一、目的

    1.通过研究身边事物里的科学，把身边事物里的科学和当代科学技术前沿联系起来，训练学生的思维能力，增强科学意识。

    2.学生动手进行简单的实验，进而研究深奥的课题，达到思考训练的目的。

    3.激发学生参与当代科技前沿的研究兴趣。

    二、内容要点

    1.阅读短文“顶筷子与步行机器人”，通过简单的实验诱导学生研究步行的奥秘，进一步研究步行机器人的难题。

    2.阅读短文“半反射镜和激光器”，把半反射镜的原理搞清楚，可以使用一块玻璃做实验。半反射镜在电影中的应用不是每个学生都知道的，至于在激光器里的应用，就要进行介绍了。

    3.短文“生物钟之谜”把我们都有过体验的生物钟现象和科学研究的前沿结合起来，激发学生对生物钟研究的兴趣。

    4.最后一部分通过观察黑箱子的活动激发学生联想，与黑洞、黑箱系统联系起来。

    5.本篇活页的特点是培养联想的能力，科技的想像力。在科技创造中，观察力、记忆力、思维能力使科技工作获得信息。由于想像的形式具有极大的生动性和鲜明性。想像力赋予其他智力历素以活力，增强其他智力因素的效益。科技工作者通过想像而使智力活动能够“思接千载”、“视通万里”，打破时间与空间的限制，想像使智力展翅高飞，开阔视野，看到前所未有的新天地。正如英国物理 有廷德尔指出：“有了精确的实验和观测作为研究的依据，想像力便成为自然科学理论的设计师。”在科技创造中，想像力渗透到观察、记忆、思维、操作中去。英国化学家普利斯特列曾说到想像力渗透到科技创造观察中的重要作用。他说：“每个实验都倾向于证实某个假说，而后者无非就是关于某种自然现象的条件和原因猜测。最有发明才干、最精明的实验家（就最广意义说）是这样的，他们充分发挥自己奔放的想像，在风马牛不相及的概念之间寻找联系。即使这些对疏远的概念进行的比较是约略的，不现实的，它们也还是会给别人做出重大发理提供幸运的机会，而审慎、迟钝县又胆怯的'智者'对这种发现甚至都不敢去想。”

    科技工作者在科技创造中创造性思维是其主要智力活动形式。创造性思维的重要特点在于创造性想像的参与。使创造性思维的内容具有新颖性与独特性，使创造活动富有活力，就有可能创造性地解决问题。美国著名科学家维纳，曾以他个人科学创造的经验，谈到想像力参与和支持创造性思维活动的生动情景。他说：“有了强烈创造欲，你就可用自己手里拥有的材料进行创造。我发觉对我特别有用的好条件是广泛而持久的记忆力，是一系列奔放流畅、万花筒似的想像力；这种想像力的本身，使我在遇到相当复杂而费脑子的情况时，或多或少能看出其中一系更的各种可能的组合关系。在数学方面，我记忆中负担最重的不是把文献中大量事实记牢，而是把我研究中的各种具体问题所产生的各方面记牢，以及把我的瞬息即逝中的印象变为长久的东西固定在记忆中。因为我发现，如果我能把我过去真正涉及到的问题的所有想法归纳到一个单独的可以举一反三的印象中去，问题的大部分就能解决。”

    科学创造是以想像为先导。科技创造者在科学创造开始前，通过想像在头脑中似定研究过程的蓝图，借助想像力在头脑中构成可能达到的预期结果。

    科技工作者的想像力越丰富，它在科技创造活动中导引的道路越广阔；想像力越强烈，它在科技创造中描绘的蓝图越清晰；想像力越有主动性，它在科技创造炽就能按研究所需要的方向去指引道路；想像力越富有创造性，它在科技创造中提出的设想越新奇。

    科技工作者在科技创造中常常提出假说。假说是科技工作者想像力的产物。正如德国物理学家普朗克所说：“每一种假说都是想像力发挥作用的产物。”科技工作者在科研工作中，通过观察获得大量的科学材料。这时候科技工作者的认识还是处于感性认识阶段。科技工作者由于科研对象的复杂性与认识水平的限制，他们的认识发展要经历由表及里由此及彼的逐步深化的过程。在由感性认识向理性认识飞跃诉过程中，作为科认识中达到理性认识的阶梯的假说，是想像猜测的产物。借助于想像力的翅膀，假说能够冲破有限科学事实的局限性，可导致科学的发现。

    我们要通过顶筷子联想到步行机器人，通过半反射镜联想到激光器，通过生命的生物钟现象探索生物钟原理，通过黑箱子联想到黑洞……

    现代科技迅猛发展，知识总是以惊人的速度增长着，各学科知识日新月异。科技竞争日趋加剧，智力竞争愈显重要，培养与发展学生的想像力，对于提高他们的创造力十分重要。在这当中，培养他们联系科技前沿的想像力就更重要了。

    三、活动形式与方法

    1.可以从本篇资料中选取1～2篇开展1学时的活动，例如“顶筷子与步行机器人”、“半反射镜和激光器”，做顶筷子的实验、半反射镜的简单实验，演示机器人和激光的录像、图片，讨论机器人步行问题、激光器的半反射镜问题；再如，“生物钟之谜”和黑箱问题，以生物钟为主，讨论生物钟的问题。

    2.也可以进行分组活动，4个小组各自讨论和研究，在全班的活动中各自发言。

    四、注意事项

    活动课程的特点是注重能力的培养，联想能力的培养，活动往往是综合的，跨学科的。本篇活页资料就有这个特点。

    要容许学生异想开天，提倡充分的想像。例如黑箱，可以联想到文学里的黑暗描写，也可以联想到没有解决的社会科学问题。

知识背景材料

·当代和未来科学技术的主要特征·

    从总体上来看，21世纪科学技术发展将呈现以下主要特征：

    1. 科学技术发展和转化速度，将更为迅速，规模更为宏大。

    由于信息通讯技术的进步，知识将以空前的速度传播，将几乎无时空阻隔地迅速扩散。而且更加由于经济发展和竞争的推动，由基础研究向应用开发的转移愈加迅速，科学与技术之间的结合愈加紧密，科学技术成果向现实生产力转化的速度将更加迅速，规模更为宏大。

    2.科学技术发展，不仅继续向微观深入，而且走向宏观系统，走向复杂和综合。

    学科研究的深入和分化，是几百年来科学发展的主流方向。在新的世纪，学科本身的进一步分化和继续向微观深入，仍然是发展的重要方向。但是，进入现代科学时期后，特别是近二三十年来，另一个新的方向已成为主流，而且已显现出更加旺盛的生命力。这就是向着宏观的、交叉的，向着复杂的综合集成或整体化趋势发展。一方面，向时空的极端方向，向跨学科，向认识自然界、人体和人类社会复杂综合系统规律进军；另一方面，在科学内部，一改过去从宏观到微观，从整体到局部，剥离、分解的方法，而向着综合和系统规律进军。如在生物学研究中，以前的主流是从种群到个体，到思胞，到分子……呈一“还原”趋向，现在则在问：一组原子何以构成有生命性的生物大分子？分子如何形成功能分化的细胞？几十亿万个神经细胞在一起如何构成大脑，产生感觉，形成认知和思维？……这是一个由微观到宏观，由静态到动态，由局部到整体，由简单到复杂，由确定到不确定，由线性到非线性的新的科学思维模式和认知走向。有人认为，新的科学革命突破的方向之一，可能就是非线性和复杂性问题。

    3.科学技术发展更加社会化、国际化。

    如果说在上个世纪及本世纪初期，科学家们的个体科学活动还是发展科学的主要方式的话，那么在未来的新世纪里，随着科学技术内部的交叉和联系，以及与社会相互作用的进一步增强，科学技术社会化的趋势将更加突出。科学技术已是国家目标的重要部分，需要国家力量的推动和组织，是国家实现现代化的关键所在；科学技术民为企业竞争力的基础，企业将成为技术创新的主体；而且还已成为全球和平与发展目标的重要因素，需要各国进步力理的联合推进，科学技术的国际性交流、合作与竞争，势必比本世纪更为壮观。当然，无论科学技术的社会化程度多高，科学家的创新思维和对科学前沿的不懈求索精神，将永远是科学技术进步不可替代的创造动力，而且将在社会化过程中得到更充分的发挥。

    4.科学技术发展的社会影响将空前广泛，愈加深刻。

    马克思主义创始人，早在研究第一次产业革命后资本主义发展的规律时，就已指出：“科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量。”邓小平也指出，“当代的自然科学正以空前的规模和速度，应用于生产，使社会物质生产的各个领域面貌一新”，“科学技术是第一生产力”。这些科学论断，在本世纪的发展进程中，已得到实践的验证，社会生活的各个方面，无不打上了科学技术的时代印记。展望未来，人类将进入全球化知识经济的新时代，科学技术将更加深刻更加广泛地渗透到社会的经济、政治、军事、外交、文化、教育和日常生活的各个方面，影响并改变社会的生产、流通、组织结构，以及人类的生存和思维方式。