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技術的發明與革新
第二節
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第二節 技術的發明與革新
技術發明
技術革新
主要內容：
技術是綜合知識的結晶
集成電路：采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構
中學學科
一、技術發明
美國硅谷是微電子工業的發祥地和中心，轟動世界的集成電路，最早就是在這里發明的。美國貝爾實驗室經過精心研究，發現了半導體的電流放大原理，并發明了可代替電子管的晶體管。1958年，硅谷的一家公司發明并制造出了世界上第一塊用半導體硅制成的集成電路。此后，許多科技人員進行了無數次應用技術實驗、研制出了從裝有1000個以上晶體管的集成電路到自身具有完整功能單元的大規模集成電路，再到裝有10萬~100萬個晶體管的集成度更高的超大規模集成電路。集成電路——大規模集成電路——超大規模集成電路的發展軌跡，其實就是一個技術不斷創新的過程。
集成電路的發明
集成電路的發明，促進了計算機的更新換代，同時對航空、航天、通信以及家用電器的發展產生了深遠影響。可以說。20世紀60年代以后，全球技術發生的日新月異的變化，都離不開集成電路。
如果沒有集成電路會怎樣呢？
體積偏大 質量偏重 壽命偏短 穩定性偏差 耗電量偏大 維修量偏大
一、技術發明

歷史上一些重要的技術發明對技術發展具有巨大的推動作用。

中國的四大發明：
指南針
造紙術
火藥
活字印刷
20世紀新四大發明：
原子能
半導體
計算機
激光器
發明指的是創造自然界原來沒有的事物。
11項“超級發明”：

眼鏡　 原子彈 印刷術 時鐘 水管設備　 馬鐙　 阿拉伯數字　 橡皮和涂改液　 電腦　 古典音樂 　避孕藥

科學家們認為這些都是兩千年來改變人類生活的重大發明。
二、技術革新

案例:小電話的大變化
改革開放30年來，電話機的基本功能雖然沒有發生根本性的變化，但它早已“面目全非”。從帶搖把的磁石電話機，到撥號盤式自動電話機和按鍵電話機，再到現代家居新寵數字無繩電話，可以說電話機的發展映射出了科技的不斷進步和人們生活品位的逐年提高。

技術革新：指對原有技術加以改造和提高。
二、技術革新
1、1978年模糊的記憶——手搖式電話
70年代生的人，記憶中最早的電話可能還有這種搖把電話的影子。1978年開始改革開放，那時電話離老百姓的生活還很遠，只有政府機關才會有。每次打電話都像開手扶拖拉機，一通體力勞動過后才打到話務員那里，他再給轉接。
二、技術革新
2、80年代，電話走進生活——轉盤式電話
1981年開始，國家開始對普通百姓開放電話安裝政策。也正是這一年，轉盤式的電話走進尋常百姓家，雖然樣子古板，撥號麻煩，但是擁有一部電話的家庭比現在擁有一輛奧迪的還要少。這時的電話在剛剛進入“尋常百姓家”之后還頗留有幾分“陽春白雪”的孤寂。
二、技術革新

3、90年代，電話普及運動——按鍵式電話
隨著科技的進步，按鍵式結構的電話解決了線路緊缺的問題，滿足人們對于基本通話的一切需要，在人們的日常生活中像雨后春筍般迅速普及。大多數的中國人，家里的第一部電話，是這種90年代占統治地位的按鍵式電話。這時，改革開放的成果開始顯現，中國進入經濟高速發展的騰飛階段，老百姓的生活日新月異。電話發展的大時代終于到來。
二、技術革新


4、90年代末，“喂，小麗呀”——模擬無繩電話
隨著“喂，小麗呀”這一段經典廣告的出現，電話發生了重大變化——無繩電話，開始出現在百姓的視野中。解脫了電線的束縛，電話可以在家里的任何一個角落發揮作用。20世紀90年代末到21世紀初，一部分時尚的城市家庭，率先讓家里的電話進入了“無繩時代”。不過這一時期的無繩電話，主要是模擬數字信號的無繩電話。信號不穩定、電話雜音大、待機時間短等等問題，使得無繩電話沒有像按鍵電話一樣得到真正意義上的普及。

二、技術革新
5、21世紀家居新寵——數字無繩電話成為家居新寵
時鐘進入21世紀初，隨著數字時代的來臨，數字無繩電話騰空出世，電話真正進入了“無繩時代”。與模擬無繩電話不同，數字無繩電話采用2.4GHz高頻數字信號傳輸形式，不僅將子母機之間的連接距離延伸至了300米，更有著通話清晰，保密性強的優點，同時在設計造型上也更小巧精致。憑借上述特點如今數字無繩電話已經成為了眾多用戶的首選電話機，尤其是那些對于家居有著一定品位的朋友。
二、技術革新
技術革新的特征：
1、功能：單一→多功能化
外觀：大、笨、重→小、巧、輕
性能：繁、雜、慢→簡、易、快
2、其技術原理和功能基本不變，但其產品結構、形狀發生了某些變革，性能有所增強。
三、技術是綜合知識的結晶
雜交水稻技術需要多學科知識
袁隆平是世界著名的水稻育種專家, 具有全面、深厚的農業科學知識。1973年, 袁隆平和他的助手終于成功地實現了水稻的三系配套,使水稻的產量提高了20%。這一成果轟動了世界。
三、技術是綜合知識的結晶


但是，三系配套與生產應用還有一定距離，必須經過親本繁殖、雜交育種，才能生產出大量雜交水稻種子，供大面積推廣應用。同時，由于過去從來沒有種雜交水稻，它的播種時間、播種方法、播種量，施肥品種、施肥量、施肥期，以及生長過程中會發生哪些病蟲害，田間水分怎樣管理等問題，都需要運用多種知識進行試驗和研究。于是，他們又一鼓作氣攻下了育種和栽培關，實現了整個雜交水稻技術的配套。雜交水稻技術研制成功后，不僅在全國大面積推廣，而且還走出國門，推廣到了許多國家和地區。
三、技術是綜合知識的結晶


多學科知識的綜合運用使得航天成為現實。例如航天器的設計研究就涉及各門學科，如數學，物理學,天文學,流體力學,計算機科學,氣象學,機械學,材料力學等.
神舟5號飛船發射的瞬間
穩固
花紋
舒適
木質
粘合
外觀
……
款式
三、技術是綜合知識的結晶
雜交水稻技術
服裝設計技術
航天器的設計
植物學、作物育種學、作物栽培學、土壤肥料學、植物保護學等。
美術、工藝學、人體解剖學、數學、心理學、制圖學等。
數學、物理學、天文學、流體力學、空氣動力學、計算機科學、無線通訊學等。
三、技術是綜合知識的結晶
技術或技術項目 需要運用的知識



世界十大多產發明家

萊昂納多.達.芬奇（意大利）


最著名的發明：
計算器
繪 畫
雕 塑
最著名的發明：計算器
提到達芬奇和他的發明時，你最好問這樣的問題：“什么東西不是他發明的？”因為他發明的東西實在太多了。達芬奇的工作日志里繪有許多東西的設計圖，但其中最值得一提的就是計算器的設計。
　　達芬奇堪稱文藝復興開山鼻祖，他能畫(比如杰作《蒙娜麗莎》)，能雕塑，也能發明。他那至今令全世界著迷的日記，描繪勾勒了從人體到直升機和坦克的很多事物。
最酷的事實：達芬奇日記長達13000多頁，至今仍在影響科學研究。2005年，一名英國外科醫生還利用達芬奇設計的方法做心臟修復手術，這件事情本身就讓人吃驚，你若知道達芬奇當時連人體循環系統工作機理的一點概念都沒有時，那簡直就是驚詫了。

尼古拉.特斯拉（美國）
最著名的發明：無線電

世界十大多產發明家
雖然尼古拉特斯拉生前沒有因此得到認可，但美國聯邦最高法院最終還是肯定了他的專利申請，確認是他而不是馬可尼發明了無線電。
　　特斯拉也許就是為標新立異而生的。雖然他發明的一種稱做“交流電”的輸電方法應用至今，其實他研究的焦點集中于電的理論應用(遺憾的是許多研究成果仍停留在繪圖板上)。就是這個總是自己制作實驗設備(比如用來聚集電能的著名的特斯拉線圈)的特斯拉，提出了范圍涉及從X射線到地震儀的一系列觀點。
　 最酷的事實：特斯拉直到生命快要結束時還在研究一種致命射線。他的觀點聽起來有點象科幻故事，美國聯邦調查局確實也看不出什么有趣的東西，結果胡佛總統只好下令將特斯拉的科研資料收走并宣布為“絕密”。


亞歷山德羅.伏特
(意大利)
最著名的發明：電池


世界十大多產發明家


伏特雖然沒有發現電，但是他卻想出了一個可將電攜帶的好點子。要知道“伏特電池”可是現代電池的先驅。
伏特一生職業都在搞電的東西。早期他發明了起電盤(即一次充電單板電容)，一年之后致力于封閉室燃氣點火發電實驗，在此過程中他發現了沼氣(甲烷)，即今天家庭普遍使用的一種氣體。然而真正使其出名的卻是“伏特電池”，其實就是一堆鋅片和銅片交互排列，再加上兩種金屬片之間為增強導電性而浸了鹽水的布料而已。但就是這種粗陋的電池向世界展示了如何利用金屬-化學組合生電的奧秘。
　 最酷的事實：1810年，拿破侖授予伏特伯爵稱號，以表彰這位偉大的意大利發明家。但榮譽并未就此打住，1881年，以其名字作為電壓的單位“伏特”。



亞歷山大.貝爾
（英國）
最著名的發明：電話



世界十大多產發明家

“你能聽到我講話嗎？”
　“是的！”
　 我們能聽到對方講話，多虧了亞歷山大貝爾發明的電話。
　 現在有那么多的電話提供商，但正是亞歷山大貝爾的功勞造就了世界第一個(也是實力最強的)電話公司――貝爾電話公司。貝爾并不只是個單打一的奇才，他的研究思想涉及空調(實際上他在自己屋里就搞了原始的空調系統)、水翼船及信息磁存概念(該概念導致生前從未見到的創新發明――電腦)等。
　 最酷的事實：亞歷山大貝爾還是世界上第一個金屬探測器的發明者，他組裝這個裝置是為了發現美國總統詹姆士加菲爾德體內的子彈。結果探測器倒是能工作，不過就是定不出子彈的位置，因為檢查時加菲爾德總統躺在了一張金屬架床上。





艾薩克.牛頓（英國）
最著名的發明：微積分
提出：牛頓定律
萬有引力定律




世界十大多產發明家



如果你費好大勁總算上完了高等數學課程，那你或許就不會是牛頓爵士的熱心崇拜者，因為你遇到的難題基本上就是他的錯――是他發明了微積分。
　　如果你現在學習物理，無論是談到重力問題(一個蘋果從樹上下落的故事，不管真假，確是一個有力的例證)，還是光線和光學原理，你還得從艾薩克牛頓爵士的研究成果開始。牛頓第一個提出“光是由粒子構成的”，這原理讓他研制出了反射望遠鏡(如今以他的名字命名)。此外，牛頓還在聲、熱原理研究方面作出了貢獻。
　

最酷的事實：人們很容易認為科學家就是一群不問世事的實驗室“耗子”，不過牛頓是個例外：他曾給英格蘭國王當了將近兩年的法官，干著處決假幣偽造者的買賣。他這段法律生涯快結束的時候，手下還有10個待處決的罪犯。





霍華德.休斯（美國）
最著名的發明：改進飛機設計




世界十大多產發明家

霍華德休斯并沒有發明飛機，他作為“環球航空公司(TWA)之父”主要寫了些關于航空公司的書籍。
他曾經對客機提出了一系列的創新設計。比如他重新設計了“H-1”，使可收放式起落架、連桿和連接件等收進機體內部，從而減小了飛行中的空氣阻力。這種創新改進對二戰時期的一系列戰斗機設計都有影響。
最酷的事實：1972年，休斯受雇于美國中情局，為中情局的一次行動打掩護。這次代號為“珍妮佛計劃”的行動，目的是打撈在夏威夷海域沉沒的蘇聯潛艇，這次行動的效果有限。1975年，一名強盜搞走了休斯的一些秘密資料，將其與中情局的瓜葛抖了出來。




本杰明.富蘭克林（美國）
最著名的發明：雙焦距眼鏡



世界十大多產發明家

我們都知道閱讀是根本，但看卻是讀的先決條件。多虧了本杰明富蘭克林發明的雙焦距眼鏡（既能看清近處又能看清楚遠處的事物），即使視力低于20/20的人也能瀏覽網站的網頁。
創造的許多專用名詞如正電、負電、導電體、電池、充電、放電等成為世界通用的詞匯。他最先提出了避雷針的設想，由此而制造的避雷針，避免了雷擊災難，破除了人們對雷電的迷信。
他一生最真實的寫照是他自己所說過的一句話“誠實和勤勉，應該成為你永久的伴侶。” 　




詹姆斯.瓦特（英國）
最著名的發明：改進型的蒸汽機




今天我們是不會把蒸汽當作主要能源了，可回到工業革命早期，蒸汽卻是大出風頭的時候。瓦特花了大量時間改進蒸汽機，驅動世界向前進步。
　 瓦特雖沒有發明蒸汽機，但卻能讓蒸汽機為人工作。事實上，正是瓦特的創新改進使世界發生了從農業為主到工業為主的重大轉變。除對動力和機器做出如此大貢獻外，瓦特還發明了旋轉機和一種可自動調整機器轉速的被稱作“飛球”的裝置。
最酷的事實：功率的單位“瓦特”就是以他的名字命名的。




約翰內斯.古騰堡（德國）
最著名的發明：現代印刷術



世界十大多產發明家
　　
我們誰也不知道《圣經》出自何人之手，但知道其出版發行者的名字：古騰堡。沒錯，此前中國人活字印刷已用了幾百年，但古騰堡是第一個將字印成書籍出版，而不是絲帛書。這項創新使范圍更廣的人能夠接觸到知識，從而催生了“啟蒙時代”。不過，研究學者得出了不同的結論，認為西方的活字印刷術來源于中國，漢學家安田樸曾以“歐洲中心論欺騙行為的代表作：所謂古登堡可能是印刷術的發明人”為題論證。

維克多·雨果稱印刷術為世界上最大的發明。古騰堡的印刷術使得印刷品變得非常便宜，印刷的速度也提高了許多，印刷量增加。它使得歐洲的文盲大量減少。
古騰堡作為發明家數一數二，但作為一名商人卻是倒霉蛋。他的印刷術改變了世界，但這并沒有讓他發財，而且在一場狀告自己出資人的官司中，他連這項技術的發明權也丟掉了。
最酷的事實：在債務纏身的困境中，古騰堡靠給美因茨大主教“打工”艱難度過晚年，大主教給他提供食宿，以幫他戒掉嗜飲惡習。




托馬斯.愛迪生（美國）
最著名的發明：燈泡



世界十大多產發明家


人們一想到愛迪生很容易把目光聚到燈泡上(他實際改進并使之可行的一個發明設計)，其實他真正的意圖是給燈泡通電讓其發光。
他擁有2000余項發明，包括對世界極大影響的留聲機，電影攝影機，和鎢絲燈泡等。在美國，愛迪生名下擁有1093項專利，而他在美國、英國、法國和德國等地的專利數累計超過1500項。1892年創立通用電氣公司。他是有史以來最偉大的發明家，迄今為止，世界上沒有一個人能打破他創造的發明專利數世界紀錄。

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