仪器科学与科技文明

人类认识世界是从测量开始，测量又是从建立 标准开始，因此，人类科技文明的发展历史就是一 部仪器科学的发展历史，从这条主线来展示仪器科 学的内涵与外延，一定能够展示出仪器科学的飒爽 英姿，也一定能够展示出仪器科学的欣欣向荣。 全书共分10章，第1章绪论对仪器科学与科技 文明的基本概念，以及两者之间的相互作用关系进 行了介绍；第2章对中西方科技文明的发展历史进行 了概述，旨在启发大家思考中西方科技文明的特点 和差异，并对世界全球化之后未来科技文明的发展 能够有所思考；第3章和第4章旨在展示基础科学研 究中，仪器科学发挥出的举足轻重的作用，第3章落 脚点在数、理、化发展中的仪器科学，第4章则以天 、地、生发展为切入点，触摸其中仪器科学婀娜的 身影；第5章到第8章重在从工程科技的角度来感悟 仪器科学的重要作用，第5章阐述仪器科学与能源、 动力及矿业工程的联系，第6章介绍仪器科学与机械 及运载工程的关系，第7章分析了仪器科学与化工、 冶金及材料工程发展的关系，第8章将触角延伸到了 蓝色的海洋，简要论述了仪器科学与海洋技术发展 的关系；第9章讲视角拉回到我们身边，来感受一下 ，日常生活中无处不在的仪器是如何深刻影响和改 变了我们的生活的，以医疗、环境、交通、食品为 例，展现仪器科学的重要作用；最后一章则尝试回 答三个问题：仪器科学为什么无处不在？仪器科学 为什么不露锋芒？仪器科学为什么未来可期？借用 大名鼎鼎的“灵魂三问”来提出这三个问题，进而 给出自己思考和答案，虽然思考的深度非常有限， 难如人意，但是重要的是走出了这一步，抛出了问 题，大家可以去思考，思考的人多了，自然离最终 的答案也就近了。 本课程全部内容面向仪器类专业的话，可以作 为仪器类专业的导论课程；面向其他专业的本科及 以上学生，核心章节部分摘录出来，可以作为通识 类课程开设；面向中小学生及社会大众，学科发展 史及支撑各学科发展的内容梳理出来后，可以作为 普及仪器科学学科地位和重要性的科普类课程。

钱政，男，1973年5月生，教授，博士生导师，现为北京航空航天大学北航学院院长兼工程训练中心主任。教育部高等学校仪器类专业教学指导委员会委员，首届北京市高等学校青年教学名师奖获得者，北京市师德先锋，中国仪器仪表学会首席科学传播专家，中国仪器仪表学会科普工作委员会主任委员，国际工程教育专业认证仪器类专业认证专家。中国发明协会理事、中国仪器仪表学会理事。担任高等学校教师以来，全力投入本科教学，教学过程中注重围绕教学内容更新、自主教材撰写、教学方法改革、精品课程建设等各个环节开展建设工作。负责的“仪器科学与科技文明”入选教育部精品视频公开课，“误差理论与数据处理”获批北航校级精品课程，参与的“测控的奥妙”、“传感器技术及应用”先后入选教育部精品视频公开课和精品资源共享课，2017年在首届北京市高等学校青年教学名师奖评选中成为北航首位入选者。科研中主要从事“现代电气检测技术”的研究工作，科研工作中重视基础研究，承担多项国家级科研项目。2004年代表学校赴瑞士完成了与丁肇中课题组的国际交流合作，并通过与航空航天单位的密切合作，深入开展了航空、航天设备电气安全性在线检测方面的研究工作。累计发表学术论文200余篇，获得省部级科研奖励2项。

第1章 绪论 1.1 仪器与仪器科学 1.1.1 测量的基本定义 1.1.2 仪器的基本概念及发展历史 1.1.3 仪器科学的内涵与发展 1.2 文明与科技文明 1.2.1 文明的基本内涵 1.2.2 科学、技术与科技文明 1.3 仪器科学与科技文明的关系 1.3.1 仪器科学的进步促进了科技文明的发展 1.3.2 科学文明的发展推动了仪器科学的进步 1.3.3 仪器科学与科技文明相伴相生的关系 参考文献 第2章 科技文明发展概述 2.1 科学与科学精神的思考 2.1.1 科学精神的萌芽 2.1.2 科学精神的复兴与发展 2.1.3 中国古代有没有科学 2.1.4 中西方科学思想的融合 2.2 中国科技文明发展概述 2.2.1 史前时期的科技成就 2.2.2 夏商周时期的科技成就 2.2.3 秦汉时期的科技成就 2.2.4 魏晋南北朝时期的科技成就 2.2.5 隋唐时期的科技成就 2.2.6 宋辽夏金元时期的科技成就 2.2.7 明清时期的科技成就 2.2.8 总结 2.3 西方科技文明发展概述 2.3.1 文明初期世界各地的科技成就 2.3.2 中世纪时期的科技成就概述 2.3.3 文艺复兴之后的科技成就概述 2.4 中西方科技文明发展的比较 参考文献 第3章 仪器科学与数、理、化的发展 3.1 仪器科学与数学的发展 3.1.1 数学与测量的关系 3.1.2 测量是如何推动数学发展的 3.1.3 现代数学的发展是否需要测量 3.2 仪器科学与物理的发展 3.2.1 物理学概述 3.2.2 测量与经典物理学的发展 3.2.3 测量与现代物理学的发展 3.3 仪器科学与化学的发展 3.3.1 化学概述 3.3.2 测量与近代化学的发展 3.3.3 测量与现代化学的发展 参考文献 第4章 仪器科学与天、地、生的关系 4.1 仪器科学与天文学的关系 4.1.1 古代天文学发展概述 4.1.2 测量与近代天文学的发展 4.1.3 测量与现代天文学的发展 4.2 仪器科学与地球科学的关系 4.2.1 地球的起源及整体特征 4.2.2 地球的结构及内部特征 4.2.3 地质灾害的成因与预防 4.3 仪器科学与生命科学的关系 4.3.1 测量与古代生命科学的发展 4.3.2 测量与近代生命科学的发展 4.3.3 测量与现代生命科学的发展 参考文献 第5章 仪器科学与能源、动力及矿业的联系 5.1 仪器科学与能源的发展 5.1.1 电能发展简史 5.1.2 测量在电力设备健康状况评估中的应用 5.1.3 测量在电能质量分析中的应用 5.2 仪器科学与动力的发展 5.2.1 热力学发展简史 5.2.2 锅炉仪表及其作用 5.2.3 蒸汽轮机的状态监视及故障诊断 5.3 仪器科学与矿业工程的发展 5.3.1 矿业勘探中仪器科学的应用 5.3.2 矿物开采中仪器科学的应用 5.3.3 矿山安全中仪器科学的应用 参考文献 第6章 仪器科学与机械及运载工程的关系 6.1 仪器科学与机械工程的关系 6.1.1 古代机械的发展与仪器的应用 6.1.2 近代机械的发展与仪器的应用 6.1.3 现代机械的发展与仪器的应用 6.2 仪器科学与航空航天的关系 6.2.1 航空航天发展简史 6.2.2 航空科技发展中的仪器仪表 6.2.3 航天科技发展中的测量与仪器 6.3 仪器科学与车辆工程的关系 6.3.1 车辆工程发展概述 6.3.2 汽车中的仪器科学 6.3.3 高铁上的仪器科学 参考文献 第7章 仪器科学与化工、冶金及材料科学的发展 7.1 仪器科学与化学工业的发展 7.1.1 仪器科学与无机化工的发展 7.1.2 仪器科学与有机化工的发展 7.1.3 仪器科学与绿色化学的发展 7.2 仪器科学与冶金工业的发展 7.2.1 冶金工业发展简史 7.2.2 钢铁冶炼中仪器仪表的应用 7.2.3 有色金属冶炼中仪器仪表的应用 7.3 仪器科学与材料科学的发展 7.3.1 材料发展历程概述 7.3.2 测量促进了材料科学的形成与发展 7.3.3 现代材料科学研究中无处不在的测量与仪器 参考文献 第8章 仪器科学与海洋技术的发展 8.1 海洋调查中的仪器科学 8.1.1 海基探测的典型方法及应用 8.1.2 水下探测的典型方法及应用 8.1.3 天基探测的典型方法及应用 8.2 海洋环境保护中的仪器科学 8.2.1 海洋环境污染概述 8.2.2 海洋环境监测中仪器的应用 8.2.3 海洋环境保护立法概述 8.3 海洋资源开发中的仪器科学 8.3.1 海洋生物资源开发中仪器的应用 8.3.2 海底矿产资源开采中仪器的应用 8.3.3 海洋新能源开发中仪器的应用 参考文献 第9章 日常生活中无处不在的仪器 9.1 医疗行业中仪器的作用 9.1.1 医学发展史及科学性探讨 9.1.2 医学诊断仪器的应用 9.1.3 医学治疗仪器的应用 9.2 环境监测中仪器的作用