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发布时间:2020-08-16 01:36:41

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作者:邢春如

出版社:辽海出版社

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科技教育理论(下)

科技教育理论(下)试读:

前言

中国的科学技术有着自己的发展道路,成就辉煌,举世瞩目,对人类文明产生过巨大的影响。

一、石器时代的科技萌芽

工具的制造是原始技术启始的标志。原始社会时期,人类征服自然界的物质基础十分薄弱,因而,这一时期科学技术的萌芽和发展非常缓慢。工具的制造与火的使用,农业、畜牧业、手工业的起源,原始医药水平的提高,交通工具和居所的建造等都是科学知识与技术萌芽的表现,都给自然界打上了越来越多的人为烙印。这是人类理性曙光的初现,它昭示了那大放异彩的科技发展的未来。

二、青铜时代的科技幼苗

这一时期的科学技术在原始社会的基础上有了巨大进步,在世界文明史上占有重要的地位。青铜器是这一时期最具代表性的标志物。夏、商、西周的科技进步,促进了中国早期国家的形成和发展,成就了青铜文化的辉煌,为此后科学技术的发展开辟了道路。

三、铁器时代的科技奠基

春秋战国是中国科技知识进一步积累与奠基的重要时期。这一时期所取得的科技成果在中国科技史上占有重要地位,为秦汉及其后的科技发展奠定了坚实的基础。

四、壮大成型中的秦汉科技

秦汉科技最显著的特点是科学建制完整、技术体系统一。在这一时期,传统的农、医、天、算四大学科体系框架已基本形成,冶炼、纺织、土木建筑、造纸、船舶制造等主要技术体系及风格也大体确立,从而为此后近两千年的中国科技发展确定了大方向。

五、魏晋南北朝的科学技术

这一时期战乱频仍,政局动荡,科学技术以其强大的生命力在曲折中进步着,有些学科甚至获得了突破性进展,主要体现在农业、机械、数学、天文历法、地理、化学等领域所取得的成就。

六、隋唐科技

综观随唐科技,可谓是全面推进,重点突出。这一时期既是对先前的诸多科技领域的成就进行了继承与发展,又开创了多方面的世界之最。中国科技在随唐时期获得了蓬勃发展,而且随着中外交流的增强,科技成就不仅促进了中国社会的进步,对世界文明的进展也产生了极大影响。

七、鼎盛的宋元科技

这一时期虽说一直战火纷飞,社会也动荡不安,但中国科学技术的发展却进入了一个前所未有的黄金时代。这一时期,可谓人才辈出,硕果累累,取得了一系列极其辉煌的成就,其中包括许多堪称是划时代的创造发明,这些都使宋元科技在世界文明史中占有重要地位。

八、传统科技的成熟和集成

明清时期是中国科学技术发展历史上一个重要的转折时期。在明代,中国传统科学技术趋于成熟,中国在大部分科技领域仍居于世界领先地位,各方面的成果得到总结,出现了一批集大成式的著作。

明末清初,中国的科学技术却裹足不前,开始落伍于世界科学技术发展的滚滚洪流。

九、西学东渐与国人回应

自明末万历年间开始,西方科技知识开始源源不断地传入中国,这股“西学东渐”的潮流前后持续了上百年的时间,成为推动中国科学技术发展的重要因素。这是一个复杂的过程,其中充满了矛盾和斗争。在这个过程中,国人逐渐由被动到主动地走进了西方人的认识视野,开始接触新的科学知识。

十、近代科技的引进和传播

近代中国的落后与贫弱促使许多有识之士开始积极探索中华民族的富强之路,开眼看世界一时间成为时代的潮流。而这股看世界的风气则肇始于林则徐和魏源二人。随之而来的洋务运动的开展则展开了向西方学习的热潮,开启了中国的近代化。

十一、中国现代科技事业的开创

辛亥革命的爆发,使中国社会发生了重大转折,现代科技教育体制开始建立。继来之而来的新文化运动,极大地推动了科学精神在中国的启蒙。同时,大批从国外留学归来的新一代科学家纷纷在中国建立科学社团,以及设立高等院校中的理、工、农、医等学科和院系,使现代科学技术得以在中国生根发芽。

十二、新中国的科技事业

中华人民共和国的成立,揭开了中国历史新的一页,也开始书写科学技术的新篇章。经过五十多年的风风雨雨的拍打锻炼,如今中国的科技事业蒸蒸日上,一日千里。更多的科技新成就,必将汇聚成一盏盏明灯,发出更加耀眼的光!《中国科技史话》以全景式眼光,生动地勾画出了中国科技成长壮大和发展演变的轨迹,描绘出科学家探索自然奥秘、造福华夏的奋斗经历,以及在西学东渐背景下所作出的回应和为追赶世界科技潮流所进行的不懈追求过程。《中国科技史话》全书共分48册,它简明扼要,通俗易懂,生动有趣,图文并茂,体系完整,有助于读者开阔视野,深化对于中华文明的了解和认识;有助于优化知识结构,激发创造激情;也有助于培养博大的学术胸怀,树立积极向上的人生观,从而更好地适应新世纪对人才全面发展的要求。

因时间和水平所限,尽管我们作了很大努力,书中的疏漏、错误和不妥之处在所难免,恳请广大读者批评指正。本书编委会2007年5月

四、科技教育发展的基本态势

科学技术发展的历史轨迹

近代以来的世界历史清楚地表明,科学革命以及随之而来的技术革命是一股伟大的力量,强烈地冲击着社会变革和人类历史的进程。尤其是20世纪中期掀起的新技术革命来势之凶猛,作用之巨大、竞争之激烈、影响之深远,都是以往历次技术革命所不能比拟的。当代科学技术正以神奇的力量改变着整个世界的面貌。

人类社会的产生是从工具的制造开始的,而工具的制造又体现出科技的起源,因此科技也与人类社会一样有悠久的历史。

古代科学技术的起源

科学技术的起源,可追溯到两河流域和尼罗河畔。历史学家普遍认为,在许多方面,新石器时代是迄今世界历史上最有意义的时代。因为在这个时代,人们已用自制的石质工具从事农业耕种、驯养动物,建立了古代文明——农业文明。随着新石器生产工具的发展,生产力发展,两河流域与生产、生活直接相关的早期科学技术便首先萌发出来,如古天文学、数学、建筑技术、制陶与冶金技术、医学和生物学、文字与书写技术等都逐渐产生和发展。中国商周时期精美的青铜器可以说是古代时期技术发展的标志。埃及的金字塔是古代建筑技术高超的象征。

金属工具代替了石质工具后,农业、畜牧业跟着大发展,还推动了商业和航海业的发展,促使欧洲古希腊成为奴隶社会科技文化发展的先驱。在15世纪前,自然科学还没有从哲学中分化出来,当时人们用水、气、火、土四种元素来解释一切物体的性质,认为世上万物都是由这四种元素组成,这种朴素的唯物主义观点被德谟克利特发展为古代原子论学说,阿基米德的浮力原理、杠杆定律是当时力学的杰出成果;欧几里得把人们丈量土地面积而产生和发展起来的几何知识加以系统化,并运用演绎推理方法写成了巨著《几何原本》。古希腊哲学家们这种面向自然的自由探索精神和欧几里得《几何原本》中体现的严谨的逻辑推理方法,对近代科学的发展具有十分巨大的推动作用。事实上,在古希腊那里,我们可找到许多近代科学理论的萌芽,如元素说、原子论、太阳中心说等。科学史学家莱斯特说:“如果我们把科学看作是观察和解释世界的一种体系,那么这些观念就构成了原始科学的基础,这种基本的原始科学,都是我们各种现代科学的鼻祖。”

当古希腊奴隶制文化近于尾声时,在中国已形成了具有自己特色的科学技术体系,而且在很长一段时期里一直保持了西方望尘莫及的科技水平。在这一时期中,中华民族贡献了具有世界历史意义的四大发明——火药、指南针、活字印刷术和造纸术。它们的西传,成为资本主义近代社会发展的必要前提。

古阿拉伯的科学技术和文化沟通了东西方的文化和科学技术交流。在数学方面,他们确定了十进位制,发展了代数学;在天文学方面,以高精度求出了黄道倾角和岁差,制成了“哈基姆星表”、“托来多星表”;在物理学领域,提出了光的反射定律等;在医学上揭示了血液小循环的过程等。

古代科学技术总的特点是:研究方法仅限于肉眼观察,对自然物体只进行了现象描述,对生产经验也只限于直观的记述、概括和总结。

近代科学技术的发展

15世纪下半叶,在西欧封建社会内部逐渐形成和发展了资本主义生产方式,开始了人类社会的一个新时代。随着资产阶级在文艺复兴运动中进行反对封建神学的思想和理论斗争,自然科学也走上了独立发展的道路。首先从天文学领域取得突破,哥白尼的《天体运行论》论述了地动说,否定了上帝把地球置于宇宙中心的宗教教条,建立了科学的宇宙观。16~18世纪,突出的是以力学为中心的实验科学的兴起,经过伽利略、开普勒、牛顿等大批科学家的近百年的工作,终于建立了经典力学的理论体系。天文学和力学的发展,又带动了数学,促进了微积分的创立,其他如化学、物理学、生物学也都有不同程度的进展。其中牛顿力学体系尤为突出,可以说是整个近代自然科学的象征。他第一次综合了哥白尼、伽利略、第谷·布拉赫、开普勒等科学家对宇宙的看法,从根本上动摇了传统的天上世界和地上世界的分离,动摇了自然和超自然的分界线;他的万有引力定律进一步表明,整个宇宙世界都服从同一条万有引力定律,世界物质在运动定律中统一起来了。这是地球从来没经历过的最伟大的一次近代科学革命。它为18世纪英国的产业革命提供了理论准备和技术可能。虽然那时科学仍处在生产领域之外,但它对经济和社会生活已开始发生影响。“蒸汽时代”就是在这种环境下开始的,这是人类历史上继使用铁器之后的第一次技术革命,它使人类对生产工具从材料寻求阶段过渡到了利用大功率动力装置的新阶段。随着生产的发展,人们对发动机又提出了功率大、体积小、效率高的要求。当时正逢热力学、材料力学和冶金工业取得新进展,所以使汽轮机得到了相应的发展。

随着蒸汽机的不断改进,应用范围日益扩大,它从矿井抽水扩大应用到交通运输、冶金、机械、化学等一系列工业部门,使社会生产力以前所未有的速度和规模发展起来,形成了蒸汽时代的技术革命,以至于后来的产业革命,并把人类社会从农业社会推向工业社会。以机器大生产的生产方式不断带来生产力的巨大发展,使资产阶级在它的不到100年的阶级统治中创造的生产力比过去一切时代创造的全部生产力还要多、还要大。

产业革命又直接推动了自然科学的发展。为了满足对动力日益增长的需要,提高蒸汽机效率已成为当时科学研究的重要课题,这就为能量守恒与转化定律的发现创造了最基本的物质基础。可以说,19世纪在自然科学方面的巨大进步是以细胞理论、能量守恒和转化定律、进化论和电磁感应定律的建立为代表的,而科学和大工业的紧密结合也正是这个时期的特点。科学和技术的关系也日益密切,广泛地应用科学知识是技术进步的重要条件。如果说过去的技术基本上是生产实践中积累起来的经验、技艺,那么从那时起,技术在愈来愈大的程度上是物化的科学知识。

19世纪70年代是电力时代的开始。这是建立在法拉第发现了电磁感应定律和麦克斯韦用数学天才证明了光是电磁波,揭示了光、电、磁现象的本质统一性基础上的。当时有实用价值的电动机、发电机先后研制成功。到19世纪80年代,还建立了中心发电站,并解决了远距离输电问题。一场以电力代替直接使用蒸汽动力的第二次技术革命迅速掀起,使人类又进入一个崭新的“电气化”时代。电力作一种新能源的广泛应用,“使工业几乎彻底摆脱地方条件所规定的一切界限,并且使极遥远的水力的利用成为可能,如果在最初它只是对城市有利,那么到最后它终将成为消除城乡对立的最强有力的杠杆”。电力革命所造成的巨大生产力为18世纪蒸汽动力革命所望尘莫及,它在改变整个工业生产面貌的同时,带来了通信革命,从此在通信和动力两个方面改变着社会的产业结构和经济结构。到19世纪最后30年,世界工业总产值增加了两倍多,其中钢铁产量猛增55倍,石油产量增加25倍。规模庞大的重工业更加扩大了生产的社会化程度,加快了资本的集中。随着生产方式的变革,自由资本主义过渡到了垄断资本主义。因此,电力革命无论在深度和广度以及对人类生活的影响上都超过了蒸汽动力革命。这一时期科学理论对生产的指导作用明显加强,科学、技术、生产的发展线索也较清晰,科学和技术关系出现了一个根本性的变革,技术的进步已离不开科学理论的指导作用,也即电力时代的技术已发展成为技术科学,作为科学化的理论体系指导生产,成为连接科学与生产的纽带。

可是,在当时的中国,自给自足的小农经济和高度集中的中央集权统治,严重束缚了生产力的发展,再加上重农抑商、鄙薄技艺、尊经崇古、科举取士等,都严重阻碍了科学技术和思想的自由发展,造成了中国近代科学技术落后于西方,西方却由于资本主义生产方式的形成和发展,大大推动了近代科学技术的进步。

现代科学技术的飞跃

19世纪末20世纪初,出现了持续30年的物理学革命。经过不断实践、认识、探索,终于取得了辉煌的胜利。相对论、量子理论、原子物理、分子物理、固体物理、核物理、等离子体物理以及粒子物理等相继诞生,整个物理学面貌一新。其中相对论和量子理论的创立是这场革命最伟大的成果,是自然科学发展的又一次飞跃,使人们对物质世界的认识深入到新的层次和领域,发现了宏观低速领域内不曾有的物质运动规律,为现代自然科学和技术革命提供了理论基础,引起了现代科学技术面貌的根本变化。这两大理论都揭示了时间和空间、物质和运动以及它们同时间、空间之间的有机联系,揭示了微观世界中波动性和粒子性、连续性和间断性以及必然性和偶然性之间的辩证关系,突破了牛顿的绝对时空观念的束缚。

20世纪中期以来,由于原子能、电子计算机和空间技术的出现,自然科学技术进入迅速发展时期,并进入到一个新的历史阶段——现代科学技术发展阶段。新的技术手段不断地改变着现代科学研究的技术和方法,又促进了现代化学、生物学、天文学、地质学等学科的发展,并出现了一系列革命性理论,如化学键理论、天体演化理论、大爆炸理论、大陆漂移和板块理论以及分子生物学的遗传与变异等。这一系列理论的新突破又为一些高新技术领域创新奠定了坚实基础。例如,1946年电子计算机正式诞生;1947~1958年半导体晶体管和集成电路相继问世;1957年世界上第一颗人造地球卫星上天;1960年激光器出现;1971年微处理机降生;1973年重组DNA(脱氧核糖果核酸)生物技术首创成功……再如原子能技术的发明和发展,给人类提供了一个具有广阔前途的新能源——核能发电,这是科学研究走在生产前面并对生产起指导作用的充分证明,使人们突出地意识到科学的威力;微电子技术的出现,使人类技术发明史上从来没有一个新的发明项目像它这样迅速地被人们掌握,并推广到各行各业的应用领域,促进4A革命(工厂自动化、办公室自动化、实验自动化和家庭自动化)和3C革命(电子计算机、控制机和通信革命),不但带来巨大的经济效益和社会效益,而且从根本上改变了人们的思维方式和社会组织形式;航天技术革命也是20世纪以来的杰出成就,使人类从地球文明走向星际文明。以上一系列新技术的出现和发展,不再是来源于经验性的创造发明,而是来源于系统的综合的科学研究。

第二次世界大战以来,还诞生了几门崭新的横断学科,如系统论、信息论、控制论及其耗散结构理论、协同学、突变论等。它们又从不同侧面揭示了客观物质世界的本质联系和运动规律,为现代科学技术的发展提供了新的概念和方法,并在实践中得到了广泛的应用,目前正在向社会科学领域渗透,必将对整个社会进步起积极的推动作用。

总之,现代科学技术以神奇的力量改变着世界的面貌,推动着历史的进程。特别是进入20世纪80年代以来,高新技术的兴起已成为决定各国综合国力的重要因素,对各国的经济增长、国家安全、人民生活富裕具有十分重要的作用。因此,依靠现代科学技术振兴经济、提高综合国力已成为世界各国发展战略决策的重要内容。

科学技术是全人类的共同财富。我们要学习和借鉴国外发展高科技的成功经验,为我所用,把我国社会主义现代化建设推向一个新的高度。

现代科学技术发展的基本特点

现代科技发展既有以往科技发展的一般特征,如具有不可逆性、科技发展不平衡性以及生长相关性等,但由于现代科技知识体系的不断膨胀,它还具有近代科学技术发展所没有的新的特征,如科技发展的加速化、整体化、综合化、社会化和科学、技术、生产一体化等特点。

科学技术发展日益加速化

20世纪60年代以来的科技新发现、新发明比过去2000年的总和还要多,真可谓是一日千里地在发生变化。例如,科学知识量的增长由19世纪每50年增加1倍发展到50年代每10年增加1倍,70年代每5年增加1倍,而现在是每3年增加1倍。知识更新周期也大为缩短,即人类创造知识的速度同个人吸收知识速度之间出现的“剪刀差”越来越大,从而使知识更新周期越来越缩短。据统计,在18世纪,知识更新周期约为80~90年,19~20世纪只要30年左右。新技术革命以来只要15年左右。科技成果转化为社会生产力所需时间也急剧缩短。据统计,18世纪大约需100年,19世纪需50年,20世纪20年代需40年左右,40年代后为7~8年,而现在一些发达国家和地区只要3~5年,甚至更短。科学技术对社会生产力的贡献极其巨大。国外的研究表明,资本对生产力的贡献达18%~42%,而科技对生产力的贡献达44%~72%,科学技术因素在国民生产总值增长中所占比重也已由20世纪初的5%~20%提高到60%~80%。随着新发现、新发明日新月异,新技术、新产品的老化周期也随之加快。据统计,20世纪初新技术、新产品老化周期约为40年,50年代约为15年,70年代为8~9年,80~90年代更短。这一系列数据充分说明了现代科技发展呈现加速化。

现代科技发展趋于整体化

现代科技不单是研究一个个事物、一个个现象,而是研究这些事物、现象发展变化的过程和规律以及它们之间内在的相互联系。因此,今天现代科技已发展成为一个很严密的综合体系,而且是在高度分化基础上的高度综合,这是它的一个重要的特点。

所谓科学分化,是指随着人们认识领域的不断扩大,认识程度不断深入,学科研究对象越分越细,形成了众多的具有特殊研究对象和研究理论、研究方法相对独立的分支学科。例如,生物学分为动植物学、微生物学、遗传学、生态学等;地质学分为土地学、海洋学等。

所谓综合,一般是指在学科分化的基础上,为了揭示自然界各个领域和各种不同运动形式之间的相互依存、相互转化的必然联系及其共同特征,许多学科相互交叉,彼此渗透,联成一体,从而形成一批具有新的研究对象而且内涵更广的边缘学科(如生物力学、地球化学、宇宙生物学等)和综合性学科(如环境科学、能源科学和材料科学等)。这类学科揭示了自然界物质运动形式新的侧面,表明各种物质运动形式的联系与转化,把各学科联系起来,填补了学科之间的空白。与此同时,还产生一组横断科学,即控制论、系统论、信息论,这是现代科学技术趋于整体化的重要标志,它们不但沟通了各门自然科学之间的联系,也沟通了自然科学与社会科学间的联系,并相互渗透、相互交叉。从科学方法论看,它们扬弃了过去那种把事物分割为各个部分而单独对各部分进行研究的方法,把现实世界里的一切事物看作是活生生的整体。从整体出发去研究对象,正是当今科技趋于整体化的表现。

现代科学技术的数学化

所谓数学化,主要是指导各门学科日益把数学和数学方法作为深刻认识和把握事物现象的质与量的重要工具和表达方式。数学和数学方法不断向基础科学、技术科学、工程技术甚至社会科学广泛渗透,就是现代科技数学化的显著标志。例如排队论、对策论、规划论、最优化方法、随机服务系统理论等等,都是随着科学技术的发展而产生的应用数学的新兴学科,而随着应用数学和电子计算机的广泛应用,越来越使整个科学都处于深刻的数学化进程之中,同时也使科学研究的知识成果——科学理论的抽象化日益加强,从另一侧面反映出各学科之间的内在联系和统一。

现代科学技术日趋数学化,也是它进入成熟阶段的重要标志,因为“任何一门科学,只有当它充分运用了数学时,才能成为真正的科学”。

科学、技术、生产开始形成完整的统一体系

科学、技术、生产是推动社会发展的三个重要因素。但在电力革命以前,科学与技术的联系是不紧密的,甚至相互脱离,与生产的关系就更远了,基本上体现为生产—技术—科学这样的过程,科学作为生产力的功能没得到充分体现。从电力时代起,科学、技术与生产的关系开始密切了,而且技术开始源于科学理论。进入20世纪以来,它们之间的关系发生了根本性变革,科学在一般物质生产过程中的地位和作用大大加强,并日益成为生产发展的决定性因素。因为当代新技术领域的开拓越来越依赖于科学理论研究的新发现,例如原子能技术的出现是原子物理学、量子物理学发展的结果,半导体技术是固体物理学发展的结果,其他如超导技术、基因重组技术、人工智能技术、人工化学合成技术等,都是在相应的科学理论指导下形成的。有了这些先进技术才有了新兴的产业,科学已不再仅仅作为生产推动的结果跟在生产实践后面,而是走在生产前面,为生产的发展开辟各种可能的途径,然后迅速转化为生产力。

当然科学的这种超前发展,不仅极大地提高了社会生产力,而且也从根本上改变了科学、技术、生产三者相互作用的形成,在以往生产——技术——科学的基础上,又出现了科学——技术——生产这样的逆向过程,使它们三者真正实现了辩证的综合,即形成科学——技术——生产的完整体系。在这种一体化的条件下,科学、技术、生产三者发展速度都大大加快。

科学技术社会化和社会的科学技术化

科学技术社会化主要表现在现代科学技术研究的规模和研究人员的研究活动方式都转变为社会化的集体劳动。这一特点对现代社会影响也日益深入和扩大。特别是第二次大战以来出现的一系列“大科学”、“大技术”研究项目,如曼哈顿计划、阿波罗登月计划及高能加速器技术等这样大型研制项目,不仅涉及许多技术问题,而且涉及许多基础理论问题,因此靠一个科研机构的力量显然是不行的,必须由国家统一组织调动各行各业、各学科,进行多兵种联合作战才有可能。例如,为了建造高能加速器,欧洲几个国家联合起来成立了高能物理研究中心;再如1972年美国费米实验室建成“5 000亿电子伏质子同步加速器”,它的主体跑道的直径达2千米,磁场所需电能达10万千瓦,造价2.4亿美元,年维护费达7 000万美元。这样巨大复杂的设备,没有高度社会化的工业生产是无法提供的。另外,对于一些国际性项目,如国际情报网络、国际地球物理学科技合作等研究目标的实现,就关联到世界各国社会生活的许多领域和方面。这些都说明,现代科学研究,从实验基地的建立、实验工具的使用、一项具体科研项目的实施与完成到科技成果的使用与情报交流,都需要许多人、许多部门相互配合、共同协作,整个科学活动都日益社会化了。

在当代,科学技术一方面从社会得到了巨大支持,另一方面也给社会带来巨大利益,科学技术已全面渗透到社会各个领域,使整个社会日益建立在科学发展基础之上。尤其是当代高技术的发展,已经影响到政治、经济、外交、文化、教育、伦理道德等方面,促使生产力发展,劳动生产率提高,促进社会经济结构变革。科学还通过各种技术渠道,渗入社会生活各个方面,即教学过程、艺术和组织管理等,使人类生活消费方式、交往方式也发生急剧变化。更重要的是,科学技术使人类在体力、智力、健康以及在生产过程和社会中的地位和作用发生了深刻的变化。总之,科技发展不仅影响当代社会,还影响人类未来,因此可以说,社会的科学化也成为20世纪的时代特征,它迅速地提高人类的物质文明和精神文明,大大缩小和模糊了工农差别、城乡差别和脑体差别,并且有效地治理环境污染、控制人口,使人类不仅能够改造自然,也能改造人类自身,以适应自然和社会的发展规律,主动掌握自己的命运。随着科学技术的发展,社会的科学技术化特点将会越来越突出。

信息技术在21世纪的战略地位

信息技术正对全球经济、社会产生巨大的影响。信息技术是提高竞争力和促进经济增长的关键,对经济运作效率的提高、产业结构的调整和新兴产业的发展起着重要作用,对人们的生活、工作、娱乐方式的变革也产生着巨大的影响。信息技术是关系国家整体竞争实力的战略技术。信息技术的发展已经带动了信息产业的形成和发展,产生了熠熠生辉的经济亮点。一个国家如果没有先进发达的信息产业就没有经济的繁荣,信息产业已经成为体现国家整体竞争实力的战略性产业。

信息、信息技术和信息产业

信息包括两层含义:一是信息本身所表达的意义,即信息的内容;二是传递信息的工具,即信息载体。符号、声音、文字、图形、图像等都是信息的载体,通过机器处理和传输信息而产生的各种机器编码也是信息的载体。信息作为人类认识世界、改造世界的一种基本的资源,伴随着人类发展的全过程。而电子技术的诞生和发展,为更加有效地组织和利用信息提供了技术手段,孕育了信息技术,促成了信息产业。

信息技术涉及信息获取、传输、处理、存储、显示和应用的各个过程,如遥感、遥测技术;通信、广播、电视技术;计算机技术;光盘、磁盘、半导体存储技术;各种显示终端、显示屏技术;针对企业行业的各种信息系统集成技术;针对家庭个人的各种教育游戏软件技术;各种信息服务技术等。

信息产业包括各种信息技术产品和信息产品的生产应用和服务,即信息技术产业与信息服务业。基础元器件产业、硬件产业和软件产业是信息产业的基础;计算机产业、通信产业是信息产业的重要支柱;而涉及社会各个方面的信息服务业,则利用信息技术的进步造福于人类,使人们在社会生活中越来越方便有效地获取和利用各种信息,加速经济发展,促进社会进步,提高人类文明。

信息技术生产及扩散

——信息产业

信息技术的发展带动了信息产业的兴起和发展。信息技术之所以能迅速产业化,并且成为当前社会经济发展的热点,是和它自身的特点密切相关的。信息技术既是适用于各种环境的通用技术,又是针对特定工序的专业技术,它可以应用于社会、经济的方方面面,具有很强的渗透性。国民经济各领域的发展和竞争,都需要强化信息技术的应用;经济的高速增长和经济增长方式的转变,信息技术起主导作用;人类的生产方式、生活方式乃至思维方式的深刻变革,与信息技术的广泛渗透密切相关。

信息技术包括生产方面和应用方面。信息技术的生产主要体现在信息技术产业,包括计算机软硬件、电信设备、微电子生产等。信息技术的应用则重点体现在信息技术的扩散上,包括金融交易系统、信息服务、管理信息系统等。信息技术的生产创造了巨大的产业(信息技术产业),而信息技术的扩散与应用则创造了巨大的市场(信息服务对象),产业与市场的结合和互动带动整个国民经济的发展,使国家的整体竞争力得以提高。

微电子技术、通信技术、计算机技术和网络技术可以称为信息技术的核心。从这几项重要信息技术的发展可以看出信息产业的发展过程。

1.微电子技术

1948年,巴丁、布喇顿和肖克莱发明了晶体管,1958年第一块集成电路问世,引发了一场微电子革命。微电子技术使得越来复杂的电子系统可以集成在一小块硅片上,使电子设备和系统的微型化、低能耗成为可能,这是信息技术之所以能应用到社会、经济各个方面并产生巨大影响的首要因素。集成电路经历了中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路几个发展阶段。1975年,穆尔提出著名的穆尔定律,即平均每18个月集成电路芯片上集成的电子器件数翻一番,而价格却保持不变甚至下降。20世纪60年代以后,集成电路的发展一直遵循着该定律,带动了以集成电路为基础的信息技术产业以同样的规律飞速发展,创造了信息技术产品性能不断提高而价格不断下降的奇迹。

2.通信技术

1837年莫尔斯发明了电报,1877年贝尔发明了电话,1895年波波夫发明了雷电检测器,1896年马可尼发明了无线电收发报机,这一系列的发明奠定了通信广播、电视产业的基础。1965年第一部程控交换机的诞生和20世纪70年代数字程控交换机的应用,使通信技术开始向数字化发展。连续工作半导体激光器(1976年)和石英光纤传输(1981年)的应用则大幅度提高了通信和传输能力。卫星通信、移动通信等通信技术的发展,更是开拓了通信手段,进一步扩展了通信技术的应用领域。通信技术的高速发展使得通信产业也在不断发展和调整。数据业务将取代传统的话音业务成为通信的主要业务,各种通信业务的交融、通信技术与计算机技术的结合成为通信产业发展的主流。

3.计算机技术

1937年图灵机的概念和1945年冯·诺依曼的存储程序计算体系结构的提出,促使1946年第一台电子计算机的诞生。当时的计算机占地150平方米,重30多吨,由1 8000只电子管构成,耗电几百千瓦。随着集成电路和软件技术的发展,计算机的运算速度、存储容量和能力不断提高,今天的个人微机功能已远远超过六七十年代大型计算机的功能。计算机已经从单一的计算功能发展成能处理数字、符号、文字、语音、图像以至知识等多种信息,应用领域覆盖了社会各个方面。计算机技术的发展带动了计算机硬件、软件产业。现在,传统的主机/终端系统和大型机、中型机、小型机的要领已经被面向系统的服务器和面向用户的客户机构成的客户机服务器体系所代替。计算机已进入千家万户,微处理器嵌入了千万设备之中,形形色色的计算机软件更以惊人的速度推进。

4.网络技术

1969年,美国建成了连接四个大学实验室的世界上第一个采用分组交换技术的计算机网络APPANET,这是计算机互联网(因特网)的前身;因特网的真正起点是1987年建成的美国国家科学基金网NSFNET;而因特网的迅速发展则是在进入商业应用的1991年,从此因特网的发展就像火山爆发一样迅速膨胀,给信息产业乃至整个社会带来了革命性的影响。因特网将计算机技术和通信技术结合,广泛应用了这两个领域的前沿技术,创造了远远大于这两个领域简单叠加的应用空间。从电子邮件到电视会议,从因特网传真到因特网电话,从网上浏览到网上购物、网上银行等丰富多彩的服务,不仅方便了消费者,为企业提供了以低廉成本参与全球竞争的机会,而且带动了同网络有关的一批新兴服务产业。网络新技术还引发了在宽带网技术方面的竞争,带动了电子商务等一系列新应用的发展,促使计算机产业、通信产业、信息内容产业、消费电子产业趋于相互融合。

信息技术的应用,已经从简单的通话的数学计算,发展成多门类、多用途的信息服务产业,广泛地渗透到社会、经济和生活的各个方面。计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机集成制造系统等先进制造技术,正在彻底地改变着传统工业的面貌;管理信息系统、电子数据交换、企业信息系统集成、电子商务等商业自动化技术,成为提高企业竞争力的必要手段;遥感技术、地理信息系统和全球定位系统等信息获取与处理技术,为人类活动提供了精确的、数字化的地理信息;信息技术进入消费电子领域,形成巨大的消费市场,加速了社会信息化的进程,也改变着人们的生活方式;因特网的兴起,更是空前地加速了信息技术的应用和渗透,掀起了全球的信息化热潮。面向个人、面向家庭的多样化的信息技术产品、多媒体技术、各种新的智能化应用系统和服务软件以及传统信息服务的多样化趋势,则创造了大量新的产业发展机会。

信息技术的发展带动了信息产业的形成和发展,而信息产品和服务不断满足人们的需求,又刺激新需求的不断产生,这反过来又促进信息技术的发展,而给信息产业注入新的活力。信息产业的发展过程,就是信息技术突破带动信息产业的发展,从而加剧国家和企业间的竞争,引起观念意识的更新,并进一步促进信息技术取得新的重大突破。在这个过程中,政府对信息技术的开发和扩散过程中的扶持,以及消费需求对信息产业的拉动,也起着同样重要的作用。政府的扶持、技术的推动、需求的拉动可以说是信息产业发展的三大推动力。

信息技术及产业的战略地位

信息技术作为知识经济的重要基础正在深刻地改变社会的形态、经济的增长方式、人们的生活方式和思维方式,在当前社会发展中最活跃、最具有变革作用。信息技术加剧了国家之间、企业之间的竞争,成为衡量综合国力最重要的因素。信息技术及产业在当前具有的战略地位,主要体现在以下方面。

1.对经济发展的带动

信息产业的发展对国民经济的腾飞有明显的牵引作用。信息生产本身就可以创造大量的财富,信息产品和服务的使用可以改变传统产业,调整产业结构,而信息服务更可以促进第三产业的发展。20世纪80年代以来,世界信息产业保持高速发展的势头,远远超过国民经济的平均增长速度。

当前,信息产业最发达的国家首推美国,信息产业已经成为美国的战略产业和支柱产业。据统计,美国信息产业已占美国国内生产总值的10%以上,其增长速度是国内生产速度的3倍。信息产业对经济的重大贡献不只是其产值本身。美国经济在世界经济中的份额自20世纪50年代以来一直下降,但1992年以后的逐年回升正是依靠了以信息产业为基础的高技术产业的迅速发展。90年代以来,美国信息产业提供了1500万个高薪就业机会。信息技术产品和服务出口速度3倍于美国出口总速度,为减少美国外贸逆差作出了巨大贡献。信息产业为其他部门提供技术、产品和服务,使整个经济的生产率增长速度明显提高。总之,美国信息产业的发展,带动了美国经济两低一高(低通胀、低失业、高增长)健康发展,使美国经济增速增加一个百分点,通胀率减少一个百分点,失业率维持在4.5%的低水平。

信息产业也是欧盟成员国的战略产业。正是由于信息通信产业在近年的蓬勃发展,西欧的经济才增强了活力。

在日本,以微电子为核心的信息技术带动了一大批相关产业的蓬勃发展,如消费性电子产品、生产自动化和办公自动化没备以及通信产业,成为80年代以来日本经济增长的最大主导产业。

信息产业的发展,对于企业的技术进步和增强竞争力,也有着决定性的作用。信息技术和产品在管理、生产中的应用,可以提高效率、降低库存、缩短反应周期、加速资金周转、减少市场风险。在全球信息化的今天,如果企业缺乏有效获取信息的手段,就不可能及时针对市场动态做出正确的决策,而是处于被动的地位。

2.对社会进步的促进作用

信息产业的发展,为人们认识世界和改造世界提供了前所未有的方便手段,有效地促进着社会进步。人们通过各种方便的方式接入社会的信息网络之中,获取自己所需的知识和信息。而数据、图像和语音信息的融合,更使得人们生活在—个无形的巨网之下,从这个意义上说,世界正变得越来越小。

计算机普及和计算机网络的快速发展使人们的工作、生活、教育、娱乐方式发生了巨大的变化。在一些发达国家,已经有一部分工作人员实现了在家上班,这对缓解交通拥挤、节约能源、提高工作效率起到了积极作用。

近期发展起来的远程教育、远程医疗等,对加速边远地区的经济发展和社会进步起到促进作用。

在信息传递和获取方面的便利,不仅改变着人们的生活、工作方式,它还存在着更深的潜在作用。信息技术和产业的发展使社会更加开放,有助于全人类分享社会进步带来的成果,可以减少由于地域差别、经济发展不同而造成的差异。人们的观念和思维方式随着信息技术的发展而产生变化,传统的文化与文明正在改变,知识更新的速度大大加快。这些变化对社会进步所产生的影响更是不可估量的。

3.对国家安全的重要意义

信息产业的发展,对于国家安全和国防建设具有重要的意义。现代战争是全面信息化基础上的战争,海湾战争充分显示了信息技术的重要作用,被人们比喻为“硅片上的战争”。当前,各国军队改进装备的重点越来越放在利用信息技术提高队伍快速响应能力、战场及战略情报收集能力、后勤补给能力,以及利用信息技术改进武器的精度、机动性等方面。

随着信息技术及产业的发展所带来的信息化,还将使不同“文明”之间的竞争与冲突更加尖锐。当前,西方国家,特别是美国,正充分利用其在信息领域的优势,大肆推动其“文明”。世界的文化多样性正受到威胁,对国家安全也是一种间接的威胁。

由于信息技术及产业的战略地位,许多国家都将信息产业作为优先发展领域,并为此采取了很多措施。

部分国家和地区信息技术和信息产业的发展措施

1.美国

美国是信息技术的强国,也是最大受益者。政府扶持、技术推动、需求拉动是信息产业发展的三大推动力,美国都具备。首先,美国联邦政府的科技政策和产业政策都有利于信息产业的发展。而半导体、数字技术、网络技术和软件开发等推动信息产业发展的技术领域,美国都是最先进的。美国信息技术的消费需求很旺,包括组织和个人的最终消费以及企业和机构的信息技术设备购置。

美国政府在美国信息技术开发和扩散中起了积极作用。

美国政府的政策主要集中在研究和保障方面,其中,国防工业起主导作用。美国的政府采购为计算机和其他信息技术提供了初始市场。因特网的前身APARNET就是美国国防部资助的、出于国防需要而设计的计算机网络。因特网的真正起点NSFNET则是美国国家科学基金会及教育网络。美国信息技术的扩散政策主要由政府制定。国家科学基金会通过共享主机、超级计算机和分摊信息高速公路费用,大力推动高校和研究机构的计算机化,在信息技术扩散和计算机教育中起了关键作用。国家标准和技术局是联邦政府推动信息技术扩散的主要成员,通过诸如先进制造技术项目等综合机制来实施技术扩散行动。近年来,美国的技术政策更是将信息技术的扩散作为提高国家竞争力的关键,通过建立国家信息基础设施、对通用技术的重点资助、激励私营部门的研究开发、推动信息技术在教育和卫生部门的应用等措施,使得美国不断出现新的信息技术,并且迅速产业化。

美国凭借其强大的技术能力全面发展信息产业,并致力于发展高档次产品和扩大信息服务,增加附加值。从材料、器件、系统到网络,从产品到服务,美国均长期保持优势。美国政府实施了高性能计算机和下一代因特网计划,产业界则正在开发更先进的半导体制造技术。总统信息技术顾问委员会对信息技术现状和趋势进行了调查,并提出了一系列建议。国家科学技术委员会根据该委员会建议,已经着手制定“21世纪信息技术计划”。

2.欧盟

欧盟成员国则以统一的电信市场促进竞争,支持信息技术产业发展。他们也注意增加风险资本供应,认为建设信息社会是扩大需求的手段。这些措施使欧洲信息产业迅速发展。1996年,欧盟提出在欧洲各国科技网络之间建立高速联网,参与者有欧洲19个国家的国家科研网络和欧洲10家主要的电信公司,旨在实现资源共享,使欧洲的科研力量形成一个协作而互惠的整体,主要电信公司的参与对以后的统一电信市场起到了积极作用。

欧盟于1998年全面开放其电脑服务市场,使竞争更加激烈,而竞争的结果则是电信服务价格下降,服务质量提高。现在,欧盟除有老牌的荷兰飞利浦、法国汤姆森之外,也产生了一些新星,如德国软件巨人SAP、瑞典的爱立信和芬兰的诺基亚等,新的电脑服务公司更如雨后春笋。欧洲人在电信设备上大做创新文章,在移动电话方面已经超过美国。

欧盟还将继续重点发展信息产业。在欧盟的第五个框架计划中,信息技术领域经费为36亿美元,约占总经费的21%。

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