稀土在农业应用的利与弊

第一篇：稀土在农业应用的利与弊

稀土在农业应用中的利与弊

稀土是周期系ⅢB族中镧系的15个元素，及与镧系元素性质极为相似的钪、钇共十七种元素组成，统称为稀土元素。我国稀土资源得天独厚，因而对稀土的应用也极为广泛，其中在农业中的应用已获得了一定的经济效益，稀土农用是我国首创并居于国际领先水平的一项重大成果；也是开发利用我国丰富稀土资源中的一项具有中国特色的重要成就。但与此同时，稀土农用的环境化学行为及生态、毒理效应，也给生态环境和人类健康带来了安全隐患。

一、稀土在农业应用中的利处

1.种子萌发和生根发芽

稀土拌种、浸种，可增加种子活力，促进作物种子萌发，提高种子的出苗率，是稀土使作物增效的一种重要作用。用一定浓度的稀土化合物浸种拌种可以增加种子的活力，这种作用已应用在小麦、水稻、玉米、大豆、白菜、油菜、麻类等大田作物上，其中小麦发芽提高幅度达8～19%，胡麻提高7%～12%。稀土的这种作用也用于牧草种植，其发芽率提高9.8～19%。在林业上苗圃基地也利用稀土的这个特性，也明显提高了种子的活力，用适量的稀土化合物溶液处理油松、柠条及华北落叶松种籽，可分别提高种籽活力指数8%～13%、25.9～57.2%和9%，发芽率分别提高4%～11%、2%～6%和3%～9%，比田间出苗高率要早2～4天。

另外，研究表明，适量的稀土元素可促进植物根系的生长发育，提高根系活力，促进根分化和代谢活动，提高根对营养元素的吸收能力。而植物根系是植物从其生活环境中获取水分和养分的重要器官，根系的生理活动直接影响着植物一生的生长发育。Wahid等对椰子树（Cocos nucifera）施用稀土元素发现，稀土元素在低浓度时促进椰子树根系生长，但在高浓度时抑制其根系生长并使根系对营养元素P和Ze的吸收明显减少。这说明适量的稀土元素可促进植物根系的生长发育，提高根系活力，促进根系分化和代谢活动，提高根系对营养元素的吸收能力，而高浓度稀土元素将抑制植物根系吸收养分的能力并影响根系生长。

稀土元素对木本植物插条生根也具有促进作用，特别是稀土微肥和生长刺激素及生长素配合效果更好，这一应用在杨树、月季、圆柏、落叶松做扦插时，其生根率达到60%～85%，龙眼、高山含笑、板栗等难生根树种插条根系生长也可达到35%～60%，比单用激素生根率提高30%。

稀土对种子活性的增强和发芽率的提高以及对木本植物扦插生根的促进作用能够保证作物出苗率和扦插成活率，不但打下了丰收基础，而且还节约了时间和成本。稀土微肥的这一使用改变了谚语常说“有钱买籽，无钱买苗”的状况。

2.促进叶绿素的增加、提高产量和改善品质

叶绿素是植物进行光合作用的物质基础。研究表明[9]，植物叶面施用稀土后，稀土离子将取代叶绿素中的Mg，形成夹心螯合物，使叶绿素能吸收波长较短能量较高的光子，传输到反应中心，增强叶绿体催化CO2转化为糖的还原性，而叶绿素含量越高，光合作用的强度就越大。多年试验结果表明，许多作物应用稀土后，叶绿素含量都有所提高。叶片喷施适量的稀土可明显提高光合速率、叶绿素含量、光量子通量密度等生理指标，稀土可促进黑穗醋栗生长就是这一作用的有力例证。长期定位试验结果也表明[3]，稀土具有促进林木种子生长发育，提高林产品产量，改善产品质量等应用。目前应用树种已达40个以上，以浸种、拌种、沾根、插条和叶面喷施等方式用于苗木培养，促进树木生长，防病抗逆，增加产量。果树施用稀土不仅可以增加产量，而且可改善苗木和果品质量，使果实含糖量、维生素含量及硬度指标等均有不同程度的提高，同时可以促进着色，提早成熟；苗木一级品率提高15%~25%。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量，总糖含量，糖酸比均有所提高，促进果实着色和早熟，并可抑制贮藏过程中的呼吸强度，降低烂率。施用稀土复合肥还可减少蔬菜中硝酸盐的积累，而且降低幅度和趋势极为明显。

3.稀土元素对植物矿质营养代谢的影响

大量研究资料表明，施用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收，转化和利用，这已得到许多实验结果的证实。用富镧稀土对春小麦喷施或拌种，采用15N，32P示踪技术检测，实验结果显示春小麦生长发育得到促进，结实穗数和籽粒数也有所增加，表明使用稀土可提高春小麦对氮，磷肥的吸收，运转，利用，并减少土壤中氮素损失。聂呈荣发现，花生喷施稀土，对根瘤固氮活性和叶片硝酸还原酶活性均有显著的促进作用，从而提高了叶片氨态氮含量，降低了硝态氮含量，改善了植株的碳氮代谢，对改善品质，提高产量有利。常江发现镧(10mol/L)和钙(1mol/L)均可降低水稻根系对K+的亲和力，导致K+的吸收下降。镧可促进磷吸收，而钙则相反。廖铁军研究了稀土在氮，磷均衡营养供应的条件下，对几种作物的增产刺激作用。认为增产机理在于稀土可促进，协调作物对矿质养分的吸收，刺激酶活性。而且稀土是生理活性物质，必需与大量营养元素进行合理的配用，才能发挥效益。李元沅发现在灰泥田水稻分蘖始期和初穗期喷施稀土离子可使根际容积磁化率提高，并显著促进水稻对养分的吸收和生长发育。

4.稀土元素对植物抗逆性的影响

大田作物栽培常会遇到诸如干旱，高温，低温，盐渍，病虫害等逆境条件。使用稀土，可以增强作物对上述不良环境条件的抵抗能力。用300mg/Kg稀土溶液处理棉花种子，枯萎病发病率可降低18.96%--11.45%，病情指数降低25.6%--17.43%，相对防效分别为29.19%--39.3%。但高浓度稀土则效果不明显，甚至产生药害。其他作物施用稀土也都显示出不同程度的抗病性。对于稀土元素能增强作物的抗逆性和抗病性，宁加贲认为在于稀土离子能与细胞膜的磷脂结合，调节钙的代谢，并取代Ca+2离子，参与与Ca+2有关的许多生理过程，所以，稀土离子能维持细胞膜的通透性和稳定性，提高细胞膜的保护功能，增强作物对不良环境的抵抗能力。加强代谢过程中的氧化酶活性，有效地抑制病原体侵染，从而提高作物的抗病性。

5.稀土元素对植物光合作用的影响

光合作用对植物干物质的积累和作物产量均有决定性的作用。无论是大田实验，还是实验室实验都明确证明，稀土元素对植物的光合作用有明显的影响。显微学研究表明：稀土可增加叶肉组织中叶绿体的数量，提高微管束的排列密度，因此可提高光合作用效率。

稀土元素对糖用甜菜块根膨大期和糖分积累期光合产物分配的影响可利用CO2示踪法来检测。结果显示，喷施适当浓度稀土元素可提高甜菜同化CO2能力，提高根冠比，改善光合产物的分配，有利于光合产物向块根运输。用适当浓度稀土元素在苗期和花针期喷施花生时，可提高叶片叶绿素含量和净光合强度，因而增加花生荚果产量。刘洪章等用叶面喷施稀土方法，对黑穗醋栗生长进行了研究，发现低浓度(300-800ng/L)处理能显著增大叶面积，提高叶片叶绿素总量，对叶片光通量密度，气孔导度和蒸腾速率均有良好的影响，对提高座果率，单株产量等均有益处，而高浓度处理时则出现抑制作用。6.稀土转光膜

稀土离子独特的外层电子结构，使得它在形成有机或无机化合物后，容易吸收近紫外光而激发。而稀土转光膜，就是利用有机配体对紫外光的高吸收，稀土离子的高发光效率，并把稀土有机配合物分散到现有的多功能农膜中研制而成的具有荧光转换发光功能的农用高分子材料。稀土转光膜可以将太阳光中对作物生长不利的紫外光的绝大部分转变为植物光合作用能直接利用的红橙光，通过改进作物的光照质量，进而提高作物体内的叶绿素含量[1]。因此，与普通膜相比，能明显的提高农作物的光合作用强度、提高地温和棚温、降低作物病情指数和果实中硝酸盐含量、加快生育过程、提高作物产量7～48％、增加果实中Vc、胡萝卜素和可溶性糖的含量。7.稀土抗旱保水剂

保水剂是一种高吸水性树脂，这类物质含有大量的强吸水基团，结构特异，在树脂内不可产生高渗透缔合作用并通过其网孔结构吸水，它最大吸水可高达自身重量的1000倍。此项研究是吸纳国外的保水技术，采用独特的稀土催化剂和添加技术，研制而成的稀土高分子吸水材料。它能够调节土壤水和肥的综合功能，保持和提高水分、养分有效性。其使用方法简便，成本低廉，被农业专家重视并推广使用。

8.稀土改性磷肥

稀土磷肥不是在磷肥产品中机械混入稀土元素制备复混而成的稀土磷肥，而是在硫酸分解磷矿粉时，浓硫酸中预先引入稀土离子，在制备过程中稀土元素是反应体系中的一个组分，参与化学和物理反应的全过程。稀土元素起着活化、催化作用并影响反应过程和反应机制，从而优化反应体系状态、反应产物和产品指标。这时稀土元素同时均匀的分布在复杂产物晶格和固熔体中，制备了含稀土元素的磷肥。其特点为：有效磷含量高，比普通法生产的过磷酸钙为主导的磷肥的有效磷高20%~40%。植株吸收好、利用率高、土壤固定少，已被中科院地理所称为“绿色磷肥“；这项生产技术制备的磷肥含有5%左右的游离磷酸，能够中和土壤中的一部分碱，从而达到改善盐碱的目的。9.稀土植物生长调节剂

目前，存在花样繁多的植物生长调节剂。但从效果来看，“益植素”稀土调节剂的作用优于其它产品。虽然“益植素”稀土不是植物必需的营养元素，但研究表明，其离子半径与钙离子相似，植株缺钙时能够代替钙的功能，用来稳定细胞结构；同时稀土还能作为酶的辅基，增强植株的酶活性，增加对氮、磷、钾等养分的吸收，增强植株的抗逆性。其还有一个最重要的功能即增加叶片中叶绿素的含量，加速光合作用，提高产量。为此，稀土与多种无机营养元素和有机元素复合所制备的植物生长调节剂具有广泛的应用前景。具有代表性的产品如：精品稀土和益植素。10.有机稀土饲料添加剂

有机稀土饲料添加剂是一种应用效果极为明显的新型饲料添加剂，在畜禽使用稀土饲料添加剂后，能够完善饲料的营养性能、提高饲料利用率、促进畜禽的生长发育、防治疾病、缩短饲养期和改善品质。饲料中添加一定剂量的稀土后，畜禽健康活泼、食欲旺盛、生长正常和营养状态良好。多年的生产实践表明，有机稀土饲料添加剂的使用，能明显提高，尤其是对幼体肌体免疫能力效果更加显著，从而减少各种疾病发生率、保证幼体的成活和快速生长。

二、稀土在农业运用的弊端

我国农用稀土年用量在千吨以上，至今尚无稀土是生命必需元素的证据，那么，如此大规模地应用稀土，势必将原先在地壳中处于稳定态的稀土变成易被生物利用的形态大量进入环境，并且它们在环境中的迁移、转化和归趋，对生态环境的影响以及通过食物链对人体健康产生危害等稀土安全性问题应该受到我们的极大关注。近年来，我国科技工作者围绕稀土农用环境化学行为的生态效应等方面展开系统的研究。所获得的大量研究成果可为我国稀土农业的安全性评价提供基础数据，并从环境化学和土壤化学角度回答了稀土农用对环境、生态等方面的安全性问题。下面我们就具体来探讨这一问题。1.稀土农用对土壤产生的不良影响

稀土作为复合肥被施用，进入土壤后，它的残留以及发生的各种反应势必会对土壤产生不良影响。根据实验进行有关数据的测定，并将对流扩散方程确定弥散系数的方法应用于稀土元素在土壤中的迁移，在普通雨水（pH5.6）淋溶下，稀土元素大约每两年才迁移1cm，在酸雨（pH4.0、pH3.0）淋溶下，每年迁移2cm以内。在有机配体（EDTA）存在下，稀土元素较容易向下迁移。在pH5.6和pH4.0的雨淋溶下，Ce每年迁移28.8cm，5年左右即可迁移到地下水。在此条件下，其他稀土元素向下迁移速率均在7.2cm/a以上，说明不到20年稀土元素会迁移到地下水。因此，当土壤溶液中存在配合剂且其配合能力强时，需采取相关措施防止稀土元素向下迁移。

另外，应用生态毒理学方法研究外源稀土对作物早期伤害的敏感指标的研究过程中，通过测定生长在不同外源稀土浓度土壤中的农作物得出应依据初生根根长，建立剂量——效应关系。并且王晓荣课题组根据稀土元素在红壤植物系统的传输过程，土壤有机质、pH、Eh等环境因素对稀土释放、存在形态及生物可利用性的影响以及所建立的迁移模型，提出在我国南方红壤、高酸雨地区施用稀土具有较高的风险的警示，告知我们在南方红壤、高酸雨地区应慎用或不用稀土。2.稀土农用对农作物产生的不良影响

稀土对农作物的生物学效应已有很多研究报道。通过盆栽模拟实验表明[7]，如果施用量达到目前用量（即1560mg/亩），连续使用500次，对土壤理化性质及肥力供应不会造成显著影响，但施用量达到目前的50倍时，则会出现毒性反应。还通过土培试验发现，当稀土施用量增加为目前的300～500倍时，则会显著干扰土壤微生物群落的演变和功能，并提出稀土在红色土壤施用的临界值为30mg/kg左右。通过“剂量——效应关系研究”，对稀土元素进行危险性评价，首次得出了稀土对大鼠的最低毒作用剂量2mg/kg的定量结论，从而为日后制定稀土日允许摄入量提供了重要依据。普遍研究认为，低浓度稀土可以促进作物生长和改善作物品质，但高浓度稀土均对作物生长有抑制作用，同时还抑制其对矿物质营养的吸收。混合稀土对在红壤上生长的水稻和油菜以及黄潮土上生长的土豆生长量有明显的抑制作用。而在此过程中稀土对土壤活性的刺激作用是局部和短期的，而对生物活性抑制作用是普遍和长期的。

3.稀土农用在水生动物体内的富集作用

大自然就是一个庞大的食物链，我们将稀土应用于农业中，随着能量的流动和物质的交换，稀土必然会富集到动物体以及我们人体内。下面就以稀土元素在鱼体内（鳃、内脏、肌肉、骨骼）的生物富集为例加以说明，它们对稀土富集的动力学过程表明，鱼体各部分对重稀土的富集一个月后基本达到平衡，而轻稀土和中稀土在45天后其富集作用达到或接近平衡。不同稀土元素在鱼体内的富集能力存在明显差异。水中可溶性稀土在鲤鱼体内各部分的最大生物富集因子

由表可见，其富集能力的顺序为：内脏>鳃>骨骼>肌肉。鱼体中主要可食部分肌肉的富集量最少。结果也表明，鱼体各部分对重稀土的富集能力最弱，而对轻稀土和中稀土的富集能力差别不大。轻稀土在骨骼和鳃中的富集能力高于中稀土，而中稀土在内脏和肌肉中的富集能力高于轻稀土。由此可见，在鱼体的不同部位对稀土的富集作用也不同，而且同种稀土的富集量越大毒性也越大。长期以来，科学工作者从生态毒理学、生物化学、细胞学和环境化学角度，反映了外源稀土对水生生物无效应浓度和早期伤害。

4.稀土农用对动物的脑部蓄积性、毒性及对人群健康的潜在危害

众多研究表明，稀土元素类似于一般毒物，具有对生物体的刺激效应（hormesis效应，即低剂量时表现促进作用，高剂量时表现抑制作用，并介入生命体系的各个系统的效应）稀土元素的毒性研究亦从单一的急慢性效应向综合效应深入。近期对农用混合硝酸稀土化合物长期经口染毒后遗传、免疫、胚胎、细胞、神经、肝脏及内分泌等方面的毒性效应研究取得了显著成果。研究结果显示，稀土农业应用的安全性不容忽视。

众多研究表明，稀土元素经消化道、呼吸道、皮肤、注射等途径进入动物机体后，可以通过血液输导而滞留或蓄积于各脏器组织，且在各脏器、组织间呈不均匀分布，有的脏器、组织对稀土元素具有明显的选择性吸收和蓄积

稀土区的蔬菜、粮食及畜禽从环境（土壤和水）中吸收稀土，并通过食物链使该地区人群长期摄入低剂量稀土。对该区的自然人群流行病调查表明，该区人群因通过食物链长期摄入低剂量稀土，导致儿童智商和成人中枢神经传导速度显著下降，说明稀土对大脑功能有影响，其中重稀土区影响更加明显，表明重稀土较轻稀土更易在大脑中蓄积，而且稀土元素的毒性随原子序数的递增而递增，所以重稀土较轻稀土毒性也更大。按当地人群的食谱及稀土含量测算，成人每日摄入6.0～6.7mg即可致亚临床损害，据此建议成人日允许摄入稀土（按REO）的量为4.2mg。近期又有学者根据稀土对肝脏毒性的研究结果，按La经口摄入无作用剂量为2mg/kg，建议成人（按体重60kg计）日允许摄入量为0.12～1.2mg。

以上是稀土生物学效应的弊端，可见并不是施用稀土的量越大越好，也不是任何环境中施用稀土都能起到积极的作用。因此我们在大力开发稀土资源的同时，应看到它的弊端，加强稀土生物学效应的机理研究，从而做到真正的有效利用稀土元素。

综上所述，施用适量的稀土元素对提高作物的产量，品质是有益的，但还不能充分证明其对植物生长的必需性。稀土元素对植物体内的一些生理生化反应有一定的促进作用，但这些作用是植物体内各种影响因素共同作用的结果，而不是稀土元素的单独作用。而大量施用稀土所带来的一系列危害，应该值得我们关注，为了确保生态平衡和人类健康，我们应该科学的使用稀土，不能因为它的良好收益去一味的滥用，在我们经济不断发展的同时创造一个更加美好和谐的生存环境。

第二篇：稀土在冶金工业的应用

稀土在冶金工业中的应用

摘要：稀土元素是元素周期表中15种镧系元素，以及与镧系元素化学性质相似的钪（Sc）和钇（Y）共17 种元素。稀土元素在冶金、石油、化工、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用。正因为稀土元素在工业中应用十分广泛，所以稀土享有“工业维生素”“工业味精”的美称。稀土曾经被作为廉价的物品出口；现如今，国家已把稀土作为重要战略物资储存，减少了出口，防止了国家重要资源的流失。

关键字：稀土元素；冶金；工业 1前言：稀土简介

1.1稀土元素：17个稀土元素分别是门捷列夫周期表中ⅢB族，第四周期原子序数21的钪（Sc）、第五周期原子序数39的钇（Y）、和位于周期表的第六周期的57~71的镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）。

1.2稀土史略：

1.2.1稀土发现史：1788 年盛夏，瑞典一位名叫卡尔·阿雷尼乌斯的军官在斯德哥尔摩附近的伊特比小镇上，找到一块不常见的黑色石头。1794 年，芬兰的著名化学家加多林研究了阿雷尼乌斯所得到的这块矿石，发现其中含有一种新的土性氧化物。这种氧化物难溶于水，于是发现了第一种稀土元素的氧化物“钇土”。1803年发现了硅铈石，1843年从钇土中分离出来了钇、铒、铽的氧化物。随后更多的稀土元素被陆续发现，最后在l947 年马林斯基等人发现了最后一个稀土元素钷，前后经历了l50 多年的时间，终于找到了全部的稀土元素。1.2.2稀土发展史：1787-1949被成为稀土发展的摇篮时代；1950-1969被成为稀土发展的启蒙时代；1970-被成为稀土发展的黄金时代。

1.3稀土在自然界的分布情况：整体稀土元素在地壳中的丰度比一些常见的元素要多，轻稀土比重稀土的丰度大，稀土元素在自然界分布不均匀，主要集中在岩石圈内，稀土元素主要以类质同晶，吸附矿的状态存在。

1.4我国的稀土资源：中国稀土资源占世界的50%左右，包头的稀土资源占中国的84%，包头矿为混合型稀土矿白云矿（氟碳铈矿）和鄂博矿（独居石矿）比值约为3：1。包头的稀土主要以轻稀土为主（La-Ga）其中Ce含量最多占50.07%。除了包头矿还有江西寻乌矿，重稀土（Tb-Lu）居多。主要是离子型吸附矿。我国稀土的应用领域

我国稀土的主要应用领域分为两大类: 一是在传统领域中的应用, 如冶金机械、石油化工、玻璃陶瓷、农轻纺等;二是在高新技术领域中的应用, 如稀土永磁材料、稀土荧光粉、稀土储氢材料、稀土催化材料等,如图1所示是我国稀土消费领域及消费结构比例图

从图中可以看出来占比例最大的 部分是新材料领域，其次才是冶金 机械领域，出现这样的情况主要有 两方面的原因：一是国内稀土消费 量增长的速度加快;二是在其它领 域,特别是在高新技术领域中的应用 量增长的更快。稀土的消费趋势正 向着新材料领域发展。

2.1各种稀土元素在工业领域的应用

1.镧(la)镧的应用非常广泛，如应用于 压电材料、电热材料、热电材料、磁阻 材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。2.铈(Ce)铈作为玻璃添加剂、汽车尾气 净化催化剂、硫化铈可以取代铅、镉等 对环境和人类有害的金属应用到颜料中，抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。3.镨(Pr)镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中;用于制造永磁体;用于石油催化裂化;镨还可用于磨料抛光。

4.钕(Nd)金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料；钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料；钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。5.钷(Pm)可作热源、X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中等。6.钐(Sm)钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体,还可以做屏敝材料和控制材料

7.铕(Eu)氧化铕大部分用于荧光粉。

8.钆(Gd)钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片；其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网等的应。

9.铽(Tb)荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂；磁光贮存材料；磁光玻璃。

10.镝(Dy)作为钕铁硼系永磁体的添加剂;镝用作荧光粉激活剂是制备大磁致伸缩合金铽镝铁合金的必要的金属原料;镝金属可用做磁光存贮材料;用于镝灯的制备。

11.钬(Ho)用作金属卤素灯添加剂；钬可以用作钇铁或钇铝石榴石的添加剂；另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。

12.铒(Er)铒也可应用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。

13.铥(Tm)铥用作医用轻便X光机射线源;铥元素还可以应用于临床诊断和治疗肿瘤;铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂;加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料。

14.镱(Yb)作热屏蔽涂层材料, 作磁致伸缩材料, 用于测定压力的镱元件, 磨牙空洞的树脂基填料等。

15.镥(Lu)制造某些特殊合金;稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用;能源电池技术以及荧光粉的激活剂等。

16.钇(Y)钢铁及有色合金的添加剂;掺钇SrZrO3高质子传导材料;高喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。17.钪(Sc)在冶金工业中，钪常用于制造合金（合金的添加剂），以改善合金的强度、硬度和耐热和性能。在电子工业中，钪可用作各种半导体器件，如钪的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了国内外的注意，含钪的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途3，在化学工业上，用钪化合物作酒精脱氢及脱水剂，生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效催化剂。4，在玻璃工业中，可以制造含钪的特种玻璃等。

3.稀土在钢铁冶金工业中的应用

将稀土元素运在钢铁冶金这个行业已经有很长一段历史了。早在第一次世界大战时期德国人已经把稀土金属成功地用于镁合金和铝合金, 1920年开始在生铁中试用;七十年代达到了高潮。近二十多年来美、日、西欧等国把稀土研究开发重点转向高新技术应用的新材料。现在国际上把稀土誉为新技术革命中的战略元素、高技术的生长点、新材料的宝库。3.1稀土元素在冶金工程中有什么作用 3.1.1降低金属材料中有害元素

(1)脱氧作用(2)脱硫作用(3)同时脱氧脱硫作用(4)降低金属材料中微量低熔点金属的危害作用(5)能稳定氢或吸住氢原子以降低氢的危害作用(6)去氮和降低氮的危害作用

3.1.2非金属夹杂物的变质以及降低和去除其残留在固态金属

稀土的基本作用与机理是控制稀土硫、氧等夹杂物的形态。当稀土加入量适宜时,稀土元素能减少夹杂数量,还能使之细化。由于夹杂的变质,能增加夹杂物与晶界之间及晶界抵抗裂纹形成与扩展的能力。

3.1.3 金属材料中的微合金化或合金化

(1)稀土在金属中有一定固溶量及强化作用,在固溶度小的铁、镍、钴等金属中有微合金化作用,在铝、镁、钛、铜合金中有明显的合金化作用。(2)稀土在金属中存在晶界偏聚,能强化晶界。

(3)稀土对金属的显微组织有影响。如稀土能抑制晶粒长大,使钢珠光体量减小,使铁素体量增加等。

(4)稀土对相变有影响。如影响钢的临界点,淬火钢回火以及马氏体和残余奥氏体分解热力学与动力学等。

(5)稀土降低碳、氮的活度,增加碳、氮的溶解度,降低其脱溶量,使它们不能脱溶进入内应力区或晶体缺陷中去,减小了钉扎位错的间隙原子数目;同时,稀土影响碳化物的形态、大小、分布、数量和结构,因而能提高金属和合金的机械等性能。(6)热力学研究说明在Fe、Ni、Cu、Al等金属中稀土元素与多数合金元素相互降低活度,相互增加溶解度,有利于合金化,只与少数合金元素相互增加活度,相互降低溶解度。

(7)稀土能提高铁基、镍基、钒基、铬基等合金的再结晶温度,降低钛基等合金的再结晶温度。

(8)稀土能改善合金氧化膜结构,增加氧化膜与基体粘附性,明显提高抗氧化能力,能有效防止铬的氮脆等。

(9)稀土对金属表面具有改性作用。因为稀土对表面扩散及渗层组织有明显影响,存在催渗作用和共渗作用,能增加工件表面处理的渗浸速度、渗层厚度、降低共渗温度,节约能源,提高表面渗层的抗磨性能、抗腐蚀性能等,并能延长使用寿命。(10)稀土在一些合金中可以节省Ni、Mn、贵金属等合金元素。

3.2稀土对钢组织和性能的影响

(1)稀土改善钢的疲劳性能；(2)改善易切削钢的切削加工性能；(3)提高不锈钢的耐点蚀能力；(4)改善高合金钢的热加工性；

(5)抑制钢的回火脆性、降低韧-脆转变温度；(6)稀土提高了含磷钢的耐大气腐蚀性；

(7)稀土提高高合金钢高温蠕变断裂强度和塑性；

(8)稀土元素改善高合金钢焊缝金属抗晶间裂纹形成能力；(9)稀土对钢淬透性的影响；(10)提高铸钢的强度和塑性、韧性；(11)提高铸钢的耐磨性；

(12)提高钢和合金的高温抗氧化性能；

(13)稀土对钢的室温强度、硬度和短时高温拉伸强度的影响；(14)通过改变钢的组织影响钢的性能；

(15)稀土元素可消除Fe-Cr-Al合金高温使用时的脆化倾向。

3.3简单介绍稀土在几种钢铁应用的效果

1在纯铁中确定稀土的主要作用是纯化作用，并有改善铸造组织、细化晶粒的作用，因而显著改善了塑性、韧性、耐腐触性能和收得率，对强度没有显著影响。2铸铁加0.2多左右的稀土(如FeCe)就能加倍地提高铁的机械性能，使复杂的铸件能得到良好的机械性能。

3工具钢、高速钢冶金工业部锢铁研究院等确定稀土可以改善热加工性能，若使用恰当能减小一些工具铜中炭化物相的偏折。

4不锈钢国外的一些文献都认为稀土能改善镍铬奥氏体型不锈锢的表面厦量、加工性能、塑性、韧性、抗氧化性，以及耐腐触性能。对铁素体铬不锈钢同样有好的影响。对铬锰氢铜来说，微量稀土也有好的影响。

3.4防止稀土加入方法不当和应用不当引起的不良作用

防止在金属液中保留大量局部聚集的非金属夹杂。稀土不宜作预脱氧、预脱硫剂,适宜脱氧、硫良好后再加入,有深度脱氧硫作用,并能很好控制氧、硫夹杂物形态,防止生成大块不均匀分布的脆性大的稀土金属间化合物,防止减弱或消除某些元素的合金化作用,防止浇注水口的结瘤等。

4稀土冶金工业的问题和展望 目前我国铁水预处理比、钢水精炼比较先进国家低，一大部分中小型钢厂低合金钢硫含量现状仍是钢铁强国20 世纪 70 年代末到80年代初的水平，硫含量 0.012%左右。这样的硫含量比国外现状高数倍，仅用钙处理是不够的，我国的国情需要再加一道稀土处理工艺来彻底地控制硫化物夹杂形态，才能保证生产优质低合金钢、合金钢，参与国际竞争。

4.1大力发展稀土处理钢还存在下述问题：

一是重点解决稀土加入方法问题。我国稀土在钢中应用虽然取得了较大成绩，但是钢中稀土的加入工艺和设备尚满足不了从国外引进的炼钢和炉外精炼设备高度自动化、连续化的要求。还有稀土加入方法必须与炼钢工艺相适应，这是解决稀土处理钢生产问题的重中之重。

4.2怎样解决上述问题

要认真的培养并集中优秀人才，发挥专家作用，科技人才战略是科技发展的三大战略之一，其核心是落实以人为本的发展观，牢固树立人才资源是第一资源的观念，稀土在钢铁中应用重大发展的问题，应当征求稀土在钢中应用的专家意见及建议，充分发挥他们的作用，只有这样才能更好的利用稀土资源并应用于冶金行业。

结语：无论是在冶金工业还是在其他的石油化工、农业医药、无机非金属材料或新型的材料领域，稀土都是必不可少的添加剂，国家应该重点开发和保护这部分宝贵的资源，使稀土的开发技术真正的掌握在自己的手里，这样才能生产出来高质量的产品，而不是半成品，稀土在前些年的低价出口非常严重，造成了很大的资源流失，近年来国家终于将稀土定为了重要的战略储备资源，希望将来可以更好的利用和还发稀土资源。

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第三篇：稀土催化剂应用小结

稀土催化剂应用小结

作为稀土资源大国，我国正从稀土原材料的开发向稀土推广应用转变，不再是靠出口稀土矿产获取利润。随着稀土限售政策的发布，更是带动稀土深加工方面的发展，接下来浅谈稀土在催化剂方面的应用。

稀土元素具有特殊的电子结构，其内层的 4f 电子被外层的 5s及 5p 电子所屏蔽，在原子中定域。决定元素性质的最外层电子排布 4f 和 5d 形成导带，4f 电子的定域化和不完全填充使稀土具有独特的光学和磁学特性，这些性质使稀土在催化领域中得到广泛应用。目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面：汽车尾气净化；工业废气和人居环境净化；催化燃烧；燃料电池；低值烷烃利用；石油化工等。

一、稀土在汽车尾气净化中的研究与应用

近几年来，我国汽车产业迅速发展，各地汽车尾气排放量已占大气污染源85％左右，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。CO、HC、NOx，这三者构成了汽车尾气对大气的主要污染成分，可导致酸雨和城市光化学烟雾，严重影响生态环境，危害人体健康。当前世界上控制汽车尾气排放的最有效的技术是电子控制燃油喷射系统加三效催化剂。其中以三效催化剂为核心，能同时催化净化汽车尾气中的 CO、HC 和 NOx三种有害气体，尽可能地降低尾气种有害气体的排放量。三效催化剂主要分为贵金属催化剂和稀土催化剂。由于贵金属资源短缺、价格昂贵，难以推广，稀土催化剂以其价格低、热稳定性好、活性较高、使用寿命长等特点备受青睐。

稀土汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，其中氧化铈是关键成份。由于氧化铈的氧化还原特性，有效地控制排放尾气的组分，能在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。同时将稀土成分加入催化剂活性组分中，能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能、耐高温稳定性，并能改善催化剂的空燃比工作特性。终述，稀土催化剂主要具有如下特性： 1.提高催化剂的热稳定性和机械强度

2.提高催化剂的活性和储氧能力

3.提高催化剂的抗中毒能力

4.具有三效催化剂的效果

二、稀土在工业废气和人居环境净化中的研究与应用

目前利用稀土催化技术治理工业废气和人居环境净化的工作，主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫脱氮、光催化空气净化和焦化污水催化净化等方面。

1.对挥发性有机废气（VOCS）方面：研究表明，等离子----光催化净化技术在治理空气污染物方面具有较好的性能，比单一的等离子体技术或光催化技术都有明显的提高，是传统的空气净化技术无法比拟的。

2.烟气脱硫脱氮方面：NOx和SO2主要来源于钢铁、火力发电、燃煤锅炉等排出的废气和汽车尾气，形成酸雨和光化学烟雾。稀土催化材料在烟气脱硫脱氮中显现出独特的吸收和催化性能。含铈铝酸镁尖晶石，可以有效同时控制烟道气中的NOx和SO2的排放量但须处理反应放出的H2S。目前，联合脱硫脱氮技术是燃气治理技术的发展方向之一。

3.焦化污水催化净化方面：焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品精制过程，是成分复杂、多变、毒性大且难处理的工业污水。催化湿式氧化是处理它的现代净化技术，即污水在高温高压下，保持液态通入空气，采用中国研制的新型高效双组份催化剂（贵金属与稀土元素），对污水进行彻底氧化分解，转化为无害物质。

4.光催化空气净化方面：空气净化主要涉及在室温条件下的光催化氧化和室温催化氧化技术的耦合。TiO2被认为是最有前景的光催化剂。但是TiO2对可见光响应低,只能利用部分太阳光,催化活性不够高。稀土元素具有丰富的能级,特殊的4f电子跃迁特性和光学性质,能够以离子掺杂或半导体复合的形式有效提升传统TiO2光催化剂的性能,并能构造出多种新型的光催化剂体系。光催化因能在室温下反应且可利用太阳光作为反应光源,并且反应无二次污染等独特性能而在环境污染的治理和洁净能源的生产中显示出较大的应用潜力。

三、稀土在催化燃烧中的研究与应用

催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发态产物，并以红外辐射方式释放出能量；反应完全进行的同时，通过催化剂的选择性来有效地抑制生成有毒有害物质的副反应发生，基本上不产生或很少产生NOx、CO和HC等污染物。

传统的燃烧方式燃烧温度高，超过1500℃，在这个温度下燃烧很容易产生NOx，增加全球温室效应。另外，燃烧效率低，噪音高，且一些廉价燃料不能广泛应用。利用催化燃烧技术可改变燃烧方式，提高燃烧效率，降低燃烧温度，减少NOx的形成，且燃烧过程中噪音低，廉价燃料也可大量应用，具有高效节能、环境友好等优点。催化燃烧技术可提高热效率64%，燃烧效率可达99.5%，节能效果达15%以上。稀土催化剂有稀土、碱土取代的钙钛矿型氧化物、六铝酸盐等催化剂，实验结果表明，稀土燃烧催化剂具有较高的热稳定性，但起燃活性相对较差。

四、稀土在燃料电池中的研究与应用

燃料电池能量转化效率高，污染物超低或零排放，是21世纪高效、低污染的绿色能源。稀土氧化物具有良好的离子和电子导电性，对改善固体氧化物燃料电池的性能有着无法取代的作用。通过选择合适的氧化物组成，可提高电极材料的离子导电率，降低氧还原的活化能。稀土在固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)等都有重要的应用。稀土在SOFC中的研究开发主要集中在以下几个方面：阴极材料的开发，阳极材料的开发，双极连接板材料，但更多的是应用在电解质材料上。

五、稀土在低碳烷烃利用中的研究与应用

低碳烷烃液化取代部分石油资源的关键之一是廉价合成气的制备，以降低液化产品成本。在合成气制备过程中，稀土添加剂能起到良好的抗Ni晶粒烧结作用和抑制积炭作用。低碳烷烃除了制备合成气的利用途径外，通过脱氢制烯烃是一条有效的利用途径。脱氢催化剂的致命弱点是易积炭失活、寿命短，催化剂每几分钟或十几分钟就要再生一次，烷烃的转化率不高。在催化剂中引入稀土后，在两小时内可保持活性和选择性，经反复再生几十次后，其性能基本如初。且催化剂的性能也有明显的改观，丙烷的转化率大于50%，丙烯选择性大于90%，这是目前报道的最好的催化剂。

六、稀土在石油化工中的研究与应用

1.在石油炼制方面：由于我国的原油偏重，用蒸馏的方法只能得到约30％的轻质油。剩下的重质油可通过二次加工，进一步获得汽油和柴油等轻质油品。催化裂化是我国重油轻质化的重要二次加工手段，我国70％以上的汽油和30％以上的柴油均来自催化裂化。

催化裂化是烃类分子在酸性固体催化剂存在下进行催化反应的过程。稀土在裂化催化剂中有很多作用。首先，稀土作为助催化材料可增强沸石催化剂活性和热稳定性。其次，催化剂用久失活后须经过高温水热处理而再生，以烧掉占据沸石有效孔隙中越积越多的碳，稀土具有较好的水热稳定性能，对此过程有重要作用。另外运用稀土沸石催化剂进行石油催化裂化，具有原油处理量大、轻质油收率高、质量好、活性高、生焦率低、催化剂损耗低、选择性好等诸多优点。也有将重油和废塑料混合裂解的方法，取得较高的裂解率。

2.在生物柴油方面：随着世界经济的发展，化石燃料已经不能满足世界经济发展的需要。据专家估测，未来的80-100年间，原油资源将会逐渐枯竭。以天然油脂、废弃动物油、地沟油为原料生产的生物柴油，作为一种可再生的清洁能源，可以作为柴油的替代品。生物柴油是以可再生资源如植物油、动物脂肪等为原料，通过化学、物理、生物等技术手段而制成的，在使用中可部分或全部替代柴油的一种燃料。从能源作物制取生物柴油不仅可以缓解石油供给不足，还可以保护生态环境，具有长远的发展意义。稀土氧化物(La2O3、Sm2O3、Y2O3和Eu2O3等)为载体，通过浸渍法负载上不同含量的KF来作为酯交换反应的催化剂。常压下，在醇/油摩尔比为12:

1、催化剂用量为油质量的3%、反应温度为338K、反应时间为1h的条件下，15%KF/La2O3催化剂催化菜籽油酯交换反应的转化率可达到94.3%，15%KF/sm2o3催化剂催化菜籽油酯交换反应的转化率可达到95.1%，15%KF/Eu203催化剂催化菜籽油酯交换反应的转化率可达到91.2%。

3.在塑料化工方面：塑料工业是重要的基础原材料工业，稀土化合物在塑料工业中主要被用作塑料助剂，并已在塑料加工中表现出良好的性能。塑料助剂不仅能显著地改善塑料的加工性能和使用性能，而且可以降低其生产成本、降低能耗、提高生产效率。目前稀土在塑料中主要作为稀土无毒热稳定剂、稀土改性剂、稀土光致发光剂、稀土磁性剂等。

4.在合成橡胶方面：工业合成橡胶是以石油为原料发展起来的新兴石油化学工业。稀土催化剂可以把石油提炼工业中的副产品，如乙烯、丙烯、丁烯和芳香烃等迅速聚合成各种性能的橡胶，并达到同天然橡胶相同的性能。我国在稀土催化合成橡胶方面的研究工作起步较早，不仅将稀土催化剂应用于丁二烯定向聚合，也首次公开报道了稀土催化剂定向聚合异戊二烯。

七、其他 城市生活垃圾总量迅速增多，对环境构成极大的威胁。但垃圾中含有大量制氢资源，具备热解制氢的可能性。在稀土催化条件下，使得垃圾热解产物进一步催化重整从而提高实验产气量和气态产品的产氢率以达到资源回用，循环经济的目的。同时也可以利用城市垃圾生产沼气，采用稀土催化剂，在一定的条件下可以获得更高的产气率。

在合成氨工业中采用稀土催化剂可以将反应过程中的一氧化碳和副产物二氧化碳迅速转化为甲烷；生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气量比镍铝催化剂大1.5倍。

氢能可能成为21世纪最理想的能源，开发优良的半导体光催化剂是半导体光催化制氢技术的核心。稀土掺杂使光催化制氢活性得到提高，La、Eu、Gd和Er掺杂后CdS-Pd/TiO2可见光分解水制氢活性分别提高了62.1%、40.4%、30.0%和34.7%。掺入稀土后，在TiO2晶体中产生晶格缺陷，引起晶格畸变，使TiO2费米能级升高，导致TiO2导带的平带电位负移，从而有利于光催化制氢活性的提高。

炼油碱渣是石油炼制工业进行油品碱洗精制时产生的废碱液，含有酚类物质和有机硫化物等大量有毒有机物，生物降解性差，常规处理效果不理想，给环境造成严重污染。催化湿式氧化法处理炼油碱渣废水，采用Mn 基催化剂掺杂 CeO2可提高 MnOx/γ-Al2O3催化剂催化活性及稳定性。

结语：我国稀土资源丰富,而且稀土材料性价比高,可重复使用,对环境无二次污染,是环境友好材料,其发展和应用对环境和经济可持续发展具有重要意义。同时,稀土作为独特的催化功能组分或重要的助催化剂,凭借其特有的催化性能和优秀的抗中毒能力,在多种催化材料中发挥着重要和不可替代的作用,也为多种催化剂向产业化的转化提供了条件。

第四篇：转基因技术在农业应用上的利与弊

转基因农作物的优点：

一、能够大幅度降低生产成本，提高品质和产量，其抗病抗虫抗除草剂还可以大幅度减少农药用量，利于保护环境。

二、豇豆科植物的孤单特性转移到小麦和玉米等大中农作物中，能够大幅度降低话费用量。

三、部分转基因农作物具有预防和治疗疾病的作用，可以用来开发生产功能性食品。

四、四季常青的转基因牧草能大幅度提高单位面积牧场的载畜量并防止草原沙化。

五、耐寒耐旱的新品种能够是不能耕种的高纬度和高海拔地区变成牧场甚至是良田。转基因农作物的弊端：

一、对生态环境影响的远期不确定性，尽管目前的研究证明其对生态环境没有明显的不良影响，但长期大规模种植对生态环境的影响尚不确定。

二、对人体健康影响的远期不确定性，食物品种和食物结构的长期改变，究竟会对人体健康产生什么影响尚需长期观察和研究。

三、已有研究证明对于某个物种过敏的人群由于该作物的基因转移到了另一个物种，该过敏人群也可能会对该新物种产生过敏反应，而该过敏人群可能预先并不清楚从而产生不可预料的后果。

四、医疗上抗生素长期大量使用产生了具有耐药性的细菌变种，使部分抗生素失灵，高抗性物种的大规模推广也可能催生新的有害物种。

二、科学研究“始于机会”和“始于问题”或“始于观察”之区别

区别科学研究“始于机会”、“始于问题”和“始于观察”这三种观点，是重要而且有意义的。

科学始于观察的观点一直被视为支持着科学积累观，是观察与理论二分之基石。③ 自汉森提出“观察渗透理论”的观点后，由于观察与理论无法截然两分，使得“科学研究始于观察”相当于“科学研究始于理论”，因此，科学始于观察的观点受到很大质疑。

此后，波普尔提出“科学研究始于问题”的观点，成为支持证伪主义科学发展观的基点之一。但是，虽然后来证伪主义科学发展观受到质疑，科学始于问题的观点却逃避了检验，学界依然认为科学研究始于问题。事实上，这可能是由于还没有找到更为合适的起点观来取代科学始于问题观，而后者能较好地适合于表征主义科学观，所以没有受到本来就属于表征主义的科学哲学的质疑。

其实，不仅表征主义的科学哲学存在问题，因而从表征主义的观点根本无法产生对科学研究始于问题观的反驳，而且从论证的角度看，波普尔对于科学研究始于问题观的论证也并不充分。因为他只是基于一个诘难，即把观察作为科学研究的起点无法回答“究竟要观察什么”的问题，而提出其科学研究始于问题观的；然而，仅仅根据科学要研究问题以及问题可能指导观察什么，是推不出问题一定是科学研究的起点的。当然，在理论表征主义观点下，只要观察渗透理论的命题成立且具有普适性，观察的基础性地位就不复存在，从而也就无需再对“科学研究始于观察”做辩护了。

况且，从科学作为活动的观点看，构成当下科学研究的直接动因一定是问题吗？大量的事实证明不是这样。从科学作为理论表征的逻辑看，我们把科学理论中蕴涵的不相容性称为问题，把理论预期与实验结果之间的冲突也称为问题，然而，这些所谓的问题并不一定会成为在真正科学活动中实践着的科学家和工程师的研究起点。

首先，从科学实践哲学的观点看，理论不是一张天衣无缝的信念之网：虽然理论之间会产生冲突，但冲突常常被科学家们视为很正常的事情，因为人类活动从来就不是完美无缺的，不同理论也是不同科学家活动的地方性产物，因此它们的冲突很正常，而不是科学哲学家们所谓不可容忍的事情。理论不是我们的统一“世界图景”，而是范围广泛的各种表象和操作。因此，即便实验与理论有冲突，也可能只是与某种理论表象相冲突。科学家在实践中并没有把这种冲突看成很大的事情。历史上科学家寻找“以太”的案例表明，虽然科学家为电磁波不断寻找自己相信的传统性“传递媒介”，但在迈克尔逊—莫雷实验给出“零”的结果后，他们也十分平静地接受了这个结果。因此，当不相容性无法解决时，它并非像传统科学哲学所言，是科学家完全不可容忍的事情。

其次，不是所有已经显现的问题都能构成科学研究的问题，更不要说那些潜在的问题，还没有意识到的问题（它们对科学家意味着“无”）。即便进入科学家研究视野中的问题，如果没有机会、能力和资源的支持，也不一定能够成为科学家当下研究的问题。“天空为什么是蓝色”这个小孩子提出的问题，只有当天文学发展到一定程度及其资源仪器达到一定水准时，才构成天文学研究的问题。换句话说，没有机会，科学家不会意识到问题；没有机会或者研究条件不具备，即便意识到问题，科学家也无法进行真正的研究。所以，一概而论地、全称肯定地说科学研究始于问题是不能成立的。

在科学实践哲学看来，区分机会和问题对于科学哲学还有着更为重要的意义。

从表征主义科学观看，在被接受的理论中，要确定其中还存在哪些问题及其如何构成，主要应对其中隐含的不相容性进行探查，建构新实验以验证理论的内涵，评估理论领域中还不清楚的东西，这些才是理论性任务，值得去做；而实践性地确定哪些问题值得动用现有资源去研究，则是不值得去做的。因为前一种评估是规范性评估，后一种评估是实践性评估，受制于特定的地方性情境，而表征主义科学观只考虑规范性问题。

但在科学实践哲学看来，上述区分是错误的。机会性的研究概念打破了这种区分，因为研究机会的构成与现有的地方性资源和需要的思考是不能分开的。不存在与产生机会的具体境况区分开来的抽象的研究机会，从而也没有独立于特定情境的问题。并且，并非所有理论上可识别的问题都构成研究机会。如果没有人去研究这些问题，不论是因为缺乏资源、旨趣或者合作者，还是因为现在似乎没有解决的办法，那么它们就不会出现在我们当前的研究中（Rouse, p.88），甚至不会出现在我们关注的视野中。

这种对于研究机会的评估关注，就是海德格尔意义上的寻视性关注（circumspective concern）。在这种寻视性关注中，人们在很大程度上关注的是当下在手的资源和知识状态，例如，现有的可资利用的成果是什么，我们能够在这样的成果基础上做出多大程度的创新；现有可资利用的工具和技巧是什么，在此基础上我们的条件能够构成多大程度的科学进步。而且，我们的评估依然是实践性的、介入性的。加之体制要求，我们常从自己的地方性情境以及竞争环境的影响来考虑可能的科学研究进展。仔细想想我们周围所进行的常规科学研究和突破性研究，我们不都是从自己身处的地方性情境及其所掌握的技能、资源的前提上进行评估从而推进研究的吗？我们的科学方法论教科书在讨论获取科学问题的原则（即获取的规范性）时，常认为有四项基本原则，即科学性、创新性、需要性和可行性。这最后一条可行性原则，不就是在讲机会、资源的评估吗？可见，我们实际上是一边承认要先行对什么构成问题的机会进行评估，即作可行性评估，一边却在大谈科学研究始于问题；一边把可行性置于基础性地位，一边却又不假思索地认为科学研究始于问题；我们已经破坏了波普尔论题，但我们自己却浑然不知。

即便退让一步，也可以建立一个弱版本的“科学研究始于机会”观。当然，就这种机会观而言，即便是在一种综合的或者整合的视野中，也不应并列观察、问题和机会，不是说它们共同构成了科学研究的起点。我们的观点是，说科学研究始于机会，意味着机会在一定程度上整合着观察和问题对于研究的重要意义。事实上，只有机会真正地反映了实际中的科学研究。正是基于资源的机会性寻视，使得一些问题进入科学家视野，足以成熟到变为科学家当下可以研究的问题；机会也使得观察成为有意义的观察。科学的工作确实要研究问题，而不是研究机会。但是机会给出问题，机会挑选问题，机会磨砺问题。同样，机会使得观察成为深入的观察、有意义的观察。当然，有了机会后，还需要有资源：“机会＋资源”造就研究路径，形成研究的历程。我们要研究什么，不是由问题决定的，而是由现有条件即基于资源的机会性寻视决定的。问题只构成我们可能要研究的空间，而机会和资源制约着这个可能性空间，给出实际的研究进路，决定着实际的研究起点。

观察、问题和机会共同形成一种科学研究的起点性链条，形成实践性的科学研究的解释学循环：（1）通过机会性寻视，我们在评估自己和同行所掌控的资源的基础上，通过先前的实践寻找合适的研究项目或者问题；（2）然后通过问题，我们去更加具体地实践，并且观察到新的差异和推进原有的研究；（3）接着在原有研究推进的基础上，我们通过实验室中的科学家社会协商的实践，寻找研究的新机会。

在这点上，SSK学者给出了很好的研究支持。拉图尔和伍尔伽在《实验室生活》中，通过考察科学家在实验室中的交谈，将交谈归结为四种类型：（1）利用“已知事实”：讨论关注的是自多久以来这一现象是已知的；交流的作用是传播信息，有助于重新发现与当下所关注的问题有关的实践、论文和过去的想法。（2）寻求正确的方法并且评估其可靠性：在这种关注中注意到了研究小组获得的投资额度以及避免对赝象（artefacts）进行研究的前景。（3）针对理论问题的项目评估，也涉及学科未来和实验室方向确定等诸多问题。（4）针对其他研究者的竞争性评估。而且，这四种类型的讨论经常从一个主题转移到另一个主题，从一个兴趣中心转移到另一个兴趣中心。拉图尔等人认为，实验室交谈（即话语实践）所关心的主要有：已建构事实、这些事实的个体创制者、事实制作过程中产生的一系列主张，以及最后，实践的主体和允许操作执行的铭写装置，其中绝大部分涉及的是研究者可能掌控的资源和对可能研究机会的寻视（Latour and Woolgar, p.167, Figure 4）。对于“谁（who）”、“什么（what）”和“怎样（how）”的机会性寻视分别导致了“铭写（inscribing）”、“宣称—争论（stating-arguing）”和“写作—发表（writing-publishing）”这些实验室谈话的更为显明的结果。经过研究，拉图尔等人也认为，研究人员在研究领域中更多地注重研究资源（capital）：他们是从可能掌控的资源和对机会的寻视上开始研究的，并且经常从一种资源转移到另一种资源上，这些资源包括“承认（recognition）”、“获得授予（grant）”、“作为资本的货币（money）投入”、“设备（equipment）投入”、“大量的数据（data）产出”、“论据（arguments）”和“论文（articles）”，以及“正式的宣读（reading）”，从而机会和资源获得了类似解释学的循环（同上，p.201）。

皮克林和塞蒂纳也都认为研究源于机会。皮克林更早地指出，科学家的“研究战略是根据科学家个人以享有的资源在不同的语境下做出创造性探索的机遇而定的”（Pickering, p.11）。每一个科学家在选择和处理问题时都拥有自己独特的资源，这既包括物资设备方面的，也包括职业训练和专业技能方面的。这些资源将决定科学家在面对问题时会采取怎样的措施来进行科学研究，科学研究总是要使科学家自己的资源被最好的利用。塞蒂纳比喻地说，科学家就像修补匠，而“修补工是机会主义者。他们了解自己在特定的地方遇到的重要机会，并且利用这些机会来完成他们的计划。同时，他们认识到什么是可行的，并且相应地调整和发展他们的计划。当行动起来时，他们不断从事生产和再生产某种中用的物品，使其成功地符合他们暂时决定的目的。……谈及研究的机会主义并不是表明科学家在他们的做法中是无系统的、非理性的或以职业为导向的，……机会主义，表示了一种过程而非个体的特性”（塞蒂纳，第65页）。科学家在实验室中所做的工作与织补工类似，其中起决定性作用的是资源、技能和机遇。因此，是机会而不是问题在科学研究中特别是科学研究的起点上起着决定性的作用。

皮克林也指出，这种机会主义虽不能解释所有实践中的问题，但它是针对新传统如何生长而言的。在皮克林的争论案例研究中，最能体现他的“研究中的机会主义”模式的是1974年11月新发现的J／Ψ粒子及其所引起的对该粒子解释的“色”与“味”之争（王延锋，第102页）。皮克林认为，是新老两派物理学家所占有的文化资源的差异，决定了他们在上述问题上所持意见不同，从而研究起点也不同。他指出，欧洲研究中心的Mary Gaillard和美国哈佛大学的Alvaro De Rújula拥有不同的学术经历，在面临一种研究传统向另一种研究传统转换的过程中，他们都只能在自身专业的基础上进行拓展，从而寻找到不同的机会，把握住对于他们是新的资源，分别成为粲夸克和规范场论的积极支持者。这一案例表明，科学家个人在面对选择时，一方面会不可避免地受到原有学术背景等文化资源的影响，另一方面这种影响又不是完全决定性的：在面临新的语境时，他们也会努力使自己的研究资源与现有的研究机会相适合。在新的情境中不断调整自己的动机，调整研究的目标和问题情境——这正是一种机会主义的观点在支配着研究中的选择，在研究中不断调整，使自己的资源发挥最好的效用。科学家在研究中采取机会主义的方式向他们视野中的自然界开战，对此科学哲学家需要做出恰当的说明和阐释，以帮助我们理解科学家的行为，而科学研究的机会观便提供了一种更好的阐释和理解。

科学发展的模式：

逻辑经验主义没有明确提出科学发展的模式，认为科学的发展是一个逐渐积累的过程，是一种直线式的增长。波普尔认为科学的发展是一个不断证伪理论的过程，他把猜测与反驳的反复过程看作是科学发展过程的最基本的环节，科学知识的增长就意味着不断的革命。

库恩将科学哲学与科学史相结合，着重研究科学发展的动态历史结构。他用范式来说明科学的进化与革命，从历史的、社会的观点出发，他认为科学的发展有量的积累，也有质的飞跃，他的发展模式是常规科学和科学革命不断交替的模式。这是一种进化与革命相结合、科学内部因素和外部因素相互作用的科学发展模式。这种理论过于强调范式在常规科学时期的绝对统治，在某种程度上夸大了科学家信念的影响，还否认范式更替中的连续性。

拉卡托斯反对库恩把科学的发展归结为非理性信念的变换，他在自己的研究纲领理论中提出：新纲领要能容纳旧纲领的成功，要有比就纲领更多的经验内容，并至少有部分已得到观察和实验的确证。劳丹则在他的研究传统理论中认为：研究传统内部存在自然进化，科学史上任何时期都存在不同研究传统的竞争，革命前后的研究传统有本质区别，但在很多方面又存在联系。这些理论在一定程度上克服了库恩范式理论的某些缺陷。

以市场为导向，以产品为龙头，以科技为依托，以企业为中心，发展新产品和深加工产品，建立合理的产品结构和产业链。

2、为什么说牛顿力学是机械自然观的自然科学基础？P30-31 答：牛顿力学正确地反映了宏观物体的机械运动规律，是机械论自然观的自然科学基础。第一，惯性是物质的本质属性，物质自身没有改变状态的能力，物质要改变状态，只有依靠外力。第二，“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象。”

第三，物体的运动只能改变物体的速度与位置，而不能改变其质量。第四，存在“绝对空间”和“绝对时间”。

第五，可以用严格的数学方程式来表示机械因果性公式，人们根据它可以精确预言运动的结果。第六，物质微粒“可以无限地分割，而且是可以无限地把它分离开来的”。阐述机械唯物主义的自然观的局限性

1）机械性 机械唯物主义自然观，是以机械的观点去看待自然界和人。它承认自然界是物质的，物质是按规律运动着的，但它用纯粹力学的观点来考察和解释自然界的一切现象，认为自然界是一部机器，把自然界的各种运动形式都归结为机械运动形式。

2）形而上学性 即孤立地考察自然界的事物和过程，撇开它广泛的总的联系；不是把自然界看做是运动的，而是看做是静止的；不是看做本质上变化着的，而是看做永恒不变的；不是看做活的，而是看做死的。3)不彻底性 机械唯物主义自然观割裂了自然界与人类社会历史发展的关系，认为自然界是孤立于人的实践领域之外的原始的自然存在物。这种观点必然导致自然观与历史观的割裂，最终陷入唯心主义和神学目的论。

6、试述现代科学技术的社会运行的新特点

现代科学技术社会运行的特点与机制是和科学技术的下列特点分不开的。

一、科学技术与生产的一体化：1．科学的技术化和技术的科学化。科学的技术化既指在科学活动中包含大量的技术科学研究、技术发展研究和技术应用研究，又指科学研究需要应用技术手段和工具，科学研究的重大进展依赖于实验技术上的突破。技术的科学化既指已有技术经验知识借助科学理论指导二形成系统的技术知识体系，并上升到技术科学，又指技术进步以科学发展为先导技术上的重要发明通常直接来自科学研究的成果。

2．“科学一技术一生产”的体系结构，其一体化表明了科技成果的应用周期不断缩短，技术更新不断加快，提出了对研发投入的更高要求，对三位一体复合人才的迫切需要以及适应三位一体整体发展的形式和场所。

二、科学技术社会化：1．从小科学到大科学 大科学促进了科学技术与社会的一体化，使科学、技术及其经济、社会之间的传统界限日趋模糊；2．工业研究实验室和研发中心的兴起：它是科学技术创新的重要源泉，有力地加速和激活了科学技术的社会运行。

三、科学技术业成为国家的战略产业：1．高技术是科学技术的制高点，是“以科学为基础的技术”，是知识经济的带头产业；2．国家创新系统是科学技术的新体制，是为了保障科学技术的社会运行，发挥国家在促进科学技术创新系统应运而生 @7．论述科学精神的基本内涵

科学精神是指从科学研究的过程和成果中所显示出来的科学本身所独有的一种精神气质，以及与之相应的科学思想、科学方法。它是科学价值的核心。

科学精神有广泛而深刻的涵义，主要包括以下几个方面

一，求真务实精神:是指在科学活动中应坚持实事求是，勇于探索真理和捍卫真理。在这个过程中科学家个人的得失必须置于真理的追求之下 不唯书、不唯上、只求真。

二，有条理的怀疑精神：任何科学研究都要求逻辑自洽、要求提供经验证据，必然要有理性的怀疑。提出的问题是有道理的（逻辑上自恰）、有证据的，而不是怀疑一切。

三，开拓创新精神：科学家必须勇于提出目前未提出或未解决的科学问题，得出他人没有得出的结论、见解或看法，认识结果要有新的经验内容。（创新是在不断变化的环境中，对于新问题的分析和创造）。8.简要论述技术的特征

技术是人类为了满足自身的需要，在实践活动中根据实践经验或科学原理所创造或发明的各种手段和方式方法的总和。其特征显现出独特的辩证法性质： 1，自然性和社会性

技术作为人用来延长他的自然肢体和活动器官的自然物，是客观自然界的一部分，这就决定了技术活动必须符合自然界物质运动的规律，技术手段和技术方法必须依靠自然事物和自然过程。

技术作为变革自然、调控社会的手段，又必须服务于人类的目的、满足社会的需要才能为社会所接受，否则也难以成为现实生产力。2）物质性和精神性

技术作为“人对自然的活动方式”，在物质生产过程中不仅是改造自然的资料和手段，包含着物质因素而且还是“运用于实践的科学”。3）中立性与价值性

技术中立论认为技术仅仅是方法论意义上的工具和手段，在政治、文化、伦理上没有正确与错误之分，其本身是价值中立的。技术价值论认为任何技术本身蕴含着一定的善恶、对错甚至好坏的价值取向。4）主体性和客体性 技术是主体的知识、经验、技能与客体要素的统一，技术既包括方法、程序、规则等软件，也包括物质手段等硬件，缺少任何一方都不可能产生现实的技术。5）跃迁性和累积性

技术是发展变化的，在人类的不同历史时期占主导地位的技术不同，表现出技术的跃迁性。技术在发展变化过程中又具有累积性，当新的技术出现后，原来的技术并非全部被否定、被废弃，而是在主导技术影响下经过改造、提高的扬弃过程，形成技术的多层次性和多种技术的相互融合特征。

1、论述科学与技术的区别【讲义page4～5】 1）研究对象、性质与功能

科学一般是以天然物为主要研究对象，科学要反映、认识客观过程或自然规律。科学的任务是要有所发现，科学属于精神文明范畴；

技术的研究对象主要以人造物为主，技术要有所发明、实现发明，技术与人类物质文明、制度文明紧密相关。

2）解决问题与结构组成

科学致力于毁的对象“是什么”、“为什么”的问题。（科学解决问题多与5个W有关：what、when、where、how、why；其结构是由实验判剧、概念、定律、公式、学说等知识单元组成。）

技术注重于处置“做什么”、“怎么做”的问题。（技术解决问题时多于5个M有关：man-power（人力资源）、machine（机器设备）、material（材料）、management（管理）、money（资金）；技术的结构一般由设计方案、规程（规范、规章）、准则、程序、标准 等操作单元构成。）3）研究过程和方法

科学主要关系到从个别到一般、从特殊到普遍、从经验到理论，主要采取抽象、概括、分析的方法再现客体；科学力求穷根究底，主要是去解释或者去说明“如果－那么”的过程

；科学在研究的实践方式上立足于实验的方法。技术主要关系到从一般（规则）到个别、从普遍（原理）到特殊、从理论到经验，主要采取想象、综合的方法来构建客体；技术关 心的是找到一种方法和手段去实现“如果－那么”的过程；技术在研究的时间方法上主要 依赖于试验（test）的方法。4）相邻领域及与相关知识的联系

科学一般是单纯的，它较少的考虑时代的、民族的、地域的特点，即科学是无国界的，也较少顾及到成果的应用前景或经济利益，它只与数学及临近的分支学科相关；

技术研究则要运用多门学科知识，还涉及到经济的、社会的、法律的、地域的、心理的、生理的、安全的、环境的、艺术的、伦理等诸多方面的因素。5）发展的进程和水平

古代和近代初期，主要由技术充当主角，有“生产－技术－科学”的发展序列；近代中期以后科学地位升级，开始有“科学－技术－生产”的发展序列；

现代是科学、技术、生产三者之间形成互动，有“科学―技术－生产―科学”的发展序列。6）衡量标准

科学的衡量标准是真理性标准（求真）；技术的衡量标准则是功利性标准（求利）。7）社会价值、意义与影响

科学有广泛的认知意义，科学普及对文化教育与社会文明有重大价值，科学有长远、间接性的、根本性的经济价值；

技术有直接的经济价值、军事价值、科学价值、生态价值等。技术常常是造成生态和环境问题的罪魁祸首，但科学可以不承担责任。8）研究过程与劳动特点

科学研究目标相对而言不确定且结果不可预测；科学活动自由度较大，个体性较强； 技术研究目标相对而言较为确定且计划性较强；技术活动的集体性与协作性较强。9）实现的目标和结果

科学活动追求从多样到一元，从模糊到精确，即所谓追求真理的一元论与精确性； 技术活动追求的是从一元到多样，尤其更有技术应用的多样性。技术在许多情况下 不以精确性为目标。10）人才素养

科学工作者更需要有丰富的知识，广泛的好奇心，理性的智慧，善于观察和发现问题；科学研究是研究员和教授们的事业；

而技术工作者更需要有运用知识解决实际问题的能力和经验；技术人才的职务或职称通常是发明家与工程师。科学与技术的关系

20世纪50年代以来，自然科学取得了突飞猛进的发展。现代科学技术发展有如下特点：

(1)科学技术的加速度发展现代科学技术的加速发展表现在：1)科学技术新成果的高速增长。第二次世界大战后，科学发现和技术发明的数量大约每l0年翻一番。仅50年代以来的30年中，科技新成果就比前二千多年的总和还多。2)科技新成果从发现、发明到实际应用的周期越来越短，开发速度不断加快。蒸汽机从发明到应用花了80年的时间，而从发现原于核裂变到爆炸原子弹只用了6年；红宝石激光器则不到1年。1945年研制出的计算机，在短短的几十年中，经历了电子管、半导体、集成电路、大规模和超大规模集成电路5代的发展，性能提高了100万倍。目前研制的光学计算机，其信息处理速度又将提高上万倍。3)新技术及其产品的更新速度越来越快，工程技术人员的知识半衰期越来越短。据统计，大约10年左右，工业新技术就有30％被淘汰。在电子技术领域中，这一比率更大，超过了50％。现代工程师在5年内，就有一半知识已过时，即知识的半衰期为5年。4)科技信息的增长速度更为惊人。有人估测，世界科技知识在19世纪是每50年增加l倍，20世纪中叶是每10年增加1倍。当今是3到5年增加1倍。1665年出版了世界第一本科技杂志，1865年增加到1000种，而到1965年已经突破了10万种。

研究表明，不仅是现代科技成果、科技信息以加速度发展，而且任何一项计量指标(国家科研经费投入、科学家人数、科技论文数量等)的计算，都是按指数规律发展的。从进入20世纪后的60年以来，世界各国用于科研经费的总和，增加了约400倍。到21世纪末，全世界科学家的人数，预计占总人口的20％左右。

(2)现代科学的整体化趋势 现代科学技术一方面高度分化．一方面又高度综合，而且分化反成为综合的一种表现形式。这种既相互对立又紧密联系的辩证发展，使现代科学日益结合为一个有机联系的整体。由于科学技术各学科之间彼此渗透和相互促进，使每一学科只有在整个科学体系的相互联系中才能得到发展，从而导致现代科学体系结构的整体化趋势。

随着自然科学分支学科大量涌现，人们对客观世界的认识也不断深化，因而就越加发现自然界是一个统一的整体。在这种情况下，产生了综合研究的必要，同时也推动了边缘科学(如生物化学、天文物理学等)和综合科学(如环境科学、空间科学等)的诞生。20世纪40年代以来，为了把握自然界各种事物的某些共同属性及其普通联系，迫使科学家从横的方向上对自然界进行研究，从而产生了一系列横断科学(如信息论、系统论、耗散结构理论等)。横断科学从某一特定的视角揭示了客观世界的本质联系和运动规律，不仅为现代科学技术的发展提供了新思路、新方法，同时还沟通了自然科学和社会科学的联系，使整个科学有了共同的概念、语言和方法。科学社会学、技术经济、管理科学、未来学等一系列新兴学科，就是自然科学与社会科学互相渗透、相互作用的产物。

20世纪后期，人类社会出现的重大科学技术问题、社会发展问题、经济增长问题和环境问题，都具有高度综合性和全球性。这些问题不仅涉及到社会经济增长的目的和方向，也关系到科学发展和应用的人文价值取向，必须组织有关自然科学、技术科学和人文社会科学部门进行广泛合作，综合运用多学科的知识和方法去研究解决。当代自然科学与人文社会科学结合，是当今科学发展的重要特点。

科学史告诉我们，科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧理论，而是限制和缩小旧理论的作用范围，把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中。因此，科学理论的每一进展和突破都伴随着人类知识的综合，促进科学整体化的发展。早在19世纪，马克思就预见到：“自然科学包括人的科学，同样．人的科学也包括自然科学，这将是一门科学。”现代科学正在朝着这一方向发展。

(3)技术科学化与科学技术化 技术科学化与科学技术化是现代科学技术的鲜明特征。在当代，技术的发展离不开科学的突破和指导，科学的深化则需要得到各种技术的支持和保证。科学与技术相互依赖，相互促进，紧密结合，导致了技术科学化和科学技术化的发展。

20世纪40年代以来出现的许多新兴技术，如激光技术、超导技术、基因重组技术等，都是现代科学的直接产物。越是新技术，包含的科学知识越多，高技术就是科学知识密集型的技术。当今，在科学上尚未搞清楚，而要想在技术上得以实现，几乎是不可能的。即使是历史悠久、长期靠经验发展起来的技术，如农业生产技术、建筑技术等，也同样不能脱离科学理论的指导。自然科学作为人类对自然界事物的理性认识．已经广泛渗透到技术的各个领域，成为现代技术发展的关键，使技术真正成了科学的技术。

现代科学的研究对象，已不仅仅限于宏观领域，而且还深入到微观领域、扩展到宏观领域。要探索这些领域中的物质运动规律，必然要借助于强大的技术手段，尤其是精密的实验仪器和整套的技术装备。事实上，没有微波技术，就没有射电望远镜，也就没有现代天文学，没有超低温和超高压技术，也就没有超导微观理论；没有x光衍射技术，也就没有现代遗传学。

(4)科学、技术、生产日益结合为统一体系 科学技术化与技术科学化，使当代科学技术在物质生产中的地位和作用大大加强，已成为现代社会生产力发展的第一要素。当代自然科学已不再是作为生产推动的结果，跟在生产实践的后面，按照生产一技术一科学的顺序发展，而是走在生产的前面，为生产的发展开辟各种可能的途径，准备各种前提条件，形成了科学一技术一生产的发展顺序。同时，从获得基础科学知识开始，经过在技术亡的实现，然后在生产上得到应用，并收到经济效益这一全过程的周期也大大缩短，使科学技术迅速成为直接生产力。因此，在现代生产发展中，科学生产的科学技术化的发展趋势，逐步形成科学、技术、生产的统一体系。科学技术对生产的高度渗透和作用，已使科学技术成为现实的直接生产力。

二、科学发展的模式

波普尔认为科学的发展模式是：问题―猜想―反驳―问题。用四段图式来表示：P1→TT→EE→P2。“猜想与反驳”是波普尔科学发展模式的核心思想。纪树立先生认为“波普尔的科学发展模式最根本的特点是把科学看作一个永无止境的、不段发展的过程.”[9] 纪树立先生认为波普尔大刀阔斧的破除了两个迷信：(1)”科学”就意味着真理，人们说“科学的”，几乎总是“正确的”、“可靠的”、“没有问题的”同义词。（2）一切正确的认识都来自观察，真理即经验事实归纳的结果；同时波普尔还揭露了科学发展中的两个矛盾：（1）真理和谬误的矛盾，（2）观察和理论的矛盾。在波普尔的科学哲学思想中:通常因为新的观察事实不符合现有理论，于是提出了问题，为解决这一问题而提出了一种尝试性理论（或猜想）暂时与观察一致而达到某种相对真理，但是这个新的理论在以后无穷的观察事实面前将会不断暴露出谬误，从而又促使人们不断提出新的理论。如此循环往复，螺旋式前进。问题→猜想→反驳→新的问题。“这本质上不外是用那两对矛盾交叉串连起来一个抽象的逻辑构造，但又的确抓住了科学发展中的这两对基本矛盾，揭示了科学发展的固有的辩证法，并且突出的表现了科学是一个永无止境的不断发展的过程。„„波普尔的科学发展模式，首先是把归纳主义从观察到理论的公式颠倒为从理论到观察的逆公式。这样，整个科学进化机制的原动力就变了，它不再是消极地等待经验事实的积累，而是积极地由人去创造。于是全部科学机器都是由人的创造精神运转的，科学是人类的创造性事业。”[10] “可证伪性”的划界标准决定了科学进化的逻辑形态―猜想与反驳。

库恩在其代表作《科学革命的结构》中提出了科学发展的历史模式：前科学→常规科学→危机→科学革命→新常规科学。但该模式只是相对符合物理学、化学领域的科学革命，而无法圆满解释生物学科的科学革命，于是在1978年出版的《黑体理论和量子不连续性1894－1912》中，库恩又补充了科学革命的另一结构形式―创新，他认为普朗克关注黑体辐射问题不是因为感到了什么危机，而是将电磁理论同热力学理论综合起来的一种创新动力吸引了他。也就是说科学发展除了被动的客观的动力之外，还有一种积极的主观的动力因素，库恩的科学发展模式可以表述为：当然创新也是个十分宽泛的概念，可分为自主创新、模仿创新、集成创新等等，普朗克的量子理论可以看作是理论的集成创新。

波普尔的科学发展模式（证伪主义模式）同逻辑经验主义的科学发展模式（渐进累积模式）、库恩的科学发展模式（范式论模式）都认为知识量（经验内容）是随着时间的推移而增加，用库恩自己的话讲：“几乎每当卡尔爵士同我明确转向解决同一些问题时，我们二人的科学观就十分接近一致。我们都关心获得科学知识的动态过程，更甚于关心科学成品的逻辑过程。由此，我们都强调只有实际的科学生活的事实和精神才是合法材料，因而我们都常常转到历史中去找材料。从这个共有的材料库中我们得出许多共同的结论。我们都反对科学通过累加而进步的观点，都强调新理论抛弃并取代了与之不相容的旧理论的革命过程，都特别注意在这个过程中旧理论在面对逻辑、试验、观察的挑战时偶尔的失败所起的作用。最后，卡尔爵士和我还一起反对经典实证主义的一些最特征性的命题。例如，我们都强调科学观察难免同科学理论相互纠结，因而都对创造什么中性观察语言的努力表示怀疑，都坚信科学家完全可以指望发明理论以说明观察对象，而用的也是实在客体的语言，不管实在客体是指什么。”

波普尔的科学发展的证伪主义模式与库恩的科学发展的范式论模式同时也存在着许多不同之处，主要有以下三个方面。

1.科学发展的起点不同

与逻辑实证主义以“观察”为科学发展的起点不同，波普尔科学发展的起点是“问题”。波普尔驳斥了“科学是从观察到理论”的信念，他认为科学是从问题开始的，并把问题分为①实际问题，即需要通过理论来说明的问题，②疑难问题，即用现有的理论解决不了的问题（这种问题划分类似于库恩的常规科学和科学革命的两类阶段的划分）。“应当把科学设想为从问题到问题的不断进步——从问题到愈来愈深刻的问题。一种科学理论，一种解释性理论，只不过是解决一个科学问题的一种尝试，也就是解决一个与发现一种解释有关或有联系的问题。众所周知，我们的预期从而还有我们的理论，在历史上甚至可能先于我们的问题。但科学只能从问题开始。„„正是问题才激励我们去学习，去发展我们的知识，去试验，去观察。”[12] 在库恩的视角中，“范式”则成为了科学发展的起点，“从一定意义上说,恰恰应当把卡尔爵士的观点倒过来，恰恰是抛弃批判性对话才是转变到科学的标志。”[13] 有了范式指导下的解决疑难活动，科学才开始发展。2.科学进步的标准不同

波普尔在《科学发现的逻辑》中写到：“人们会说，进步‘„„只有两种方法获得：通过收集新的知觉经验，以及通过把已经得到的那些经验更好地组织起来’。但是科学进步的这种描述，虽然实际上并不错，似乎没有抓住要害。„„科学不可能从未被解释的感觉经验中提炼出来，不管我们多么勤奋地收集和挑选它们。大胆的想法，未被证明的预感，以及思辩的思想是我们解释自然的惟一手段：我们把握自然的惟一的工具，我们惟一的仪器。”[14]“科学史也像人类思想史一样，只不过是一些靠不住的梦幻史、顽固不化史、错误史。但科学却是这样一种少有的——也许是唯一的——人类活动，有了错误可以系统地加以批判，并且还往往可以及时改正。正因如此，只有对于科学才可以说我们经常从错误中学习，才可以清楚明白地说到进步。”[15] 波普尔的科学进步标准是理论的可检验度（可证伪度），“甚至在一种理论受到经验的检验之前，我们就有可能说出，如果它经受住某种专门检验，它对于已知理论是否是一个进步。”[16] 这个进步标准是“潜在的进步标准”“它认为可否证性与科学性是成正比例的。”[17] 在波普尔看来进步的理论就是可证伪度高的理论，也即“具有最大可能的经验内容的理论”。在库恩的科学发展模式中有两种进步：（1）常规科学的进步，从共同体的内部看“成功的具有创造性的工作的结果就是进步”[18]“只有在常规科学时期，进步似乎才既明显又确定”[19]。在常规科学时期，解谜能力是进步的标准。(2)科学革命的进步，也就是科学共同体“把范式转换看成进步”“首先，新范式必须看来能解决一些用其他方式难以解决的著名的和广为人知的问题。其次，新范式必须能保留大部分科学通过旧范式所获取的具体解题能力。”[20]孙思博士认为，库恩理论中新旧范式之间存在不可通约性，“在彼此竞争的范式之间作出选择是互不相容团体的不同生活方式的选择，没有科学家必须用以评价范式价值和进步的同一标准。因此从总体上说，不存在一种范式比它所取代的范式更好、更进步。但库恩不愿因最终否定科学的进步而被指责为相对主义者。”[21]江天骥先生在《当代西方科学哲学》中则认为为了回应《科学革命的结构》第一版中的相对主义和非理性主义的指责，库恩在第二版和其它著作中，强调的重点不同了。[22] 库恩认为，一个好的理论具有五个特征：精确性、一致性、广泛性、简单性和富有成果性。3.两种模式所强调的发展过程的重点不同

波普尔的证伪主义模式和库恩的范式论模式都强调了革命的作用，但波普尔似乎对科学发展中的量变重视不够，库恩在他的范式论模式中则强调了常规科学的发展作用，同时明显地突出了量变到质变之间的转化。波普尔突出了动态的进攻性的“证伪”，而库恩则动静结合，强调辩护性的“范式”。

13.3试论述科学共同体与技术共同体社会规范的主要区别及其原因？

科学共同体:是以共同的科学范式为基础形成的科学家群体，他们受同样的实践规则和标准所制约，并且共同培养后继人才。其任务是在科学范式指导下从事科学研究。技术共同体：是以共同的技术范式为基础形成的技术专家群体，其任务是在技术范式的指导下从事技术的解题活动。“创新者网络”是技术共同体的重要形式，它提供创新者非正式直接互动的机会，从而提高创新活动的效率。科学的社会规范与技术的社会规范由于体制目标不同而有区别：科学的社会规范以公有主义、普遍主义、无私利性、独创性和有条理的怀疑主义为标准；技术的社会规范则是所有者性、局部性、权威性、定向性和专门性。

15.2 阐述现代科技革命对发展模式的影响？

现代科学技术革命正在推动人类社会从工业社会走向知识社会，它使经济增长方式发生了巨大变化，科学技术、知识成为经济增长中的最重要因素。现代科学技术革命本质上是生产力革命，导致生产关系的相应改变，体现为社会经济结构的变化。

发展由经济、社会、文化、科学、技术与价值观念等诸多因素组成，发展模式是对这诸多因素、过程、方面组成的作为有机整体的社会活动的一种抽象和概括，是对真实历史过程或有意识活动的一种近似的反映。

面对知识经济的历史潮流，发达国家的美国自 20 世纪 90 年 代以来持续增长，成为第二次世界大战以来最兴旺的增长期。美国坚持以发展科学技术和教育为中心，不断的变革和调整自己的发展模式。日本也相应地采取了一系 列重大措施促进发展模式的进一步变化。对于发展中国家来说，知识经济既是新的机遇，又是新的挑战，许多发展中国家开始改变过去主要依靠自然资源或劳动力的 发展战略，实施科教兴国与可持续发展战略，并采取了一系列与此相关的新的经济发展对策。

当代中国的发展，从马克思主义的立场和观点来看，实质上是以人与自然的协调发展为基础，以人和社会经济协调发展为目标，以科学技术进步为手段的发展。要促进以人为本的全面、协调、可持续的发展，贯彻落实科学技术是第一生产力的思想具有特别紧迫的现实意义。

第五篇：多媒体在数学教学中应用的利与弊

多媒体在数学教学中应用的利与弊

在我的印象中，我一直认为数学是一门老师如何教，学生就如何学的学科，没有学科实验，学生学习数学只能是死记硬背，知识的产生不甚了了，题海战术成了老师和学生制胜的法宝，而实际上学生的提高极其有限。甚至到我成为一位教师后的四五年间，我也一直是这样做的。自从我校对《苏北农村初中学校现代信息技术资源综合利用的研究》这个课题的研究，我对这门学科才有了新的认识，对多媒体技术在数学教学中的运用产生了浓厚的兴趣，并认真地进行学习和研究，现在我对多媒体在数学教学中的运用已经有了一定的经验和心得，但在工作之余的反思中，觉得在多媒体技术的应用上还有许多值得注意的地方： 1.加强了课堂的趣味性和直观性，有利于提高学生的学习积极性。

将多媒体信息技术融于课堂教学，利用多媒体信息技术图文并茂、声像并举、能动会变、形象直观的特点为学生创设各种情境，可激起学生的各种感官的参与，调动学生强烈的学习欲望，激发动机和兴趣。同时，形象直观能突破视觉的限制，多角度地观察对象，并能够突出要点，有助于概念的理解和方法的掌握。另一方面，运用多媒体教学可改变传统的视觉感受。传统教学一律是黑色的黑板展现在学生面前，现在使用计算机的优势，教师可以自己设计出光线柔和的、颜色清新的、令人赏心悦目的板面用作教学当中的黑板，或者还可以别出心裁地在板面的四周布臵几束漂亮的小花，调剂课堂气氛。

2、创设逼真情境，激发学生的思维活动，帮助学生更好地思考，有利于问题的探索和发现。

思维是人脑对客观现实的概括和间接的反映，思维活动是在感知的基础上产生和发展的，感性认识是思维活动的源泉和依据，而感性认识来自于情境。多媒体技术能够有效地创设逼真的情境，提供给学生情境化的学习活动，使课堂由静态的学习变为图文声像并茂的动态传播过程。通过一环扣一环问题的创设和层层深入的启发，使学生求知欲望由潜伏状态转入活跃状态，有力地调动了学生的思维积极性和主动性，开发学生的非智力因素，从而有助于学生智力的提高和发展。

利用多媒体技术中的交互性特点，可编写出较强带有控制性的模拟演示，充分体现数学中的数形结合的动态效果。例如：在研究函数图像平移、旋转、对称等位臵变化，直线和圆的位臵关系时，可以通过带控制性的模拟演示，使学生深深体会各知识之间内在联系，激发学生的思维活动，有利于问题的探索和发现。

3、引导学生主动参与学习，突破课堂教学难点,增大教学容量，提高了课堂教学质量。

计算机具有高分辨率的作图功能，绘制的图形色彩丰富，形象逼真，能形成动态化和立体化的图形。计算机多媒体教学直观、生动、有趣，因而能化抽象为具体，创设开放式的教学情景，有利于学生对知识的理解和掌握，也有利于培养创新精神和实践能力。

另外，运用多媒体教学能够增加课堂容量。大信息量、大容量，节约了空间和时间，提高了教学效率。教师可先在电脑上准备好上课要用的例题、习题、图形，甚至于一些解题步骤，以便上课时选用。在此过程中可以大量地节省时间，腾出更多的时间让学生思考与练习，保证了教学中教师的精讲与学生的多练，达到提高教学质量的目的。

然而多媒体技术也是一把双刃剑，它也是有缺点和不足的，只有了解和掌握了这些，我们才能够扬长避短，才能真正发挥多媒体辅助教学的先进作用。在多媒体教学中，有以下几个方面问题需要注意克服。１、要处理好效率和效果的关系。

数学学习的终极目标是提高学生的思维水平和思维品质，如果我们在使用多媒体教学时一味追求大容量、高效率，势必会导致学生思维跟不上或者只达到形象认识而没有产生抽象认识，那将极大地影响教学效果。因此多媒体教学中要给学生留有足够的思维活动时间，确保学生理解和掌握相关的知识内容。我的一点做法就是：（１）例题和当堂练习用多媒体，解答过程必须黑板板演。（２）画面切换不可过于频繁。（3）去掉不必要的文字效果。2．保证留给学生足够的思维空间。

多媒体辅助教学要注意体现培养学生独立思考问题的能力和创新能力。设计课件时要充分考虑学生的实际水平，做到既能使学生在课件帮助下突破难点，又能让学生把自己能够解决的问题自行解决掉。千万不可将所有知识内容形象化，一股脑的展示给学生，从而扼杀了学生的独立思考能力，不利于培养学生的创新精神。３、在多媒体技术使用时也要渗透师生之间的交流。在多媒体辅助教学时，由于大量使用事先已经输入好的内容，很容易造成课堂节奏过快，师生间情感失去交流，削弱了学生主动构建自己知识的过程，也达不到教书育人的效果。我们老师在使用多媒体课件进行教学时，切不可让“死”的机器主宰了课堂，让学生整堂课面对的是冷冰冰的屏幕，而应该让学生经常从老师的生动言语中感受到学习的乐趣，在老师举手投足间达成师生的默契，不断增进师生间的感情。

总之，在当前初中数学教学中，多媒体辅助教学已经产生极其重要的作用，它在教学中也占据了不可替代的地位，我们教师应该不断学习多媒体技术的新成果，不断在教学实践中探索创新，设计出更多更好的多媒体课件，应用于教学，服务于学生。同时也要避免过度依赖多媒体技术，使它在教育教学中产生消极影响。