shù)學算術(shù)化是其特征。今天,由于計算機的出現(xiàn),算術(shù)化傾向于現(xiàn)代數(shù)學中的作用已日漸顯著,中國古代算術(shù)的思想與方法和現(xiàn)代計算機科學與技術(shù)正相融合,為此它將重新煥發(fā)青春,以嶄新的面貌重現(xiàn),在數(shù)學發(fā)展中扮演重要角色是可以預期的。
歷法已確立了我國后代歷法體系、規(guī)范和基本內(nèi)容的原始框架,而以張衡為代表對天文儀器的研制和對天象的觀察與記錄以及論天三家為代表的宇宙論則形成了中國古代天文的固有傳統(tǒng)。《漢書、地理志》的出現(xiàn),開拓了沿革地理研究的新領(lǐng)域?!渡褶r(nóng)本草經(jīng)》是我國秦漢以來藥物知識的總結(jié),它為后世本草學奠定了基礎(chǔ);《傷寒雜病論》不僅確立了辯證論治的醫(yī)療原則,而且大為充實了中醫(yī)藥體系的內(nèi)容,更加切合醫(yī)療的實際應用?!躲釀僦畷房梢哉f是對農(nóng)業(yè)知識的總結(jié)。《論衡》、《淮南子》、《淮南萬華術(shù)》、《周易參同契》、《爾雅》等書中也包含了豐富的物理、化學或生物學知識。
在生產(chǎn)技術(shù)方面,成為我國古代傳統(tǒng)特色的主要技術(shù),像冶鐵、紡織機械、農(nóng)具制造、造紙工藝、漆器工藝、船舶制造等都已出現(xiàn),并達到了相當?shù)乃?。像趙過的鐵腳耬車、杜詩的水排、梯級船閘設(shè)計的原理與方法、木結(jié)構(gòu)建筑風格、豎爐冶煉法、實測基礎(chǔ)上繪制的地圖等等都是突出的成果。造紙術(shù)更是漢代一項最重大的發(fā)明,也是我國對世界文明的一大貢獻。牛耕的推廣與代田法、區(qū)田法耕作制度的創(chuàng)新,則在當時條件下起到解放和促進生產(chǎn)力發(fā)展的重要推動作用。
以王充為代表的元氣論與董仲舒為代表的“天人感應”說的對立與斗爭,是我國科學思想史發(fā)展的又一里程碑,即使后者從協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的角度考察也有其值得吸取的精華。
宋元時期是我國古代科學技術(shù)達到高度發(fā)展階段的又一時期。
我國的科學技術(shù)自兩漢而后,經(jīng)魏晉南北朝的充實和提高,到隋唐五代技術(shù)發(fā)展,并呈現(xiàn)一股繼續(xù)高漲的趨勢。前者對中國古代科技的貢獻,可以劉徽與祖沖之的數(shù)學、裴秀與酈道元的地學、賈思勰的農(nóng)學、王叔和、皇甫謐與陶宏景等的醫(yī)藥學、葛洪的化學等為標志;后者主要有李淳風、一行等的天文學、李淳風與王孝通的數(shù)學,孫思邈的醫(yī)藥學以及柳宗元、劉禹錫等人的天人論與宇宙觀等。這種趨勢困宋元時期經(jīng)濟發(fā)展、文化昌盛、理學形成、戰(zhàn)爭和其他需要而得到強化。統(tǒng)治階級為滿足自身、政權(quán)和社會對科學技術(shù)的多方面需要,通過完善教育體系,舉行多元化考試,獎勵發(fā)明創(chuàng)造和培養(yǎng)扶植科技人才等措施,助長、推動和促進了科技的發(fā)展,而安定與富裕的社會環(huán)境和發(fā)達的出版業(yè)則又提供了良好的研究條件。求索物理,格物致知,懷疑、探索、創(chuàng)新的學風催促知識分子中具有務實思想的人考察和研究自然事物以及如何使之有利于國計民生。國內(nèi)各民族之間的文化交流與國外的文化交流,也加速著科技的發(fā)展。這一切使宋元時期成為中國古代科技發(fā)展的黃金時代,不論天文、地學、生物、數(shù)學、物理、化學均有突出成就。
作為世界古代文明標志的指南針、火藥和印刷術(shù)三大發(fā)明的出現(xiàn)或大規(guī)模使用均始于北宋,以沈括、蘇頌、郭守敬、李冶、秦九韻、楊輝、朱世杰、趙友欽、畢升、陳@①、王禎、李杲、李誡、曾公亮等為代表的科技名家輩出,碩果累累,以《夢溪筆談》、《營造法式》、《四元玉鑒》、《武經(jīng)總要》、《王禎農(nóng)書》、陳@①農(nóng)書》、《革象新書》等為代表的科技著作紛紛面世,正是諸多尊敬的科技前輩先后在各方面的努力,不斷將宋元時期的科學技術(shù)推進到一個新的高度。
以宋元秦九韶、李冶、楊輝、朱世杰數(shù)學四大家為代表,使宋元數(shù)學在中國古代以籌算為主要計算工具的傳統(tǒng)數(shù)學的發(fā)展達到登峰造極的階段。大規(guī)模的恒星觀測,各種天文觀測儀器的研制成功把我國古代天文學推向它的發(fā)展高峰。沈括在磁學方面的成就在當時是處于世界領(lǐng)先水平的。金元時期的四大醫(yī)學學派和相應的醫(yī)學流派使中國醫(yī)藥學得到全面發(fā)展。以陳@①《農(nóng)書》與王禎《農(nóng)書》為代表,先后總結(jié)了宋元時期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,后者所附錄的“農(nóng)器圖譜”展示了我國古代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)器具方面的重要成就,成為后世記述農(nóng)具圖書的范本,反映了當時農(nóng)學的高度發(fā)展。宋代動植物志、譜錄的大量出現(xiàn)并形成出書,和宋景《歐希范五臟圖》、楊介《存真圖》所顯示的解剖學上的發(fā)展,應該說這時的生物學也是成就不小的。在這一時期,地學方面的成就也很突出,元代朱思本的《輿地圖》不僅總結(jié)了唐宋以來的地理學成就,還根據(jù)實地調(diào)查,在制圖方面取得成績,其精確度已達至較高水平,成為明清時期我國輿圖的范本。杜綰著《云林石譜》的出現(xiàn),反映了礦物學在宋代已較前有了很大進展。在這些學科發(fā)展的同時,諸如水利、冶金、印刷、瓷器、機械制造、建筑、紡織、交通工具、兵器等方面也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢頭。
以張載為代表的唯物主義的氣一元論自然觀和以沈括為代表“驗跡原理”和科學方法與朱熹的“格物致知”的科學方法,無疑是哲學和科學發(fā)展到北宋時所取得的重大成就之一,對宋元時期的科學技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。當然,朱熹的理一元論的自然觀對當時科技的影響也是不可低估的。
明清時期雖相對于前發(fā)展勢頭明顯下降,但這一階段問世的一些著作,像李時珍的《本草綱目》、朱載育的《樂律全書》、徐光啟的《農(nóng)政全書》與徐霞客的《徐霞客游記》都分別顯示其集醫(yī)藥、樂律、農(nóng)業(yè)和地學大成的特點。宋應星的《天工開物》更是一部百科全書式的科學技術(shù)著作,不僅是我國科技史上的一顆明珠,也是世界科技史上光彩奪目的瑰寶。王夫之、王廷相、戴震的元氣本體論使張載的自然觀更臻完善和具體化。明末清初中西科學成就交融與會通的起步以及清代傳統(tǒng)科技仍然緩慢推進也是清晰可見的。
(二)經(jīng)驗性、描述性、實用性與本土化是我國古代科學技術(shù)的一個突出特點
【關(guān)鍵詞】計算機科學技術(shù) 應用 發(fā)展趨勢
1 計算機科學技術(shù)的發(fā)展
人類研制出世界上第一臺計算機是在1946年,該計算機發(fā)明引領(lǐng)人類進入第三次工業(yè)革命時代。從馮?諾依曼發(fā)明第一臺計算機至今,計算機在70年內(nèi)不斷的發(fā)展與改進,從以往具有龐大體積的笨重機器,演變成當前零件集中、技術(shù)集成、功能強大的臺式計算機與便攜式筆記本。自改革開放以來,計算機科學技術(shù)發(fā)展更為迅猛,計算機逐漸的應用在各個領(lǐng)域,成為現(xiàn)代化社會處理日常工作的主要工具。
在國家層面,計算機技術(shù)可以用來處理政府事務、分析軍事戰(zhàn)略;在企業(yè)層面,計算機技術(shù)可以用來存儲處理各種數(shù)據(jù)、實現(xiàn)辦公自動化;在生活層面,計算機技術(shù)可以用來獲取信息、視頻通訊、網(wǎng)絡購物等,使人們的生活更加便捷。計算機科學技術(shù)高低已經(jīng)成為衡量一個國家信息化水平、科學技術(shù)能力的一個主要標準。
2 計算機科學技術(shù)的應用
近年來,國家大力推進信息化建設(shè),在實際生活中計算機科學技術(shù)的應用領(lǐng)域也更加廣泛。以下選取幾個較為重要的領(lǐng)域分析計算機科學技術(shù)的應用:
2.1 軍事、國防領(lǐng)域
計算機的最初研發(fā)就是為了應用在軍事發(fā)展上,到現(xiàn)今計算機仍是軍隊和航空航天技術(shù)研究的重點課題。至今為止,計算機在政務處理、軍事戰(zhàn)略、以及隊部模擬演練等方面都發(fā)揮著重要的作用。國家明確強調(diào)要全面打造信息化社會,將先進的計算機科學技術(shù)、設(shè)備以及產(chǎn)品應用在國家現(xiàn)代化軍事建設(shè)中。在國際領(lǐng)域,計算機科學技術(shù)的發(fā)展水平也衡量著一個國家的現(xiàn)代化軍事水平與綜合國力的高低。
2.2 電力領(lǐng)域
目前我國大多的風力發(fā)電廠位于空曠、建筑物較少的地方,如海岸或沙漠中。然而在這些環(huán)境較為惡劣的地區(qū)建設(shè)發(fā)電廠,經(jīng)常會受到過熱、過冷、振動、鹽霧或電燥等的影響,導致發(fā)電機的性能有所降低。因此,為了保障發(fā)電機的高性能、穩(wěn)定性,除了需要硬件加固之外,還需要計算機科學技術(shù)來完成自我檢測、自我診斷功能。使用計算機科學技術(shù)可以將發(fā)電機的運行狀態(tài)、檢測記錄等操作數(shù)據(jù)全面的收集整合傳輸給管理維護人員,不僅極大程度上減輕了工作人員的勞動力,還節(jié)省了大量的時間和成本,獲得更精準全面的數(shù)據(jù)。
2.3 無人機研發(fā)
隨著近年來計算機、網(wǎng)絡技術(shù)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)今我國的無人機研發(fā)已經(jīng)取得較大的成就。無人機在軍事方面可以完成偵察、電子干擾、戰(zhàn)場目標毀傷效果評估等多種功能,甚至直接可以作為攻擊武器打擊重點目標或定點清除。一方面這些功能的實現(xiàn)都離不開計算機科學技術(shù),需要強大的信息收集傳輸和綜合計算分析判斷提供支撐,另一方面由于無人機應用的環(huán)境較為復雜,包括復雜的地區(qū)環(huán)境、多變的場景、電磁的干擾以及無法預知的突況等,這些都需要更高的計算機科學技術(shù)來應對。
2.4 教育領(lǐng)域
近年來計算機信息技術(shù)在教育領(lǐng)域也逐漸普及。比較常見的應用在教育領(lǐng)域的計算機科學技術(shù),包括多媒體教室、網(wǎng)絡課堂、電子圖書館、以及各種計算機應用軟件等。在高考中,考生的登記以及高考以后的成績查詢都離不開計算機科學與技術(shù)。對于學生來說,計算機有助于了解更多的知識信息,能夠拓寬視野,幫助解決學習上、生活上的各種難題。計算機科學技術(shù)極大的改變了學生的學習方式,又使學習過程更加方便快捷,有利于提高成績、豐富知識、培養(yǎng)綜合素質(zhì)。
3 計算機科學技術(shù)下一步的發(fā)展趨勢
通過分析計算機科學技術(shù)的發(fā)展應用,可以發(fā)現(xiàn)當前的計算機技術(shù)正朝著智能化、日?;?、功能更加集成的方向發(fā)展。
3.1 更加智能化
電子計算機自研發(fā)以來就致力于模擬人類的思維,人們希望計算機能夠越來越“智慧”,可以獨立進行運算、推理、學習以及聯(lián)想等。如大家所知的超級國際象棋電腦“深藍”,它磧32個大腦(微處理器),輸入了一百多年來優(yōu)秀棋手的對局兩百多萬局,每秒鐘可以計算2億步。
由此看來,智能化是當前信息化社會發(fā)展的大趨勢,各個行業(yè)的產(chǎn)品都在向智能化方向發(fā)展。智能化計算機的研發(fā)可以快速實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)、多條指令的并行處理,在運算速度上也不是普通計算機所能比擬的。通過云計算它可以在較短的時間內(nèi)完成對大量數(shù)據(jù)的模擬分析,統(tǒng)一處理,也能更加精準度的進行一些模擬實驗。除了應用在軍事、航空、交通、科研等領(lǐng)域外,也可以應用在人們的生活中,如智能家居、智能小區(qū)的打造等。
3.2 更加日?;?/p>
日?;傅氖怯嬎銠C科學技術(shù)就像電、水一樣滲透到人們的生活之中。尤其是近年來,在政府、企業(yè)等的發(fā)展中幾乎離不開計算機技術(shù)?,F(xiàn)在我們的洗衣機、電冰箱甚至錄音機中都有馬達的存在,而未來計算機技術(shù)將會像現(xiàn)在的馬達一樣存在于家中的各種電器中。國外稱這種趨勢為普適計算(Pervasive Computing)或無處不在的計算。
近年來我國也在大力推進教育信息化的建設(shè),教師可以不局限于時間地域進行遠程授課,也可以使用各種先進的計算機科學技術(shù)來豐富授課方式,并通過計算機網(wǎng)絡進行問題的解答與收發(fā)作業(yè)等。學生可以利用計算機針對性的查找自己需要的課程教材、輔導資料等,也可以觀看一些教學視頻等來提升自己的學習成績。特別是通過計算機和網(wǎng)路的完美結(jié)合,可以打破教育資源不平衡的限制,使師資力量薄弱的學校學生享受到優(yōu)秀教師的遠程教學,整體提高教學水平。
3.3 多種功能基于一體
在2016年的新品會上,青島小雞出殼網(wǎng)絡科技有限公司向市場展示了最新的電腦技術(shù)發(fā)展趨勢――激光電腦產(chǎn)品,該激光電腦被譽為現(xiàn)有電子科技成熟技術(shù)上的二次開發(fā),也是電腦、電視、投影機等電子科技最新技術(shù)的集大成者,具有計算機、電視播放、投影投像、投影鍵盤等多個功能。
4 結(jié)語
隨著電子信息技術(shù)的進步,計算機從以往的臺式機演變?yōu)楣P記本,再到如今普及的平板電腦,計算機技術(shù)在發(fā)生著日新月異的變化。計算機科學技術(shù)以其超強的生命力和不可替代性,在社會發(fā)展中不斷更新?lián)Q代,并長期具有廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻
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作者簡介
謝辰熙(1999-),男,河南省安陽市人,北京市第十三中學高三學生,研究方向為計算機科學與技術(shù)、無線充電無人機系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】計算機科學與技術(shù);發(fā)展趨勢;高速計算機;超微技術(shù)
一、現(xiàn)階段計算機科學與技術(shù)的發(fā)展狀況分析
1、計算機科學與技術(shù)對現(xiàn)階段社會發(fā)展的貢獻
現(xiàn)階段計算機科學與技術(shù)參與了社會的生產(chǎn)和生活的眾多領(lǐng)域,極大地提升了現(xiàn)代社會人們的生活質(zhì)量和工作效率,為現(xiàn)代社會的發(fā)展起到了重要的促進作用。科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展,計算機科學技術(shù)不斷地為人們的生產(chǎn)、生活、文化娛樂等提供幫助,計算機科學技術(shù)在社會發(fā)展中的普遍運用,有效地提升了現(xiàn)代社會的文明水平。
在先進的科學技術(shù)發(fā)展背景下,計算機科學技術(shù)也在不斷地提升與進步。計算機不斷朝向更加人性化的方向發(fā)展,極大豐富了人們的生活。同時,計算機技術(shù)的發(fā)展還具有更新快、小體積等特點。世界上第一臺計算機誕生于1946年,起初計算機技術(shù)是基于1904年的電子管技術(shù),經(jīng)過42年的科研而成,當時的計算機體積巨大。在這之后,半導體技術(shù)發(fā)明以后,在短短十年時間內(nèi)半導體計算機又隨之誕生,這時計算機技術(shù)已經(jīng)相對成熟,其系統(tǒng)性和綜合性也更加全面??偠灾?,計算機科學技術(shù)的發(fā)展,為人類文明的進步提供了有效的幫助,同時也在一定程度上帶動了社會經(jīng)濟的發(fā)展。
2、計算機科學技術(shù)發(fā)展引發(fā)的問題
任何事物的發(fā)展都具有一定的雙面性,計算機在給人們帶來眾多效益的同時也增加一定的隱性安全問題。譬如,轟動一時的“千年蟲”事件,對人類社會的生產(chǎn)生活帶來了巨大的威脅,眾多行業(yè)都遭受了“千年蟲”的嚴重影響,這一事件讓人們充分認識了計算機科學技術(shù)在發(fā)展過程中存在的問題。因此,如何能夠讓計算機在健康、穩(wěn)定的狀態(tài)下發(fā)展,減少計算機科學與技術(shù)發(fā)展對社會發(fā)展的威脅,最大限度地發(fā)揮計算機技術(shù)的“服務職能”,成為了當前計算機科學技術(shù)發(fā)展過程中熱門的研究課題。
3、科學規(guī)劃計算機科學技術(shù)的發(fā)展
任何事物的發(fā)展必須在實踐中才能真正得到檢驗,計算機科學技術(shù)的發(fā)展也不例外。眾所周知,計算機科學技術(shù)的發(fā)展起初是為了科學研究的需要,發(fā)展至今,計算機科學技術(shù)已經(jīng)深入到社會發(fā)展的各個方面,包括軍事、經(jīng)濟、生產(chǎn)、管理等。但是,在實際運用過程中,計算機所承擔的任務主要是數(shù)據(jù)和信息的處理,而參與這一工作的主要是計算機的軟硬件設(shè)備,因此,要想更好地發(fā)揮計算機的效用,在今后的發(fā)展中,必須要加大對計算機軟硬件的開發(fā),從而有效提升計算機科學技術(shù)向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的效率。
二、計算機科學與技術(shù)未來的發(fā)展
從當前國際上在計算機科學與技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展狀況來分析,未來計算機科學與技術(shù)的發(fā)展主要呈現(xiàn)以下幾個方面的趨勢。
1、運行極速化
最近一段時間,美國科學家將空氣絕緣性技術(shù)運用到計算機當中,這種技術(shù)在計算機中運用,極大地提升了計算機的運行速度,是當前計算機科學技術(shù)的一大突破。例如,美國紐約保利公司的科研人員,設(shè)計一種新型的電路,并將其運用到計算機當中,科研人員在電路中運用“膠滯體包裹的導線”技術(shù)將需要的芯片進行連接。由于這種“膠滯體包裹的導線”的包裹五---“膠滯體”當中含有大量的空氣,空氣是一種具有很強絕緣性的氣體。傳統(tǒng)的芯片是通過“硅二氧化物導線”實現(xiàn)相互之間的連接的。但是,信號在傳輸過程中會因為導線、芯片等對信號的吸收作用而減弱,直接影響了計算機的運行速度。而利用這種新型的導線技術(shù)就科研有效地解決這個問題,大幅減少了信號的損失,從而實現(xiàn)了提升計算機運行速度的目的。
2、生物計算機伴隨著超微技術(shù)的發(fā)展而誕生
上世紀末,基于超微技術(shù)的快速發(fā)展,計算機研發(fā)人員將超微技術(shù)運用到計算機當中,并取得了巨大的成功,在當時產(chǎn)生了很大的影響。生物計算機很其他計算機顯著的區(qū)別,這種類型的計算機通過將生物工程技術(shù)應用到計算機芯片當中,使之構(gòu)成一種生物分子形式的計算機“蛋白質(zhì)分子”。
二十世紀九十年代,美國科學家首次向全世界公布了生物計算機,在當時引起世界范圍的巨大轟動。與此同時,美國科學家也公布了一種全新的邏輯運算方式,這種邏輯運算方式是基于電子計算機的模仿技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ),并以電子計算機模仿技術(shù)為基礎(chǔ),針對“虛擬”的城市路徑設(shè)計問題進行了最佳方案的設(shè)計。從當前生物計算機的應用于發(fā)展狀況來分析,生物計算機研發(fā)人員今后的研究方向主要集中在新型分子元件的研發(fā),借助生物的化學反應和物理反應,實現(xiàn)以一種全新的方式對數(shù)據(jù)進行處理和分析等工作?,F(xiàn)今的超微技術(shù)已經(jīng)其取得了較大的進步,一些基于計算機技術(shù)的超微機器人已經(jīng)面世。
3、以光為傳輸媒介的計算機科學技術(shù)發(fā)展迅猛
所謂的光學計算機就是利用光為傳輸介質(zhì),實現(xiàn)信號傳播的一種計算機技術(shù)。光學計算機的優(yōu)點十分顯著:首先,光的傳輸速度是其他介質(zhì)無法超越的,因此,利用光作為計算機的信號傳輸媒介其傳輸?shù)乃俣仁求@人的;其次,光具有偏振和頻率特性,基于光的這些特性,計算機的信息傳輸能力得到了更好地優(yōu)化;再次,光在傳輸過程中,不需要借組其他的介質(zhì)就可以實現(xiàn)信號的傳輸,是以一種獨立的形式進行傳輸?shù)?,具有極強的獨立性。光在傳輸過程中不需要其他依靠體,同時不會出現(xiàn)相互交會的情況。
二十世紀九十年代,世界上掀起了一陣“光腦技術(shù)”科研風。世界各國不斷加大對“光腦技術(shù)”的科研力度,并進行了大量的投資,并取得了不同領(lǐng)域上的成功。其中。以德、意、法、日為首的六十多各國家共同組建的科研隊伍,在這一領(lǐng)域取得了巨大的進展。該隊伍研發(fā)出的新型計算機,在以下幾個方面進步顯著:(1)計算機運行的速度更快。光學計算機的運行速度比普通計算機的運行速度提升了將近千倍以上。(2)計算機的準確性更高。在快速運行的狀態(tài)下,光學計算機的準確性得到了有效地提升。(3)散熱性能更優(yōu)良。普通計算機在高速運行的狀態(tài)下,會產(chǎn)生一定的熱量。而在計算機運行時產(chǎn)生的熱量無法及時排出,會對計算機的正常運行產(chǎn)生不良影響,甚至直接無法運行。而光學計算機突破了散熱這一難題,即使在高速的狀態(tài)下運行,也不會受溫度的影響。
4、納米計算機伴隨著納米技術(shù)的進步而誕生
伴隨著納米技術(shù)在生產(chǎn)生活中的運用,納米技術(shù)不斷走向成熟。納米技術(shù)在計算機中應用,帶來了納米計算機。納米技術(shù)在計算機中應用,主要集中在芯片上。納米芯片技術(shù),使得計算機芯片的體積大幅減小的同時,計算機芯片的穩(wěn)定性也有所提升。美國作為納米計算機技術(shù)研發(fā)的領(lǐng)軍者,在納米計算機各方面的技術(shù)都取得了令人矚目的進展。尤其是,美國正在突破的一種納米管連接技術(shù),該技術(shù)一旦研發(fā)成功,就可以將芯片的作用大幅提升,從而可以實現(xiàn),將計算機的內(nèi)存芯片直接作為計算機的晶體管使用,從而使得計算機的功能可以得到最大化地優(yōu)化。
三、小結(jié)
綜上所述,計算機科學與技術(shù)的發(fā)展,將不斷朝向一個更具全面性、系統(tǒng)性、人性化、個性化的方向進軍。在當前的狀態(tài)下,計算機技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,已經(jīng)給人們的生活帶來了極大便利,先進的科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的作用已經(jīng)十分明顯。因此,我們堅信,未來計算機科學與技術(shù)的發(fā)展,在不斷努力之下,計算機發(fā)展的預期目標指日可待,計算機科學技術(shù)也將會在未來人類和社會經(jīng)濟發(fā)展的進程中貢獻更大的力量。
參考文獻:
[1]潘增欣.淺談計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].才智,2013,2.
關(guān)鍵詞:我國;計算機科學技術(shù);發(fā)展趨勢
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.135
上世o20年代,計算機的誕生促進了社會的信息化發(fā)展。并且,隨著科學技術(shù)的進步,計算機技術(shù)水平越來越高。到目前為止,計算機技術(shù)要已經(jīng)被運用到社會生活中的各個行業(yè),極大地方便了人們的工作和生活。而在當今計算機信息時代,我國計算機科學技術(shù)的發(fā)展速度越來越快,發(fā)展廣度越來越寬,發(fā)展高度不斷提升。計算機科學技術(shù)從單一的信息技術(shù)逐漸走向了多元化的領(lǐng)域技術(shù),光學計算機技術(shù)、納米計算機技術(shù)、生物計算機技術(shù)成為我國計算機科學技術(shù)的發(fā)展趨勢。研究我國計算機科學技術(shù)發(fā)展趨勢不僅能夠提高促進計算機科學技術(shù)朝著正確的方向發(fā)展,而且對我國計算機科學技術(shù)水平的提升有著深刻的現(xiàn)實意義。
1 計算機科學技術(shù)發(fā)展的原因
1.1 時展的需求
在當今信息化時代,人們對計算機科學技術(shù)的需求量越來越大。雖然,計算機技術(shù)最初運用在戰(zhàn)爭領(lǐng)域。但是,在二戰(zhàn)結(jié)束之后,世界各國追求和平發(fā)展。計算機技術(shù)已經(jīng)被使用在人們的日常生活中,各經(jīng)濟領(lǐng)域?qū)τ嬎銠C技術(shù)的需求量不斷加大,強調(diào)運用計算機技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品服務,提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。在這種情況下,各國十分重視計算機科學技術(shù)的民用化發(fā)展,以充分發(fā)揮計算機科學技術(shù)在人們生活中的作用。
1.2 信息共享的發(fā)展
信息共享是計算機科學技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),信息共享促進了計算機科學技術(shù)的研發(fā),加強了計算機科學技術(shù)研發(fā)人員之間的信息溝通和信息交流,并為計算機科學技術(shù)的發(fā)展提供了充足的信息支持,以減少計算機科學技術(shù)的研發(fā)周期,提高計算機科學技術(shù)的發(fā)展速度。
1.3 計算機理論基礎(chǔ)的研究
計算機理論基礎(chǔ)對計算機科學技術(shù)的發(fā)展有著重要的指導作用,在計算機科學技術(shù)研發(fā)的過程中,研發(fā)人員能夠在理論知識中獲得設(shè)計靈感并將計算機理論知識運用到計算機科學技術(shù)研發(fā)的過程中。并且,計算機理論知識需要實踐的檢驗。在計算機科學技術(shù)發(fā)展的過程中運用理論知識能夠檢驗理論知識的正誤并改進錯誤的理論知識,進而使計算機科學技術(shù)研發(fā)擁有正確的理論指導,減少計算機科學技術(shù)研發(fā)過程中的錯誤。
2 我國計算機科學技術(shù)發(fā)展的總體方向
2.1 發(fā)展高度
計算機科學技術(shù)的發(fā)展高度主要體現(xiàn)在計算機主頻上。計算機主頻發(fā)展程度越高,計算機的性能就越穩(wěn)定,運行速度就越快。目前,英特爾公司已經(jīng)研發(fā)出了超過10億晶體管的計算機微處理器,也就是說計算機可以有多個處理器共同工作,能夠有效提高計算機的運行速度。
2.2 發(fā)展廣度
計算機科學技術(shù)的發(fā)展廣度主要指計算機科學技術(shù)在人們生活中的滲透范圍?,F(xiàn)階段,我國社會的計算機已經(jīng)普及,幾乎家家都有一臺計算機,計算機無處不在。并且,目前人們在生活中所使用的筆記本、冰箱、洗衣機等都是計算機科學技術(shù)的電子化產(chǎn)品。很可能在若干年要以后,紙質(zhì)書籍被淘汰,人們普遍使用電子書進行學習。
2.3 發(fā)展深度
計算機科學技術(shù)發(fā)展深度指計算機人工智能的發(fā)展。計算機人工智能的發(fā)展課題主要包括人機互動、信息選用等。人工智能要求計算機具備多種思維邏輯能力和感知能力,能夠與人進行自由交流?,F(xiàn)階段,計算機人工智能主要運用在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中。在不久的將來,計算機人工智能會在人們的社會生活中得到普及。
3 我國計算機科學技術(shù)發(fā)展的趨勢
3.1 高速計算機技術(shù)
隨著計算機科學技術(shù)的發(fā)展,美國發(fā)明了空氣絕緣體來提高計算機運行速度的技術(shù)。并且,紐約保利技術(shù)公司發(fā)明了計算機使用的新型電路。在這種電路中,芯片之間用膠滯體所包裹的導線連接,而膠滯體的大部分物質(zhì)是空氣。膠滯體導線不吸收任何信號,在信息傳輸?shù)倪^程中極大地提高了信息傳輸?shù)乃俣取2⑶?,膠滯體導線能夠節(jié)約成本,降低計算機的耗電量,提高計算機的運行速度。但是,膠滯體導線的散熱性較差,保利公司針對這一問題研發(fā)出了電腦芯片冷卻技術(shù)。我國計算機科學技術(shù)積極借鑒美國計算機科學技術(shù)的研發(fā)成果,積極研發(fā)提升計算機運行速度的科學技術(shù),高速計算機技術(shù)成為我國計算機科學技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。
3.2 超微技術(shù)生物計算機
上世紀八十年代,西方國家便將計算機科學技術(shù)應用到生物領(lǐng)域,積極研制生物計算機。生物金計算機主要運用生物芯片,以波的方式傳遞信息,極大地提高了計算機的運算速度。生物計算機的運算速度是普通計算機的十萬倍。并且,生物計算機的存儲空間十分強大,計算機消耗較小,與普通計算機相比具有明顯的優(yōu)勢。另外,隨著科學技術(shù)的發(fā)展,生物計算機已經(jīng)突破了超微技術(shù)領(lǐng)域,實現(xiàn)了超微機器人。在生物計算機背景下,我國加強重視生物計算機的優(yōu)勢,積極探索生物計算機科學技術(shù),研究超微技術(shù)在生物領(lǐng)域的運用,尤其強調(diào)生物計算機科學技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的運用,以提高我國的醫(yī)療水平。
3.3 光學計算機
光學計算機用光作為計算機信息傳輸?shù)闹饕侄?,光的信息傳輸速度遠遠高于普通計算機,并且,光的偏振特征和光的頻率能夠有效提高計算機信息傳輸?shù)哪芰?。另外,光學計算機不需要任何導線,光線交叉也不會造成信息干擾,極大地提高了計算機的智能水平。在上世紀九十年代,英國、法國、德國等六十多個國家組成了科研隊伍進行光學計算機研究?,F(xiàn)階段,計算機科技發(fā)展水平不斷提高,我國在科學技術(shù)的支持下,加快研發(fā)光學計算機技術(shù),光學計算機成為了我國計算機科學技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。
參考文獻:
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樹立和落實科學發(fā)展觀,最重要的,是用新的發(fā)展思路提高經(jīng)濟增長的質(zhì)量和效益,實現(xiàn)又快又好發(fā)展。理論局組織編寫的《科學發(fā)展觀學習讀本》很好地詮釋了科學發(fā)展觀的這一內(nèi)在要義,從四個方面論述了實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展的基本要求。內(nèi)容全面,邏輯嚴謹,通俗易懂,寓意深刻。
“加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,切實走新型工業(yè)化道路”,是實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展的著力點。世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史經(jīng)驗說明,在一國經(jīng)濟現(xiàn)代化的過程中,經(jīng)濟增長方式具有極端重要性。如果經(jīng)濟增長方式不能與一國的人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展階段及生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應,不僅會削弱經(jīng)濟的整體競爭力,降低經(jīng)濟增長的質(zhì)量和減少人民所享受到的經(jīng)濟增長成果,甚至會導致嚴重的經(jīng)濟和社會危機,導致經(jīng)濟增長過程的停滯和中斷。根據(jù)黨的十六大確定的到2020年建成全面小康社會的宏偉目標和落實科學發(fā)展觀的要求,“十一五”期間,我國應當大力推進經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變,切實走新型工業(yè)化道路,在全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展方面邁出較大步伐,力爭到2010年使經(jīng)濟發(fā)展登上一個新臺階,為后10年繼續(xù)前進奠定更高水平、更加堅實的新起點。正如《讀本》指出的:“推進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式,是實現(xiàn)經(jīng)濟持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展的重要著力點?!?/p>
“堅持做好‘三農(nóng)’工作,建設(shè)社會主義新農(nóng)村”,是實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展的根本保障。城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡,是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的突出問題之一。實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展,必須切實貫徹統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會發(fā)展的方針,把解決“三農(nóng)”問題作為重中之重,并努力做到:在確保國家糧食安全的基礎(chǔ)上,推進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整,提高農(nóng)業(yè)綜合效益和競爭力;加快農(nóng)村剩余勞動力向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移的步伐,切實打破城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu),形成城市對農(nóng)村發(fā)展的帶動機制;調(diào)整國民收入分配政策和國家財政支出結(jié)構(gòu),建立對農(nóng)業(yè)的支持和保護體系,讓公共服務更多地深入農(nóng)村、惠及農(nóng)民;通過深化改革,為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展增添新的動力和活力??傊挥小鞍l(fā)展好農(nóng)村經(jīng)濟,建設(shè)好農(nóng)民的家園,讓農(nóng)民過上寬裕的生活,才能保證全體人民共享經(jīng)濟社會發(fā)展成果,才能不斷擴大內(nèi)需和促進國民經(jīng)濟持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展?!薄巴七M自主創(chuàng)新,建設(shè)創(chuàng)新型國家”,是實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展的中心環(huán)節(jié)。據(jù)研究,從現(xiàn)在起到2020年,如果沒有科學技術(shù)進步貢獻的大幅度提高,我國將難以實現(xiàn)gdp比2000年“翻兩番”的目標。為努力延長經(jīng)濟快速增長的進程,避免陷入徘徊不前的困境,我們必須加大技術(shù)變革和制度創(chuàng)新的力度,建設(shè)創(chuàng)新型國家,力爭在“十一五”期間取得較大進步,在緩解資源環(huán)境的約束方面取得重要突破。“把增強自主創(chuàng)新能力作為調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式的中心環(huán)節(jié),推動國民經(jīng)濟又快又好發(fā)展”。要根據(jù)我國全面建設(shè)小康社會的需要,以產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和推廣應用為重點,大力發(fā)展能夠提高產(chǎn)業(yè)競爭力、促進新型工業(yè)化、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的應用技術(shù),特別是共性技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。堅持以企業(yè)為技術(shù)創(chuàng)新主體,從人才、投入和機制等方面創(chuàng)造條件,加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)化步伐。充分發(fā)揮技術(shù)進步對產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的巨大推動作用,加大技術(shù)進步對經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展的貢獻程度。
“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”,是實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展的社會基礎(chǔ)。實踐證明,全面建設(shè)小康社會,必須走兼顧生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好目標的發(fā)展道路,以實現(xiàn)經(jīng)濟增長與人口、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)?!笆濉逼陂g我國的環(huán)境和生態(tài)變化仍然呈現(xiàn)“點上治理、面上破壞”的特點,所以,“克服資源短缺的瓶頸,解決環(huán)境污染和生態(tài)破壞造成的矛盾和問題,是增強可持續(xù)發(fā)展能力、實現(xiàn)經(jīng)濟社會又快又好發(fā)展的迫切需要”。為此,要樹立資源憂患意識,保護和合理利用資源;堅持開源與節(jié)流并舉,節(jié)約優(yōu)先的方針;利用市場機制,提高自然資源的利用效率;轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式和消費模式,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟;依靠科技進步,提高保護和合理利用自然資源水平。同時,在環(huán)境治理方面,要從名義上的全面治理轉(zhuǎn)向務實的重點治理;在減緩生態(tài)、環(huán)境面上惡化趨勢的同時,進行重點治理,使重點地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量有所改善,自然保護區(qū)等重點生態(tài)功能區(qū)的管理質(zhì)量得以提高。
[關(guān)鍵詞]電子技術(shù) 應用領(lǐng)域 發(fā)展趨勢
中圖分類號:TP315 文獻標識碼:B 文章編號:1009-914X(2016)10-0297-01
一、電子科學與技術(shù)概述
電子技術(shù)是依據(jù)電子學的基本原理,利用電子元器件設(shè)計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學,它主要概括為:信息電子功能材料和器件、超大規(guī)模系統(tǒng)集成芯片設(shè)計,納米電子器件,電子離子光學與帶電粒子束物理,信息顯示器件與技術(shù),光電子材料與器件,現(xiàn)代信息光子學與技術(shù)等。本學科在電子陶瓷與器件、鐵電薄膜與器件、納米電子器件、儲能與能量轉(zhuǎn)換材料與器件、電子離子光學現(xiàn)論與系統(tǒng)、信息顯示器件、超快速光電子學、超大規(guī)模集成物理與電路設(shè)計等。目前,電子技術(shù)在各行各業(yè)都有著非常重要的價值,它所包含的內(nèi)容逐漸豐富,現(xiàn)如今其技術(shù)已經(jīng)日趨完善,迎來發(fā)展的高峰期。
二、電子技術(shù)在行業(yè)中的應用
1、傳統(tǒng)領(lǐng)域中的應用
在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域中,應用廣泛的主要是交直流電動權(quán),直流電動機具有較強的調(diào)速功能,為其供電的可控整流電源或者是直流電源,多數(shù)采用的是電力電子裝置。伴隨著科學技術(shù)的不斷進步,電力電子變頻技術(shù)迅速發(fā)展并成熟,它使得交流電機的調(diào)速性能得到了很大的提升,并且逐步取代直流電機,占據(jù)市場的主要地位。在工業(yè)生產(chǎn)中,交流電機廣泛應用于不同載荷的軋鋼機和數(shù)控機床上,發(fā)揮著重要的作用和良好的性能。為了避免在設(shè)備啟動中引起電流沖擊,一些不需要采用電力電子裝置的設(shè)備也開始廣泛取該裝置設(shè)備。同時,在電鍍裝置中也安裝使用了整流電源,冶金工業(yè)中的高頻,中頻感應加熱電源也廣泛使用電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)的使用范圍和規(guī)模在日益擴大。
2、通信工程的應用
從工程技術(shù)角度來看,電子技術(shù)與通信工程相結(jié)合,在社會生活的各種應用迅速的發(fā)展,它包括:移動通信與個人通信、衛(wèi)星通信、光通信、寬帶通信與寬事通信網(wǎng)、多媒體通信、語音處理及人機交互、圖像處理與圖像通信、信號處理及其應用技術(shù)、集成電路設(shè)計與制造,電子設(shè)計自動化技術(shù)及其應用,通信與測量系統(tǒng)的電路技術(shù),微波技術(shù)及其應用,微波傳輸。輻射及散射,微波電路,微波元器件,微波工程,光電子學與光纖通信工程,信息光電子工程,電子束,離子柬及顯示工程,真空電子工程,電子與光電子器件,微電子系統(tǒng)設(shè)計與制備,納米材料與技術(shù)等。
3、在交通領(lǐng)域中的應用
電子技術(shù)在交通領(lǐng)域中的應用主要為交通系統(tǒng)應用,電力機車目前正在由傳統(tǒng)直流電機傳動向交流電機傳統(tǒng)轉(zhuǎn)變。主要采用GTO控制器件,整流和逆變用PWM控制,所以可使輸入電流為正弦波。目前,很多國家在研制采用直線同步電機驅(qū)動的磁懸浮列車,一旦該技術(shù)成熟并成功應用的話,將會為交通帶來一次變革,不僅有利于縮短時間還對節(jié)能減排做出重要貢獻,電機技術(shù)還可以用于汽車的發(fā)動機。在現(xiàn)代汽車上,機械式機電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰,電控的燃油噴射裝置因其性能卓越而被廣泛應用。通過電子噴油裝置可以自動地保證發(fā)動機始終在最佳工作狀態(tài)。使其輸出功率在一定的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣,同時通過實驗獲得最佳的工作條件,并輸入存儲器中,當發(fā)動機開始工作時,根據(jù)傳感器測得的空氣流量、排氣管中的含氧量等參數(shù),按照事先編號的運算程序進行,然后控制發(fā)動機在最佳工況下。
4、在電力系統(tǒng)中的應用
電力電子技術(shù)是電工技術(shù)中的一個新興技術(shù),已經(jīng)在國民經(jīng)濟和社會建設(shè)中發(fā)揮著巨大的作用,對于未來輸電系統(tǒng)的性能也有顯著的影響。目前,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用已經(jīng)涉及到諸多方面,例如:發(fā)電環(huán)節(jié)、輸配電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等。在配電系統(tǒng)中,電力電子裝置可以用于防止電網(wǎng)的瞬間停電、瞬間電壓跌落和閃變等情況,便于進行電能的質(zhì)量控制,改善輸供電的質(zhì)量。電子技術(shù)還可以應用于變電所中,在變電所中主要是給操作系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的交直流操作電源,給蓄電池充電等都需要電子裝置。
5、在醫(yī)學中的應用
電子技術(shù)在醫(yī)學中的應用主要有電子病歷、生物芯片、便攜式醫(yī)療電子檢測儀、遠程診療系統(tǒng)等。電子病歷是電子技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的結(jié)合??梢詾獒t(yī)療機構(gòu)提供適時的醫(yī)療信息,是系統(tǒng)化的居民健康檔案。也可以為醫(yī)療責任提供證據(jù);利用傳感器的生物芯片,可以對人體進行DNA的檢測,快速處理相關(guān)信息,親子鑒定等;電子技術(shù)應用于便攜式醫(yī)療電子檢測儀,可以通過微控制器,連接醫(yī)療機構(gòu)網(wǎng)絡,實現(xiàn)醫(yī)生對患者的后期診療觀察,有利于醫(yī)療效果的發(fā)揮;同時,利用醫(yī)學與網(wǎng)絡技術(shù)、微電子技術(shù)等,可以達到醫(yī)學的遠程診療,實現(xiàn)醫(yī)學資源的共享,有利于偏遠地共的醫(yī)學診療。
三、電子科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢
現(xiàn)在電子科學與技術(shù)的發(fā)展,以及現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷普及,在不斷的改變著人們的日常生活方式和方法。而隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和材料技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代電子技術(shù)也在逐步走向?qū)W科集成化的發(fā)展傾向,將逐步呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢。
微型化
微型化的提出,是以納米技術(shù)作為現(xiàn)代電子科學與技術(shù)的發(fā)展的基礎(chǔ)。并由此延伸出了納米電子學,其主要則是在納米的尺度之下,對事物運動的規(guī)律和特性進行深入的研究,從而利用納米級的事物專屬特性對其進行開發(fā)和利用,主要利用與生物科技以及醫(yī)療工程中,納米檢測儀器,納米電器件等將逐漸被廣泛使用,再一次收發(fā)電子器件的變革。
智能化
智能化作為現(xiàn)代電子科學與技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,在很大的程度上對其進行使用,從而代替了各種不同危險的、枯燥的工作。如現(xiàn)代制造中的智能焊接、智能車載和智能機器人,都是對電子科學與技術(shù)的不斷應用,而未來電子技術(shù)智能化的應用,將使得人們的勞動力由繁重的體力勞動中解放出來,讓人們有空閑進行更加輕松、安全的工作,比如智能組裝流水線。智能礦脈探測等都是智能化電子技術(shù)的應用范疇。
精確化
技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,使得人們開始從原始的勞力勞動中解放,開始轉(zhuǎn)向信息更為流傳的精確程度,現(xiàn)代電子科學與技術(shù)可以應用于各種觀測,傳達室輸性行業(yè),如氣象預測、信息傳輸、醫(yī)療檢測等更多方面軍。提高觀測精確度,做到在最小程度內(nèi)的信息精確,做到最小的信息傳達輸損耗。
平民化
截止到目前為止,大部分的電子科學與技術(shù)開始被逐步應用在了特定的人員、特定的地點和特定的階段,如在醫(yī)療中不斷使用的B超技術(shù),在氣象通信中使用的氣象預測衛(wèi)星等。而這些技術(shù)已經(jīng)完備,但是,在很大程度上還屬于少數(shù)人在開始使用。而為更好的促進全民使用電子設(shè)備,小型化、平民化趨勢正在成為未來發(fā)展的新起點和新方向。如現(xiàn)代的血糖測試儀、灑精測試器等也開始逐步實現(xiàn)平民化,從而可以適當降低精確度,大加幅度縮小體積。降低操作難度,提高產(chǎn)品安全系數(shù),降低材料成本,做到平民化與高科技化兩種等級,盡量面向更多人群開放。
5、光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化
光電子技術(shù)涉內(nèi)容:光子產(chǎn)生、控制的激光技術(shù)及其相關(guān)應用技術(shù);光子傳輸?shù)牟▽Ъ夹g(shù);光子探測和分析的光子檢測技術(shù);光計算和信息處理技術(shù);光子存儲信息的光存儲技術(shù);光子顯示技術(shù);利用光子加工與物質(zhì)相互作用的光子加工與光子生物技術(shù)。由以上技術(shù)形成的光電子行業(yè)的五大類產(chǎn)業(yè)格局:光電子材料與元件產(chǎn)業(yè)、光信息(資訊)產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)光學(光學器材)產(chǎn)業(yè)、光通信產(chǎn)業(yè)、激光器與激光應用(能量、醫(yī)療)產(chǎn)業(yè)。
結(jié)語
隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展,人類歷史即將進入一個嶄新的時代,電子科學技術(shù)的發(fā)展和更新在隨著時間的步伐,在不斷的改變。并在逐步的廣大化,電子科學技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合有利于促進社會科學技術(shù)的進步,無論是生活還是科學研究,電子技術(shù)都不必不可少的獨立技術(shù),電子科學與技術(shù)對于國家經(jīng)濟發(fā)展、科技進步和國防建設(shè)都具有重要的戰(zhàn)略意義。
搶抓機遇、科學發(fā)展 不斷提升服務水平
機關(guān)車隊是為市五大班子領(lǐng)導和廣大機關(guān)干部職工提供車輛服務的。近年來,面對服務對象要求提高、車隊經(jīng)費緊張、油價不斷波動等不利因素,我們樹立創(chuàng)新意識,全力搶抓發(fā)展的新機遇,勇于開拓服務市場,用科學發(fā)展觀理論武裝職工頭腦,切實加強服務意識和工作作風建設(shè),擴大了服務領(lǐng)域,提高了服務質(zhì)量,取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
一、搶抓機遇、開拓市場,增強發(fā)展后勁
機關(guān)車隊要發(fā)展、要科學發(fā)展,一直是我們?nèi)牥嘧映蓡T的首要工作任務,為市領(lǐng)導服務和為機關(guān)干部職工服務需要更多的資金支持,而如何獲得更多的經(jīng)濟效益,我們首先在修理廠的發(fā)展上做文章。為了使修理廠在市場競爭中奪得一席之地,關(guān)鍵是要有自己的主打項目和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。為此,我們多次考察、反復論證,在局領(lǐng)導的大力支持下,首先選中了壓縮天然氣(cng)汽車改裝這一朝陽產(chǎn)業(yè)。從20xx年10月以來,經(jīng)過我們積極努力相繼取得了改裝資質(zhì),成為全省第一家領(lǐng)取《壓力容器安裝維修許可證》的單位,并開發(fā)了壓縮天然氣汽車維修管理軟件。截止目前已改裝壓縮天然氣汽車近500臺,取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。在此基礎(chǔ)上,我們還在積極籌建cng氣瓶檢驗站的工作。這項工作已同市質(zhì)監(jiān)局達成合作意向,完成有關(guān)設(shè)備考察工作,待批準后即可進行設(shè)備采購。
二、挖掘潛力,提高效益,提升服務水平
要使車隊的服務水平不斷提升,不但要謀求新發(fā)展,還要不斷挖掘潛力,合理的利用好現(xiàn)有的人力、物力資源,使其發(fā)揮更大的作用,獲得更多的效益。
機關(guān)職工通勤車只有在工作日發(fā)車,我們就利用節(jié)假日對外出租;同時,我們還嘗試出租閑置的車庫來創(chuàng)造效益。汽車租賃站車況不好,我們就以提高服務質(zhì)量來吸引客戶。機關(guān)職工乘坐通勤的人數(shù)隨季節(jié)變化,我們就加強管理、加大通勤票檢查力度,有效遏制了無票乘車的現(xiàn)象。
為了提高修理廠的經(jīng)濟效益,我們針對汽車維修市場的變化和車型的不斷更新,有針對性的更換維修檢測設(shè)備,提高維修能力和質(zhì)量,擴大對外服務范圍,增加維修車輛。
這一系列的措施使車隊獲得了客觀的經(jīng)濟收入。補充了車輛經(jīng)費不足,減少了財政負擔。20xx年在局領(lǐng)導的大力支持下,我們還新購入了兩臺考斯特面包車,為車隊的服務上水平創(chuàng)造了一個新的平臺。
三、帶隊伍、改善作風,形成集體合力
車隊職工崗位分散,工作時間不一致,就連召開全隊職工大會都要選擇在工作以外的時間。為了把這樣一支隊伍帶好,形成合力,我們一方面加強正面教育,努力建設(shè)一支有理想、有道德、有文化、有紀律的職工隊伍,教育職工樹立遠大理想、愛崗敬業(yè)、廉潔奉公、誠實守信、遵紀守法,提高職工的服務意識和主人翁責任感。另一方面,我們強化制度建設(shè),以制度管人。近年來,我們制定和完善了崗位責任制、安全制度、車輛、駕駛員管理制度、安全優(yōu)質(zhì)服務獎懲制度等;并在執(zhí)行中加強教育監(jiān)督,堅持每月25日召開全隊的安全例會,提高了大家的責任心,強化了駕駛員的安全意識。創(chuàng)造了市領(lǐng)導公務用車全年行駛300萬公里、出長途2330臺次無重大安全事故的記錄。三是提升技能培訓,對司機們加強崗位練兵,鼓勵廣大職工刻苦鉆研技術(shù),不斷提高他們的駕駛技能?,F(xiàn)在,司機們每天早出晚歸,節(jié)假日不休息,隨叫隨到,不計報酬,他們的優(yōu)質(zhì)服務得到了各級領(lǐng)導認可和廣大機關(guān)干部職工的好評。
關(guān)鍵詞:科學技術(shù);化學學科;發(fā)展趨勢;化學教學;啟示
文章編號:1005C6629(2016)10C0003C05 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
3 展望化學科學的發(fā)展趨勢
世界很奇妙,未解之謎不少。盡管現(xiàn)代科學技術(shù)已經(jīng)揭開了不少謎底,取得了很大成就,仍然有許多問題尚未解決,仍然會不斷地發(fā)現(xiàn)、產(chǎn)生新的問題,在這些問題中有相當大的部分通常歸屬于化學問題,需要化學科學來解決。一般地說,化學問題可以分為3大類:第一類是關(guān)于物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性能、合成、檢測等等的“純粹化學”問題,例如“三氧化二碳分子具有什么樣的結(jié)構(gòu)?”“三氧化二碳有哪些性質(zhì)?”“怎樣制取三氧化二碳?”等。第二類是人類生活、生存和現(xiàn)代社會迫切需要化學解決的現(xiàn)實問題,例如“怎樣制造效果更好、副作用更小的新藥物?”“人類能不能實時監(jiān)測自身的化學變化?”“石墨烯能直接應用于日常生活嗎?”等,這類問題可以稱為“應用化學問題”。第三類是跟化學有密切關(guān)系,又需要多學科聯(lián)袂協(xié)同解決的科學問題,例如宇宙的構(gòu)成、起源與演化問題;生命的起源與演化問題以及“意識和理智是怎樣形成的?”“大腦如何思考、如何形成記憶?”“環(huán)境如何影響人類基因?”“怎樣消除環(huán)境污染?”“如何捕獲更多的太陽能?”“能否有選擇地切斷某些免疫反應?”等,這類問題既是基本的又是復雜的,可以稱為“跨學科問題”。
這些問題的解決,不僅需要新的化學知識,也將促進化學科學繼續(xù)發(fā)展。
根據(jù)解決未來化學問題的需要,可以進一步概括未來化學科學的發(fā)展趨勢主要是[22,23]:
3.1 由研究簡單化學體系向研究復雜化學體系發(fā)展
19世紀的化學是在原子的層次上認識和研究物質(zhì),主要研究原子的組合和排布,是“原子的科學”(參見恩格斯《自然辯證法》)。20世紀的化學合成了大量的分子,研究了分子中的化學鍵及其本質(zhì)、分子的相互作用,高分子材料和生物分子的結(jié)構(gòu)與功能等,主要是在分子的層次上認識和研究物質(zhì),被認為是研究分子的科學。21世紀的化學不但研究原子、分子,而且進一步研究分子片、結(jié)構(gòu)單元、高分子、原子分子團簇、超分子、生物大分子、分子和原子各種不同維數(shù)、不同尺度和不同復雜程度的聚集態(tài)和組裝態(tài),直到分子材料、分子器件和分子機器的合成和反應,制備、剪裁和組裝,分離和分析,結(jié)構(gòu)和構(gòu)象,粒度和形貌,物理和化學性能,生理和生物活性及其輸運和調(diào)控的作用機制,以及上述各方面的規(guī)律、相互關(guān)系和應用等,使21世紀的化學越來越成為研究泛分子的科學,由研究簡單化學體系向研究復雜化學體系發(fā)展。
3.2 由研究簡單反應體系向研究復雜反應體系發(fā)展
現(xiàn)代化學的研究對象不但由研究簡單微粒向研究復雜微粒發(fā)展,而且呈現(xiàn)由研究簡單反應向研究復雜反應,即向分子群研究深入的發(fā)展趨勢。近代化學對多分子反應是無能為力的,遠遠不能滿足實際需要。一個活細胞內(nèi)往往有幾十種酶同時催化許多化學反應,研究生物體內(nèi)的化學反應,就要研究多個分子甚至一大群分子間的反應。生物機體的活動常常同時發(fā)生幾十個甚至幾百個化學反應,生物體為延續(xù)生命所發(fā)生的化學反應就更加多了。因此,研究復雜的反應體系成為化學科學發(fā)展的趨勢之一是很自然的。
近代化學致力于獲得物質(zhì)世界的簡單的基本解,總是盡可能地把復雜的化學體系簡化成簡單的體系、孤立的體系來探索其中的分子及其反應,用微觀來解釋宏觀。隨著認識的不斷發(fā)展,人們逐步認識到必須回歸復雜性,在實際情境中研究復雜系統(tǒng),越來越重視對復雜化學體系的研究。所謂復雜體系,既包括組分復雜性,也包括結(jié)構(gòu)復雜性、狀態(tài)復雜性和過程復雜性。多組分體系、分子群反應、開放體系、耗散結(jié)構(gòu)、非平衡態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)等等復雜化學體系都成為現(xiàn)代化學的研究對象。同時,化學家開始注重在動態(tài)背景中對物質(zhì)進行研究,而不再局限于靜態(tài)。例如,在生物細胞膜背景中研究類脂分子的生物化學行為,在高級結(jié)構(gòu)背景中研究蛋白質(zhì)的功能行為等等。生命過程中的物質(zhì)代謝都是通過一系列催化反應,而且是高效率的專一的催化反應進行的??梢灶A期,在未來化學中催化反應將會有極大的發(fā)展。
由原子層次到分子層次再到泛分子層次,體系的復雜性正是逐步增加的。復雜系統(tǒng)中的化學過程是研究復雜系統(tǒng)的核心問題,未來化學還需研究寬時間范圍的化學行為,研究化學進化和化學演化,建立跟蹤分析方法,發(fā)展過程理論。
3.3 由注重結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系向注重組成-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-功能關(guān)系發(fā)展
所謂結(jié)構(gòu)是事物內(nèi)部各組成要素的結(jié)合方式,反映著各組成要素的相互聯(lián)系。性質(zhì)是事物本身所具有的屬性,能反映事物與外部其他事物的聯(lián)系,而且這種聯(lián)系往往不是太復雜的。功能則是事物能夠滿足某種需求的一種屬性,是系統(tǒng)作用于他物的能力,其機制往往是比較復雜的。功能所發(fā)揮的作用一般都是正面的、有利的;性質(zhì)則無正面、負面之分,或者說既包括正面的也包括負面的。組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能之間既有密切聯(lián)系又有所區(qū)別。對于簡單系統(tǒng),注意其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的聯(lián)系就足以認識和了解對象系統(tǒng)了,因而通常就只關(guān)注簡單系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的聯(lián)系。對于復雜系統(tǒng)來說,其性質(zhì)在內(nèi)部不是均勻分布的,難以用來完整地說明系統(tǒng)的內(nèi)部和外部作用,相對來說功能更顯重要,而結(jié)構(gòu)對于功能往往有著決定性的影響。因此,了解結(jié)構(gòu)與功能的相互聯(lián)系,實行結(jié)構(gòu)研究與功能研究結(jié)合,成為認識和了解復雜系統(tǒng)的重要方法。對于未來化學來說,研究結(jié)構(gòu)時研究高級結(jié)構(gòu)應該更為重要,基于結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系來設(shè)計、合成新功能分子或功能材料;基于分子或合成子組裝的合成、構(gòu)筑高級結(jié)構(gòu)的研究,包括控制大分子纏繞、折疊和多層次有序聚集研究;基于模擬生物材料形成過程的合成方法研究等將得到進一步發(fā)展。上述所謂高級結(jié)構(gòu)都是由結(jié)構(gòu)單元分子組合成的,是以分子間弱相互作用為基礎(chǔ)的。
前已述及,現(xiàn)代化學科學的研究對象已由相對簡單的化學系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閺碗s的化學系統(tǒng)。與此對應,在研究的側(cè)重點上,現(xiàn)代化學科學呈現(xiàn)出由注重結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系向注重組成-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-功能關(guān)系發(fā)展的特點。
3.4 由偶然發(fā)現(xiàn)向自覺尋找或發(fā)明發(fā)展
19世紀化學的研究方法主要是實驗方法,因而被稱為實驗的科學,化學的新發(fā)現(xiàn)也常常具有偶然性。到了20世紀下半葉,隨著量子化學在化學中的應用,化學不再是純粹的實驗科學了。許多高難度的合成工作都事先根據(jù)理論設(shè)計,然后決定合成路線。稀有氣體化合物的發(fā)現(xiàn)、維生素B12在軌道對稱性守恒原理指導下的成功合成等等,都凸顯了理論化學的重要性。1998年諾貝爾化學獎的頒獎公告就宣稱:“量子化學已經(jīng)發(fā)展成為廣大化學家所使用的工具,將化學帶入一個新時代,在這個新時代里實驗和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì)?;瘜W不再是純粹的實驗科學了?!?/p>
為了滿足未來社會的種種要求,需要發(fā)展新的反應(例如綠色技術(shù)要求)。隨著對化學反應本質(zhì)的理解,特別是分子識別概念的引入,進一步綜合考慮反應分子間各種作用力所起的作用,就有可能設(shè)計新的反應,發(fā)明創(chuàng)造新的反應,尤其在不對稱合成反應和催化反應的發(fā)明創(chuàng)造方面。預計在未來,理論和計算方法的應用將大大加強,理論對實驗研究起指導作用,理論和實驗更加密切結(jié)合,使實驗探究獲得較強的自覺性,未來化學將實現(xiàn)由發(fā)現(xiàn)反應到發(fā)明反應的飛躍?;瘜W思想、化學方法學、化學哲學的討論也會引起越來越多的人的興趣。
3.5 由應用傳統(tǒng)手段向應用現(xiàn)代科學技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展
為了解決新問題、解決越來越復雜的問題,需要新的思路、新的過程和新的方法。因此,在21世紀,化學科學的新方法、新手段會層出不窮。
例如,合成化學始終是化學的根本任務。為了適應各種新功能分子的合成需求,合成設(shè)計必須有新的發(fā)展,尤其是對各種功能性分子聚集體的制備,需要研究過去化學家較為陌生的組裝問題。未來的合成化學將從化合物的經(jīng)典合成方法擴展到包含組裝等在內(nèi)的廣義合成,以求得到能實際應用的分子器件和組裝體。有人概括新合成方法的特點是“十化”:芯片化,組合化,模板化,定向化,設(shè)計化,基因工程化,自組裝化,手性化,原子經(jīng)濟化,綠色化。引進酶技術(shù)、仿生技術(shù)、膜技術(shù)等新的實驗技術(shù),則將有力地促進生物機體和生命秘密的研究。
再如,分析化學將進一步吸收大量物理方法、生物學方法、電子學和信息科學方法,發(fā)展成為分析科學,大大拓寬應用范圍。分析方法的發(fā)展趨勢也被概括為“十化”:微型化芯片化、仿生化、在線化、實時化、原位化、在體化、智能化、信息化、高靈敏化、高選擇性化、單原子化或單分子化。單分子光譜、單分子檢測,搬運和調(diào)控的技術(shù)受到重視;以分離和分析方法連用,合成和分離方法連用,合成、分離和分析方法連用為內(nèi)容的“三連用”將是很普遍的現(xiàn)象。
化學實驗將趨向高技術(shù)化、自動化、微型化和超微型化,以節(jié)省能源、節(jié)省材料、節(jié)省時間、減少污染。
計算機技術(shù)的發(fā)展,尤其是分子結(jié)構(gòu)與性能的計算機數(shù)據(jù)庫的建立以及分子模建技術(shù)的發(fā)展,使得化學中的分子設(shè)計、合成設(shè)計以及進一步的反應設(shè)計有了很好的助手和工具,模型和計算機虛擬將成為化學的新方法?;瘜W體系的組成-結(jié)構(gòu)-性質(zhì)-功能信息和大數(shù)據(jù)以及化學過程的各種信息和大數(shù)據(jù)將有力地促進對復雜化學系統(tǒng)的研究。
隨著計算機性能的逐步提高,計算化學將會有進一步的大發(fā)展。未來的智能化計算機將能進行學習,幫助化學家更好地進行實驗模擬、實驗設(shè)計以及實驗控制,應用機器來設(shè)計、合成分子將越來越多。計算機技術(shù)以及化學信息學技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)將為化學在新世紀迅速發(fā)展插翅添翼。
此外,化學將由單科閉門獨干向多學科相互滲透、交叉、協(xié)同發(fā)展,這一趨勢在此不再贅述。
4 科學技術(shù)及化學科學新發(fā)展對化學教學的啟示
未來化學將會在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用;推動材料科學進一步發(fā)展;在解決食物短缺問題、治理環(huán)境、提高人類生存質(zhì)量和生存安全、拓展人類化學認知的廣度深度等方面繼續(xù)起保證作用。因此,化學應該成為高中階段的一門重要的科學課程。
科學技術(shù)和化學學科新的發(fā)展和趨勢無疑會影響化學教學的內(nèi)容。例如,合成、組裝復雜分子的過程包含著分子識別過程,充實、提高和普及分子識別這一觀念可能是現(xiàn)代化學教育的重要任務之一。但是,這不是最主要的。筆者認為,最主要的是:
4.1 注重研究思路、方法和創(chuàng)新的感悟、體會與訓練
科學技術(shù)和化學學科的新發(fā)展是科學創(chuàng)新的成果,它給化學教學的重要啟示之一就是要注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
要培養(yǎng)好學生的創(chuàng)新能力,首先要注意通過對典型創(chuàng)新成果的分析、討論來影響、啟發(fā)學生,培養(yǎng)學生具有濃厚的創(chuàng)新興趣和強烈的創(chuàng)新意識。
其次要注意引導學生感悟、概括典型創(chuàng)新成果的研究思路和方法,形成體會并適當安排相應訓練。所謂研究思路是認知策略的具體表現(xiàn)形式,實質(zhì)上就是認知策略,是開展認知活動的指導思想、行動規(guī)則和組織實施的依據(jù),是認知活動過程和方法的精髓、靈魂和本質(zhì)特征,是認知活動、認知智慧的核心成分,決定著認知活動的成敗。認知活動越復雜,認知策略的關(guān)鍵作用就越強,越是要予以注意。
有關(guān)的知識和經(jīng)驗是認知智慧的基礎(chǔ),沒有它們,認知策略就不能形成。有關(guān)的操作技能等決定著認知策略能不能落實、能不能具體化、能不能轉(zhuǎn)化為實踐。但是,它們絕不是認知策略本身。因此,絕不能用創(chuàng)新成果的知識灌輸和操作訓練來代替創(chuàng)新研究思路、方法的感悟與體會。
4.2 注意學科思想(觀念)的滲透、領(lǐng)悟和發(fā)展
根據(jù)現(xiàn)代化學的特點和發(fā)展趨勢,高中化學課程應該注意用恰當?shù)姆椒ò严冗M的觀念介紹給學生,例如關(guān)于物質(zhì)微粒及其相互作用的多樣性和多層次性、微粒尺度對物質(zhì)性質(zhì)的影響、跟自然和諧相處等等,要認真清除傳統(tǒng)教學內(nèi)容中的形而上學觀念,對學生進行生動的辯證唯物主義教育。
學科思想(或?qū)W科觀念)有助于學生理解、接受和掌握有關(guān)知識,十分重要,但絕不能一成不變地教條式記憶。在化學教學中注意滲透化學學科思想(觀念)并適時總結(jié)、適時發(fā)展提升、注意應用,有助于學生學好化學,把握真諦。以化學微粒觀為例,有人在學生剛學習分子、原子時就強調(diào)掌握微粒觀,這是違反觀念形成規(guī)律的,是不適宜的。另一種情況則是:在初三化學學習了分子、原子之后,就再也不提微粒觀,不重視微粒觀的應用,更不重視微粒觀的發(fā)展,覺得已經(jīng)強調(diào)過了、“無話可講”了。其實在后續(xù)的學習中,不僅在涉及微觀過程或者涉及微粒相互作用、相互影響時可以涉及微粒觀,在涉及物質(zhì)微粒及其相互作用多樣性和多層次性時、涉及復雜化學體系的高級結(jié)構(gòu)、涉及各種泛分子時都是應用微粒觀、發(fā)展提升微粒觀,使學生更好地掌握微粒觀的好時機。
4.3 注重立德樹人,促進全面發(fā)展
在科學技術(shù)不斷發(fā)展、造福人類,并涌現(xiàn)許多用科學技術(shù)服務民族、服務國家、服務人類的楷模的同時,也存在著害人科技、犯罪科技等危害人類的負面現(xiàn)象,例如考場高科技作弊、高仿真犯罪、電信詐騙、偽基站、網(wǎng)絡病毒、惡意軟件、電腦犯罪、網(wǎng)絡盜竊、計算機高頻下單炒股、致幻劑、high藥、新化學、瘦肉精、地溝油、三聚氰胺奶、蘇丹紅鴨蛋、甲醛魷魚、硫磺枸杞、孔雀石綠防腐魚、染色“黃花魚”、假雞蛋、濫用反式脂肪酸和塑化劑,等等?!鞍l(fā)明”這些害人科技、犯罪科技的人都是掌握了有關(guān)科學技術(shù)的人!至于明知故犯,私排有害化學品或濫用化學制品造成公害、污染環(huán)境的人就更多了。嚴峻的事實從反面警醒我們:科學技術(shù)教育一定要注重立德樹人,注重進行道德倫理教育,一定要關(guān)注學生的全面發(fā)展,努力促進學生全面發(fā)展。
根據(jù)現(xiàn)代化學的特點和發(fā)展趨勢,中學化學課程還應該通過生動具體的事例讓學生體會化學跟其他學科的密切聯(lián)系,知道化學是生命科學、材料科學、環(huán)境科學以及信息科學進一步發(fā)展的重要基礎(chǔ),認識到在基礎(chǔ)教育階段偏科是不應該的。
4.4 培養(yǎng)學習興趣,切忌嚇跑學生
根據(jù)現(xiàn)代化學的特點和發(fā)展趨勢,中學化學課程應該注意引導學生大致了解現(xiàn)代化學的目標、任務、對象、內(nèi)容、方法、手段、重要領(lǐng)域和成就,了解化學的視野逐步擴大,增強他們學習化學的興趣。
復雜的學習內(nèi)容往往顯得比較艱深、枯燥,特別需要濃厚的學習興趣支撐。復雜的學習內(nèi)容不是注定跟學習興趣有矛盾、有沖突的。與此相反,幾乎每一個復雜研究成果都是在巨大興趣的推動下取得的。研究活動如此,學習活動也應該如此,關(guān)鍵在于要對內(nèi)容、形式、方法等作適當?shù)奶幚砑庸ぃ皇呛唵?、粗暴地灌輸?/p>
在化學學科新發(fā)展中有許多生動的例子。例如,固相表面催化是復雜的,通常似乎難以激發(fā)學習興趣。如果在基于煤轉(zhuǎn)化的有機合成工業(yè)的教學中,適當介紹一點微觀機理過程,結(jié)合模型或示意圖介紹中科院包信和院士研究團隊巧妙地用部分還原的復合氧化物作催化劑,讓CO分子在催化劑氧缺陷位上吸附并解離;氣相氫分子選擇性地與解離生成的C原子反應生成亞甲基自由基;催化劑表面CO解離生成的氧原子傾向性地與另一個CO反應形成CO2;亞甲基自由基迅速進入分子篩孔道,在孔道限域環(huán)境中進行擇形偶聯(lián)反應定向生成低碳烯烴而不是在催化劑表面停留或發(fā)生表面聚合反應。通過以CO替代H2來消除烴類形成中多余的氧原子,在反應不改變CO2總排放的情況下,摒棄了水煤氣變換反應,從原理上開創(chuàng)了一條低耗水進行煤轉(zhuǎn)化的新途徑。同時,創(chuàng)造性將氧化物催化劑與分子篩復合,巧妙地實現(xiàn)CO活化和中間體偶聯(lián)等兩種催化活性中心的有效分離,把費托過程中“漫無目的”生長的自由基控制在一個“籠子”(分子篩)里,使其變成想要的目標產(chǎn)物(低碳烯烴);介紹美國《科學》雜志以“令人驚奇的選擇性”為題發(fā)表專家評述,認為該過程未來在工業(yè)上將具有巨大的競爭力等背景知識,學習要求則不提高……這樣做可以讓學生體會征服困難、獲得成功的喜悅,激發(fā)他們學習和探究的興趣。
現(xiàn)今的中學化學教學以刷題訓練為主,而且考試難度大幅度提高,導致不少學生失去學習興趣。在實行升學選考后,選考化學的人數(shù)顯著減少,在一些地方已影響到化學課的正常開設(shè),這個教訓必須吸取。
4.5 痛下決心,切實改革課程、教材、訓練與考試
現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展和社會發(fā)展的需要,使現(xiàn)代化學面臨著一輪新的變革和發(fā)展。對此,高中化學課程需要建立一種靈活的機制,以便于及時地反映現(xiàn)代化學迅速發(fā)展、變化著的特點和進展,及時調(diào)整中學化學的內(nèi)容,加強課程內(nèi)容的現(xiàn)代化,把符合現(xiàn)代化學特點和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)性內(nèi)容介紹給中學生,并且提供選擇機會使他們能對現(xiàn)代化學的某些領(lǐng)域或者研究案例作比較深入的了解,等等。
目前我們的基礎(chǔ)教育已經(jīng)被升學應試綁架,雖然形形的改革措施不斷出臺,實際上應試教育愈演愈烈,學生以及教師、家長的負擔很重,嚴重影響了學生全面發(fā)展和人才健康成長,迫切需要痛下決心,全面改革課程、教材、訓練與考試。這是一個復雜、龐大、艱難的系統(tǒng)工程,我們期待、祝愿它早日成功。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:計算機 特點 趨勢 現(xiàn)實意義
一、計算機科學技術(shù)的發(fā)展特點
計算機在發(fā)展過程中已經(jīng)越來越小巧、反應快速以及貼近人們的生活。以前作為軍事以及教育、醫(yī)療等用途的計算機技術(shù)已經(jīng)越來越被個人所掌握,計算機進入到個人生活的各個環(huán)節(jié)。而隨著人們物質(zhì)生活水平的提高,人們對于計算機性能的要求也越來越高,這也反過來激勵著計算機科學技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。而在總結(jié)計算機科學技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀中,需要充分考慮到計算機本身具有的屬性,以及計算機帶來的現(xiàn)狀改變,綜上,計算機科學技術(shù)的特點可以總結(jié)為以下幾點
(一)計算機科學技術(shù)的發(fā)展多極化
隨著政治經(jīng)濟的全球化,個人計算機已席卷全球,但由于計算機應用的不斷深入,對巨型機、大型機的需求也穩(wěn)步增長,巨型、大型、小型、微型機各有自己的應用領(lǐng)域,形成了一種多極化的形勢。如巨型計算機主要應用于天文、氣象、地質(zhì)、核反應、航天飛機和衛(wèi)星軌道計算等尖端科學技術(shù)領(lǐng)域和國防事業(yè)領(lǐng)域,它標志一個國家計算機技術(shù)的發(fā)展水平。目前運算速度為每秒幾百億次到上萬億次的巨型計算機已經(jīng)投入運行,并正在研制更高速的巨型機。計算機科學技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)多極化。
(二)計算機科學技術(shù)的發(fā)展智能化
智能化使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力,使計算機成為智能計算機。這也是目前正在研制的新一代計算機要實現(xiàn)的目標。智能化的研究包括模式識別、圖像識別、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設(shè)計、專家系統(tǒng)、學習系統(tǒng)和智能機器人等。目前,已研制出多種具有人的部分智能的機器人。計算機科學技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)了智能化
(三)計算機科學技術(shù)的發(fā)展的網(wǎng)絡化
網(wǎng)絡化是計算機發(fā)展的又一個重要趨勢。從單機走向聯(lián)網(wǎng)是計算機應用發(fā)展的必然結(jié)果。所謂計算機網(wǎng)絡化,是指用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)把分布在不同地點的計算機互聯(lián)起來,組成一個規(guī)模大、功能強、可以互相通信的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡化的目的是使網(wǎng)絡中的軟件、硬件和數(shù)據(jù)等資源能被網(wǎng)絡上的用戶共享。目前,大到世界范圍的通信網(wǎng),小到實驗室內(nèi)部的局域網(wǎng)已經(jīng)很普及,因特網(wǎng)(Internet)已經(jīng)連接包括我國在內(nèi)的150多個國家和地區(qū)。由于計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)了多種資源的共享和處理,提高了資源的使用效率,因而深受廣大用戶的歡迎,得到了越來越廣泛的應用。所以計算機科學技術(shù)的發(fā)展的網(wǎng)絡化
(四)計算機科學技術(shù)的發(fā)展的多媒體化
多媒體計算機是當前計算機領(lǐng)域中最引人注目的高新技術(shù)之一。多媒體計算機就是利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)和大眾傳播技術(shù),來綜合處理多種媒體信息的計算機。這些信息包括文本、視頻圖像、圖形、聲音、文字等。多媒體技術(shù)使多種信息建立了有機聯(lián)系,并集成為一個具有人機交互性的系統(tǒng)。多媒體計算機將真正改善人機界面,使計算機朝著人類接受和處理信息的最自然的方式發(fā)展。
二、計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢
計算機科學與技術(shù)的發(fā)展趨勢經(jīng)歷了幾個階段和過程,從最開始的軍事用途已經(jīng)遍布到了社會生活的各個方面。計算機科學技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)深刻地影響到了社會進程,計算機在體積上、性能上等都得到了更大的發(fā)展,也更加貼近人們對于計算機的用戶需求。計算機的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出交互式、體驗式以及智能化的特征,計算機CPU的速度在加快,外觀設(shè)計也更加多樣化,運用領(lǐng)域更加廣發(fā),逐步邁向第五代計算機的新紀元,計算機科學技術(shù)的發(fā)展是新時代中發(fā)展中的一個重要方面。
(一)計算機科學與技術(shù)朝著技術(shù)方面發(fā)展的趨勢
隨著時代的發(fā)展,計算和通訊技術(shù)融合。我們在過去20年中,在計算方面有分步式計算,智計算,無線通訊,遠程的、近程的很多多方面的發(fā)展,現(xiàn)在計算是建立在通技術(shù)和計算技術(shù)融合的基礎(chǔ)上。PC的功能正被開拓到更多的環(huán)境、多的設(shè)備之上。計算將無處不在,在一電腦上,在一個PDA上,在一個電視、臺家電或汽車上,任何地方都有計算,是計算的形式有所改變。智能家電將變成計算的一個很重要的平臺。可以現(xiàn)在有電源的地方就會有計算,沒有源的地方可能也會有計算,像我們現(xiàn)的錢包、書都會變成計算的方式。新的計算環(huán)境不僅僅是現(xiàn)在的電腦,也括手表、電話,包括各種能夠想象和想不到的方式。
(二)計算機科學與技術(shù)朝著構(gòu)架方面發(fā)展的趨勢
計算正在走向網(wǎng)格化,就是說計算本身是分布在一張網(wǎng)格上,像電網(wǎng)一樣無處不有,而且分布是有機的,這也是目前常說的網(wǎng)格計算。網(wǎng)格計算本身很重要的一個特點就是它更好地集成或者協(xié)同了部分資源,這個資源包括硬件的、軟件的、通訊的、網(wǎng)絡的以及信息的,可以
說在更高的層次、更多的層面上把信息更好地運用起來,使得這個過程變得更加優(yōu)化。所說它可以把很多很多的信息孤島,或者分布的資源聯(lián)系起來,因為在Intemet上面,信息本身是一個一個的孤島,現(xiàn)在由于有了網(wǎng)格計算,可以把物理層、網(wǎng)頁、信息層都連接起來。當計算的功能或者整個內(nèi)容、信息遍布到每一個角落的時候,怎樣營造一個安全、可信的環(huán)境就變得十分重要,因而最近提出的可信計算也是計算機技術(shù)發(fā)展的一個保障與前提??尚庞嬎慊蛘呖尚刨囉嬎惚旧硎且粋€生態(tài)環(huán)境,它是可用性、安全性、可信賴性、保密性、易用性的結(jié)合,包括硬件、軟件、不同的基礎(chǔ)設(shè)施;包括管理、機制運營的環(huán)境,也需要有很多很好的標準,產(chǎn)業(yè)的、政府的政策規(guī)劃也十分重要。
三、計算機科學與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)實意義
隨著大科學時代的到來及科技水平的高速發(fā)展,計算機科學與技術(shù)已經(jīng)滲透到我國經(jīng)濟、社會的各個領(lǐng)域。計算機科學與技術(shù)的發(fā)展與應用,不僅有利于全球經(jīng)濟的發(fā)展,還極大地推動了社會的進步,計算機已經(jīng)成為當前這個時代的“運籌者”,因此,發(fā)展計算機科學與技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義。參考文獻: