地理坐标系统是如何构建的

1. 地理坐标系的原理

地理坐标系依据其所选用的本初子午线、参考椭球的不同而略有区别。
地理坐标系可以确定地球上任何一点的位置。首先将地球抽象成一个规则的逼近原始自然地球表面的椭球体，称为参考椭球体，然后在参考椭球体上定义一系列的经线和纬线构成经纬网，从而达到通过经纬度来描述地表点位的目的。需要说明的是经纬地理坐标系不是平面坐标系，因为度不是标准的长度单位，不可用其直接量测面积长度。
经纬度通常分为天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。常用的经度和纬度是从地心到地球表面上某点的测量角。通常以度或百分度为单位来测量该角度。
在球面系统中，水平线（或东西线）是等纬度线或纬线。垂直线（或南北线）是等经度线或经线。这些线包络着地球，构成了一个称为经纬网的格网化网络。
位于两极点中间的纬线称为赤道。它定义的是零纬度线。零经度线称为本初子午线。对于绝大多数地理坐标系，本初子午线是指通过英国格林尼治的经线。其他国家/地区使用通过伯尔尼、波哥大和巴黎的经线作为本初子午线。经纬网的原点 (0,0) 定义在赤道和本初子午线的交点处。这样，地球就被分为了四个地理象限，它们均基于与原点所成的罗盘方位角。南和北分别位于赤道的下方和上方，而西和东分别位于本初子午线的左侧和右侧。
通常，经度和纬度值以十进制度为单位或以度、分和秒 (DMS) 为单位进行测量。纬度值相对于赤道进行测量，其范围是 -90°（南极点）到 +90°（北极点）。经度值相对于本初子午线进行测量。其范围是 -180°（向西行进时）到 180°（向东行进时）。如果本初子午线是格林尼治子午线，则对于位于赤道南部和格林尼治东部的澳大利亚，其经度为正值，纬度为负值。

2. 如何建立地方独立坐标系

建立地方独立坐标系的方法
建立地方独立坐标系时,有以下两种方法：
1.把中央子午线移到城市或工程建设地区中央,规划高程面提高到该地区的平均高程面（严格的讲,要提到到那个地区的大地高平均面）.这样既可使该测区的高程规划改正和中央地区的投影变形几乎为零,又可保证在离中央子午线45Km以内的地区其投影变形的相对误差小于1/4万,这种独立坐标系最适合工程建设区的需要,因为工程建设的所辖面积不会太大,东西跨度90Km完全可以满足需要.
2.在建立城市独立坐标系时,上面第一种方法对某些城市不太适合,因为城市独立坐标系不但要满足市区的侧图,而且还要满足它所管辖的郊县地区的测图的精度,跨度90Km可能对某些城市来说是不够的,这就需要利用高程归划改正和投影变形可以相互抵消的特点,可以把它们结合起来进行设计.如果把中央子午线设计在城市中央,而把高程归划面设在城市地区平均高程面一下100左右的地方,可以算出城市中央地区的长度变形小于1/6.4万,而离开中央子午线各55Km左右的距离亦可保证长度变形小于1/4万,东西110Km的跨度一般可以满足城市及郊县的侧图精度需要.

3. GIS怎么定义坐标系统的步骤

完整坐标系统包括椭球参数、大地基准(如北京54、西安80，wgs84）和投影类型（高斯投影、兰伯特投影等） ，根据你的情况设置相应参数即可。祝你成功！

4. 地理坐标系统的名词解释

地理坐标系是用于确定点在地球上位置的坐标系。某一特定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一种特定的地图投影构成。绝大多数的地图都是遵照一种已知的地理坐标系来显示坐标数据。例如，我国1:25 万地形图，其椭球体采用的是1975 年国际大...

5. 简述地理坐标的建立过程

位于亚洲东部,太平洋的西岸,国土大部分位于北温带,少部分为寒带和热带，面积960万平方公里，约占世界陆地面积的十五分之一，占亚洲面积的四分之一，差不多等于整个欧洲的面积。在世界上仅次于俄罗斯和加拿大，居第三位。领土最北位于漠河以北黑龙江主航道中心线，最南端在北纬4°附近的曾母暗沙，南北相距5500多公里，跨纬度近50度。最东端在黑龙江和乌里江的主航道会合处，最西端在帕米尔高原上，东西时差4个多小时。我国陆上疆界线长达2万多公里，与朝鲜、越南、老挝、缅甸、印度、不丹、锡金、尼泊尔、巴基斯坦、阿富汗、蒙古、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦斯坦、俄罗斯等15个国家相邻。

6. 地理坐标怎么建立,天球如何度量

坐标系统，通过经度和纬度相交确定的。 拿地球仪来看看就明白了。

7. 如何在arcgis中定义地理坐标系

1、首先通过拿到的数据年代，近期的一般都是2000坐标系，查看右下角坐标，可以判断是3度带，代号为40。

8. 城建坐标系统是怎么来的

城建坐标是当地以国家某个控制点为坐标原点而建立的。

我国三大常用坐标系区别（北京54、西安80和WGS－84）
1、北京54坐标系(BJZ54) —— 北京54坐标系为参心大地坐标系，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，它是以克拉索夫斯基椭球为基础，经局部平差后产生的坐标系。 1954年北京坐标系的历史： 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，再全国范围内开展了正规的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。因此，1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京而是在前苏联的普尔科沃。 北京54坐标系，属三心坐标系，长轴6378245m，短轴6356863，扁率1/298.3；
2、西安80坐标系 —— 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据，即IAG 75地球椭球体。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 西安80坐标系，属三心坐标系，长轴6378140m，短轴6356755，扁率1/298.25722101
3、WGS－84坐标系 ——WGS－84坐标系（World Geodetic System）是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。 WGS84坐标系，长轴6378137.000m，短轴6356752.314，扁率1/298.257223563。

9. 建立地理坐标的基本要素是什么

地理坐标是用纬度、经度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面均称为子午面。地理坐标，就是用经纬度表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。
定义编辑
子午面与地球椭球面的交线，称为经线或子午线。国际上统一规定以通过英国伦敦格林威治天文台的经线为起始经线（0°），也叫本初子午线。从起始经线开始，向东、西各以180°计算，向东称东经，向西称西经。所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为（椭）圆，这就是经线圈，每个经线圈都包括两条相差180度的经线。所有经线都在两极交会，呈南北方向，长度也彼此相等。经差1°在赤道上的纬线长约111km[2]。

所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。赤道纬度为零，赤道以北为北纬，以南为南纬，向北向南各分90°。纬度不同的纬线长度不相等。经差1°的纬线弧长为111cosB（km），式中B为纬度[2]。

经纬线相互交织构成经纬网，以经度、纬度表示地面上点的位置的球面坐标称为地理坐标。例如：我国首都北京位于北纬40度和东经116度的交点附近，昆明位于北纬25度和东经103度的交点附近。

由地球椭球体上任一点引一垂直于该点地平线的直线，其与赤道面相交所构成的夹角称为地理纬度。任一点所在经线圈与起始经线圈间的夹角称为该点的地理经度。地球上或地图上的点位表示为M（L,B）。在地图上以内图廓和经纬网（或分度带）形式表示。在大于1∶10万地形图上，地理坐标网以图廓形式表现，图廓四角注记经纬度数值，内外图廓间绘有分度带。在小比例尺地图上和小于1∶20万地形图上，一般都直接绘有地理坐标网，并注有相应的经纬度数值，以此确定地区或地面点的地理位置。

10. 当前的坐标系统有哪些如何定义它们的关系是怎样的

中体现了一个国家的教育要求，也是创新教育研究与实验必须探讨的核心问题之一。随着中国基础教育新一轮课程教材改革的发动和实施，课程创新的历史使命已成为当前我国教育界人人关注的又一个焦点。

《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》明确指出：“调整和改革课程体系、结构和内容，建立新的基础教育课程体系，试行国家课程、地方课程和学校课程。改变课程过分强调学科体系、脱离时代和社会发展以及学生实际的状况。抓紧建立更新教学内容的机制，加强课程的综合性和实践性，重视实验课教学，培养学生实际操作能力。”本章将围绕着这些基本要求展开议论，提出有关创新教育课程改革，特别是教育、教学内容创新的若干观点。

一、课程内容面临严峻挑战

1986年，《中华人民共和国义务教育法》颁布后，我国首次构建了义务教育课程体系，倡导新的教育观念，传播新的课程思想，推动了基础教育课程改革的进程。但是，课程的发展是一个历史的范畴，必须随着时代的发展而变革。在大力弘扬创新精神、培养创新人才的新形势下，现在的基础教育课程体系已显得很不适应知识经济时代的需要，面临着严峻的挑战，课程改革势在必行。

在教育理论界，对于“课程是什么”的概念，目前尚存在着诸多纷争，甚至被人归纳为有6种不同类型定义，包括：课程即教学科目；课程是有计划的教学活动；课程即预期的学习结果；课程即学习经验；课程是社会文化的再生产；课程即社会改造。正如有学者指出，这“充分表明了课程这一概念与它在国外学术界仍处于未确定状态一样，也是我国教育学界中使用得多而定义最差的概念。”

以探讨创新教育为基本宗旨的论着，本章并不打算介入有关课程定义的争论。无论怎么讲，作为我国教育目的和培养目标的集中体现，教学内容及其体系构成，都是课程研究最基本的要素；而知识经济时代对当前基础教育课程改革最紧迫的要求，就是要尽快改造旧的课程体系，将人类社会中长期积累起来的，并在当代社会中急剧发展的知识技能和道德观念，转化为能被不同年龄学生所接受的课程体系、结构和内容。

联合国教科文组织编写的综合性教育论着《从现在到2000年教育内容发展的全球展望》，对教育内容做出如下界定：“教育内容这一概念是指一整套以教学计划的具体形式（课表和课程）存在的知识、技能、价值观念和行为。它们是根据各种学校规定的目的和目标而设计的。”教育内容，或者具体地说课程教学内容，在我国教育界传统上历来被视为学生习得的知识，而知识的传递则必须以教材为依据。事实上，我国自20世纪50年代初广泛引用前苏联凯洛夫主编的《教育学》以后几十年内，“教学内容”指的就是“教学计划、教学大纲和教科书”。联合国教科文组织编写的《教育技术用语词汇》里，将这些术语定义为：教学计划指的是“确定所要教授的专业内容，列出每种专业内容的教学课时，以及掌握知识的目录。”“教学大纲通常以指令性文字的形式出现。课程即指在某一特定学科或层次的学习的组织。课程设计的目的实际是确定学习的目标、内容、方法和教育设备。”

教学内容是学校向学生所传递的最基本的知识技能和价值观念，课程教学内容的取向和选择，体现了教育决策者、课程编制者和教学执行者共同的知识观和质量观，对学生的学习和成长具有决定性的影响作用。

在讨论课程内容创新之前，回顾一下70年前陶行知先生对那时课程内容最主要的载体——教材的批判，并与我国中小学现行课程教学内容作一些比较是很有启迪意义的。

陶先生曾以“中国教科书之总批评”为题，说过许多相当激愤的话语：

“我们试着把光绪年间出版的教科书和现在出版的教科书比较一下，可以看出一件惊人的事实。这事实便是三十年来，中国的教科书在枝节上虽有好些进步，但是在根本上是一点儿变化也没有。三十年前中国的教科书是以文字做中心，到现在中国的教科书还是以文字做中心。”

“教科书的根本意义毫未改变，现在和从前一样，教科书是认字的书、读文的书罢了。从农业文明渡到工业文明最重要的知识技能，无过于自然科学，没有真正驾驭自然势力的科学则农业文明必然破产，工业文明建不起来，那是多么危险的事啊！但是把通行的小学常识与初中自然拿来审查一番，您立刻发现它们只是科学的识字书，只是科学的论文书。这些书使您觉得读到胡子白也不能叫您得着丝毫驾驭自然的力量。”

“这些教科书并不教您在利用自然上认识自然，它们不教您试验，不教您创造。它们只能把您造成一个自然科学的书呆子。”

“它们教您识民权的字，不教您拿民权；教您读民主的书，不教您干民主的事。在这些书里您又可以看出编辑人引您开倒车开到义和团时代以前。他们不教小朋友在家里、校里、村里、市里去干一点小建设、小生产以立建国之基础，却教小孩子去治国平天下……”

时隔近70年再来聆听陶先生的教诲，我们同样惊讶地发现，“从工业文明渡到知识文明”之际，历史竟如此之相似。

● 相似点之一：教学内容缺乏对科学精神与人文精神的全面把握

陶行知先生认为当时的自然科学教材只是“科学的识字书”和“论文书”，指的就是科学课程内容只注重科学知识的罗列和科学事实的获取，而不注重对科学精神、科学态度和科学方法的理解和探究。的确，既使到现在，中小学科学课程在内容的取舍上，并没有把使学生真正了解“什么是现代科学”为重点来设计；一部分从事自然科学课程教学的教师也没有真正理解和把握现代科学和古代科学的差别。

被誉为继爱因斯坦以后最伟大的物理学家斯蒂芬·霍金认为，现代科学发端于伽利略。因为在伽利略以前，古代科学只是依靠哲学家的思辨；自伽利略开始，科学研究才把观测证据作为主要方法，认为它是从观测和实验的事实上升为科学观点和结论的过程，或者为了某种观点或结论寻找观测和实验证据的过程。也就是说，科学理论只能产生观测和实验之后而不是在它们之前。在形成了这种行为和思维模式后，现代科学才应运而生，并在近代逐步发展为人类社会第一生产力的地位。因此，目前我国中小学科学课程回避“什么是现代科学”和“科学家是如何工作和创新”这样一些重大命题，仅仅要求学生记忆一些科学事实，没有抓住科学教育的本质内容，也背离了科学课程设立的初衷。

在人文和社会课程中同样存在类似情况。实行多年的传统语文课程就是典型的实例，教条刻板地语法肢解和牵强性辨析，就连作为人生工具的写作和阅读，也在语文课程内容中被置于较次要的地位。不仅失落了对文学艺术的鉴赏感悟和人生体验，失落了情感陶冶和想象力的调动，更重要的是失落了人文精神的熏陶和培育。学校教育需要承担使儿童社会化和向下一代传递文化标准和文化价值的重要使命，而我们的人文、社会课程内容显然在某种程度上被异化。

● 相似点之二：将课程学习内容局限在以学科为中心的教材所提供的知识上。

陶行知先生提倡以生活为中心，反对以文字为中心的教科书，他认为：“文字中心之过在以文字当教育，以为除文字之外别无教育。”通观今天的以学科知识为中心的课程教材内容，其实并未挣脱这种以文字为中心的窠臼。

以学科知识为中心的课程教材，一是本能地坚持学科封闭、互不交叉的传统，学科之间的联系极差，教师从本学科内容系统完整出发，不可能自觉推动各种形式的跨学科教学，从而违背了现代科学综合化发展的大趋势。二是形成“千校一面，万人一书”的格局，课程缺乏多样性和适应性，缺少因地因校制宜的特色和个性；三是无法从社会经济和生活中不断汲取新的内容，造成学生不能及时获得最新知识。事实上，学生对现代科技前沿知识和价值观念（包括正确的或不正确的）的理解，都不是学校目前课程内容所能给予的，大量的信息来源于大众传媒和课外阅读，来源于非正规教育渠道。正如S.拉塞尔指出的那样：“学校教育内容与非正规教育内容之间的差距和交流的缺乏日趋严重，已成为学校的一个问题。 在校外获得的相当一部分信息极为多样化，缺乏内在联系，其价值也不尽相同，它们成为消极的储存物。另一部分有用的、现代的、适合学生兴趣的信息却很少被教师提到或利用。当两种信息出现矛盾时便更加令人担忧了。”

● 相似点之三：课程内容忽略学生创新精神和实践能力培养，对态度和技能学习重要性认识不足

无论是以文字为中心，还是以学科知识为中心，最大的弊端都是“不教您在利用自然上认识自然”，“不教您试验，不教您创造”。学生创新精神的培养必须与社会生活紧密结合，尤其必须强调联系学生生活、联系社会实际的学习环节，课程学习目标不仅需要包括知识技能，也应该蕴含思维能力与习惯、思想方法、意识、观念，以及态度、情感与价值观等等。从这个意义上讲，“教做合一”的晓庄学校，或许比我们现在某些重点中学的学习质量反而更胜一筹。

目前，国际教育界在教学内容确定的依据——课程目标优先选择的取向上出现了一些新的变化。按照传统惯例，确定教学内容的目标有三个不同的层次，依次是：（1）知识；（2）实用技术；（3）态度和技能——三种层次优先重视获取知识。今天，在信息量持续迅速增加和社会生活传播对教育内容影响日趋强烈的前提条件下，联合国教科文组织《从现在到2000年教育内容发展的全球展望》却指出：“如果把十分复杂多样的过程简化，我们就可以按照学校教育目标层次的颠倒形式表现出突出行为培养的新趋势。”这种新的目标三级层次依次为：（1）态度和技能；（2）实用技术；（3）知识——优先重视的是态度和技能。虽然新的三级目标层次绝不忽视在社会生活中越来越多的传播信息，它必须做到与科学自身的发展及其对社会和个人生活产生的作用协调一致，但是，目标的价值取向和优先顺序确实已出现了变化，因为“现在人们知道，具有坚实行为素养的人（关心变化和革新，有批判精神和团结精神，富于责任感和思想自主的人）更适合于学习和更新自己的专业和文化知识。他们在需要时知道如何通过图书馆和计算机获取新信息。行为和能力也是在掌握和实践知识的过程中形成的。”

针对课程和教学内容中存在的上述问题，最近，中国科学院院长路甬祥对我国的科学教育状况做过剖析和评价，我们认为，他的这些看法在原则上也符合科学教育之外其他课程的现实情况。路甬祥教授说，中国科学教育的弱点，在于过分注重于知识灌输，忽视科学精神、科学方法的培养；过于一统的教育管理模式抑制了学校的自主创新和竞争，限制了科学教育内容、方法与目标的多样性、创造性和灵活性；长期的计划经济环境，使中国缺乏对科学教育内容不断更新的强有力的社会竞争需求动因；改革开放和实行社会主义市场经济以后还未来得及建立起健全的、有效的社会对科学教育改革发展的评价和舆论反馈机制；还缺乏更加广泛深入的国际性科学教育交流与合作；校长、教师的科学素养及教育学、心理学素养有待进一步提高；自然科学、工程技术、社会科学、人文艺术存在人为分割和偏斜等等。

为此，我们有必要从当今时代人类文明进程的高度，认识课程教学内容更新的必然趋势，重点观照课程内容改革和创新中的几个问题。

二、人类文明进程与教学内容更新

一个时代有一个时代的课程和教材，教学内容必须随着时代的发展而不断地变化。学校课程作为社会文化的一个重要组成部分，既受科技进步、社会经济环境的制约，也因其传承和创新职能，反过来对科学技术和社会发展产生重大影响。正如布鲁姆所说，离开了社会背景，“课程争论的意义也就黯然失色……不顾教育过程的政治、经济和社会环境来论述教育理论的心理学家和教育家，是自甘浅薄，势必在社会上和教室里受到蔑视。”可惜的是，我国基础教育领域实施多年的课程设置，特别是教学内容的选择和取舍，基本上因袭工业化初期建立的学科体系，始终将学习重心放在20世纪初期之前人类创造的知识上，最新科技成果因无法在这种“系统化”的体系中找到应有的位置，很难被纳入教学内容之中，直到即将进入知识经济时代，也没有发生根本性的转变。对此，我们有必要以自然科学为例，依据人类文明进程和社会发展的相关背景，揭示我国基础教育课程内容陈旧、落后的现象。

通常，自然科学的课程内容概括的是历史积累起来的科技知识，而现代科技知识体系本身，在近几十年出现了许多重大的变化，至少反映在以下几个方面：

1、科学学科的核心知识在急剧变化与快速更新

自然科学史研究指出，自文艺复兴以来，人类历史上已经发生了三次科学革命。

第一次是16～18世纪近代科学的诞生以及技术革命，它们引发了启蒙运动和第一次工业革命；第二次是19世纪近代科学的全面发展和技术的重大发明，它们是第二次工业革命的知识源泉。在第一、二次科学革命影响下，科学呈现出空前的繁荣，各门学科的核心知识都相继出现了革命性的突破。

在天文学领域，1543年哥白尼发表着名的《天体运行论》，确立了天体学说的基础。布鲁诺继承和发展了这一学说，而伽利略通过望远镜观察证明了哥白尼的理论。在物理学领域，伽利略发现自由落体定律和运动迭加原理，提出速度、加速度和惯性等物理概念；牛顿则发现万有引力定律，并系统总结出三大运动定律，1687年，他出版《自然哲学的数学原理》，总结了当时包括力学、数学和天文学在内的伟大科学成就。在化学领域，自1661年波义尔提出化学元素概念后，拉瓦锡发现物质不灭定律，并于1789年出版了化学教科书《化学大纲》，使化学成为一门真正的科学；其后，道尔顿提出原子论，门捷列夫1869年发表第一张元素周期表，推动了19世纪化学革命兴起。在生物学领域，在17世纪初，哈维发现血液循环，胡克发现植物细胞，列文虎克发现原生动物和细菌，巴斯德的工作则奠定了微生物学的基础；其后，1735年林奈提出生物分类系统，1859年达尔文《物种起源》出版，正式确立了生物进化论，生物科学也获得一次伟大的突破；在此基础上，1866年孟德尔利用豌豆杂交，进一步揭示了生物的遗传规律。此外，数学作为促进科学进步的重要工具也得到长足的发展，17世纪中叶，笛卡尔和费尔马创立解析几何，牛顿和莱布尼茨独立发明微积分；18世纪数学家伯努利、欧拉、拉格朗日等人开拓了一系列数学分支；19世纪数学家不仅复兴了几何学、重建了微积分，而且使代数学获得巨大的进步。他们在科学领域获得的这些成就，经过后人按学科知识体系分类整理、完善并进行系统化编排之后，便构成了今天我们中小学数学、物理、化学、生物，乃至地理等学科的核心知识和主要的课程学习内容。

人们现在已经看到，自20世纪初开始启动的第三次科学革命，即现代科学革命和高新技术革命，不仅奠定了第三次工业革命和信息革命的基础，而且为知识经济时代的到来铺平了道路。这次革命比前两次意义更为深远，首先是物理革命，随后是天文学、地理学和生物学革命；伴随而至的，还有核能技术、航空航天技术、计算机和互联网络技术、生物技术和材料技术等等，共同构成了一场史无前例的知识革命。

20世纪初启动的物理革命，首先是爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论，否定了牛顿力学中绝对时空的基本概念；其次是普朗克提出量子理论，波尔、薛定鄂等科学家的工作完成了量子力学的构建，使人们对物质世界从宏观认识到微观认识都发生了质的改变。相对论和量子力学成为20世纪物理学的两大支柱，也奠定了现代天文学和原子物理学的科学基础。从宏观上看，在天文学领域里，1929年哈勃提出有关星系红移的哈勃定律；1948年伽莫夫提出宇宙起源的大爆炸模型，而在1964年彭齐亚斯等人观测到了宇宙大爆炸留下的背景辐射。在地理学领域，自1915年魏格纳在《海陆的起源》一书中提出大陆漂移学说后，赫斯用海底扩展理论、勒比雄用板块理论继续完善和丰富这一学说，从而加深了人们对自己赖以生存的地球的认识。从微观上看，20世纪初卢瑟福发现原子核和质子，并且成功实现了将一种元素转变为另一种元素；20世纪30年代后，泡利、乍得威克等科学家陆续发现中子、正电子、介子、光子、中微子等基本粒子；1964年盖尔曼正式提出基本粒子结构的夸克模型，并被后人不断地修改完善。生物科学同样日新月异，不断揭示出生命现象的本质，其中分子生物学、遗传学的成就尤为突出。20世纪初，摩尔根初步建立基因遗传理论体系；1953年，沃森和克里克提出DNA分子双螺旋结构模型，分子生物学宣告诞生；1969年，64个遗传密码被破译，确立了生命遗传信息传递模式。20世纪90年代以后，影响深远的人类基因组计划正在解读人类全部遗传信息，并于2000年完成了草图绘制，战胜疾病、延缓衰老、改变遗传性状将不再是科幻小说描述的情景；1997年，维尔穆特首次以体细胞培育出克隆羊“多利”，基因工程也得到了大量的实际运用，生命现象已不再神秘。

总之，物质基本结构的夸克模型、地球地质构成的板块模型、宇宙起源的大爆炸模型和生物遗传物质DNA双螺旋结构模型等等，代表着20世纪中、后期在科学领域的最高成就和核心知识，是人类对自然和生命认识上的一次巨大的飞跃。与此同时，数学领域随之取得一系列成就，包括核心数学和应用数学，如运筹学、数理统计、模糊数学、计算数学和数理逻辑等等，新的数学原理和数学方法层出不穷。第三次科学革命浪潮还在继续向前推进，几乎彻底改变了人们对物理、化学、生物、天文、地学和数学等学科的传统概念。例如，尽管牛顿力学对引力的在我们的课程中似乎很精确，但在爱因斯坦看来，两个物体之间的相互作用并非牛顿所描述的那样直接产生引力，而是每个物体对周围的时间和空间产生影响，引力就是这种被影响了的时间和空间相互作用的结果，这样一来，牛顿力学对引力的解释就必须完全改写。在这种态势下，我国中小学领域延续多年、基本不变的自然科学类课程内容，由于无法及时向学生传递这些新的科学原理，知识陈旧和老化问题早就引起了诸多科学家和有识之士极大的忧虑。

2、高新技术革命是第三次科学革命的显着特点之一

与前两次科学革命相比，第三次科学革命的另一个显着特点，就是伴随而至的高新技术革命。现代科学转变为技术和技术转化为商品的周期缩短，科学、技术和生产一体化的格局，促成了全世界高新技术产业的迅猛发展。高新技术是建立在现代科学理论或最新科学突破基础上，具有高扩散性和高附加值的知识密集性尖端技术。目前主要集中在几个关键领域，如信息技术、生物技术、自动化技术、激光技术、材料技术、能源技术、环境技术、先进制造技术和航空航天技术等。其中以信息技术对人们生产生活的影响尤为重要，信息技术革命就像原子核裂变的链式反应那样迅速“爆炸”，几乎渗透到一切领域，对人类文明进程的影响是不可估量的。

我们已经知道，知识经济时代的物质前提就是信息技术。信息技术革命指的是信息技术、信息传播、信息获取和信息应用等系列重大进步带来的世界经济、社会、生产和生活方式的巨大变化。有人认为，信息技术革命至今已经发生过两次：第一次以个人电脑、微处理器和软件为代表，解决了信息的海量储存和高速处理问题；第二次信息技术革命以网络技术、通讯技术、多媒体技术和虚拟现实技术为代表，解决了信息传播和处理的全息集成问题，使人类的生活空间从物理空间扩展到电脑网络虚拟空间，即“赛伯空间”。在不久的将来，还会发生第三次信息技术革命，将要解决人脑与机器的全自动信息对接、信息交换和互动问题，为真正意义上的学习革命打下技术基础，使人类社会步入知识文明时代的成熟期。

无论怎样讲，高新技术革命将使“技术”本身，在即将到来的21世纪获得前所未有的地位，技术教育比任何时代都更显得更为重要。早在1985年，美国就启动了着名的基础教育课程改革《2061计划》，站在战略性的高度上，针对从幼儿园到高中阶段的技术教育问题，提出了一系列重大改革举措，代表着美国基础教育课程改革的趋势。

《2061计划》是美国促进科学协会联合美国科学院、联邦教育部等12个机构，制定的一项面向21世纪的中小学课程改革工程。由于2061年哈雷慧星将再次临近地球，这项改革的目标就是使当今儿童能适应那个时期科学技术和社会生活的急剧变化，所以取名为“2061计划”。在该计划第一阶段技术专家小组报告里，针对技术教育问题提出了一系列重要的观点，这里不妨摘录几段精辟的论述：

“这篇报告中所提出的建议的意义远远超出现有学校课程中增加一点点技术，而在于这些建议将成为美国教育一次重大改革的内容基础。通过整个的学习过程来反映技术已渗进我们的生活，而且广泛采用从简单的实验经验到研究社会经济效益等方法。”

“技术不同于科学，科学的作用在于理解，技术的作用在于做、制造和实施。科学原理，无论是否被发现，都是构成技术的基础。虽然技术的基础是科学，技术常常领先于甚至孕育着科学发现。”

“技术就是运用知识、工具和技能解决实际问题，扩展人的能力。技术最贴切的描述是一种过程，但是更普遍为人所知的还是它的产品及其社会效益。技术通过科学发现而发展，通过工程设计而成型。它由发明者和设计者构想产生，通过企业家的工作变成成果，由社会来推行和利用，但它有时令人难以觉察地就进入到社会体制中并常常以难以预见的方式带来许多变化。”

“技术的介绍应当从描述开始，接着采取实验和亲身体验的方法，而且这一切都应随着从幼儿园到第12年级而不断增加其深度和学生的参与活动。”

“青年人完成高级中学学业时，应当充分认识到，他们将在其一生中，在不断变化的基础上遇到技术问题。但是，只长期积累知识仍然不够，他们还应当知道技术的意义，技术为何物，以及如何加以利用。最终每一个这样的人都将在一定程度上成为一个技师，以准备投入到一个高度技术化的世界中去。”

对照我国基础教育的情况分析，我国中小学生目前主要通过开设“劳动技术课”，学习一些生产、生活中的简单劳动技能，但与其他课程存在着“两张皮”的关系，技术教育并没有在科学课程中得到应该的重视。对此，桑新民教授最近撰文指出，劳动技术教育应该是“德智体美劳”五育之整合。“科学教育培养的是认识能力，而技术教育培养的是创造性实践能力，后者显然要以前者为基础，但却是前者的综合与创造性运用，因而后者要比前者复杂得多。”劳动技术教育必须结合于其他课程（自然科学和人文科学课程）中，需要强化劳动技术教育的战略地位。因此，“从理论和实践的结合上深入探讨劳动技术教育的实质、内在结构及其在五育中的地位，并由此调整我国基础教育的目标模式、课程标准、教学计划及相应的考核评价体系，这对于我国九十年代教育实践和理论的改革发展具有十分重要的战略意义，并将对我国21世纪的国民素质产生极为深远的影响。”

3、综合化方向是科学技术发展的大趋势

科学学科的形成大约在二、三百年前，它是社会分工在科学领域的必然结果。自然科学通常被划分为六大学科，即数学、物理、化学、天文、地理、生物，从而形成了基础教育历来以物理、化学、生物、地理等分科方式来实现科学教育目标的格局。

然而，由于科学学科本身的发展和变化，事实上，现在已经找不到一种纯粹的化学变化或物理变化，水从气态变成液体时，产生许多氢键，同时具有物理变化和化学变化双重性质。在分子问题中，化学和物理几乎都在协同发挥作用。分子最初是哲学家设想的用机械方法分解的最小单位，这种概念目前已经过时，分子更确切地应该表述为“可以用量子力学来处理的物质系统”。从这种新定义出发，原来的物理、化学、生物，以及天文、地学的一部分，都可以合并为一门新的基础科学枣分子科学。科学界人士提出，学科的重新分类有利于人才的培养，他们认为：“我国的教学计划不能再用老一套，将物理、化学、生物分开，必须集合在分子科学的旗下。所有学生都应有一定的数学基础，实验和理论计算也要有一定的训练，但可以有重点地让学生选择。也就是说，学生必须具备宽泛的基础和对科学的发展的正确认识，才能适应学科新而快的发展。站得高，看得远，并具有发展的基础。”

现代科学的另一个重要特征是整体化、综合性的趋势越来越显露。一些边缘学科、交叉学科、横断学科，以及以具有普遍性整体性为研究对象的一系列综合性学科发展迅速。如信息论、系统论、控制论、耗散结构理论、协同学、超循环论、突变论、混沌理论等等。近几十年来，仅经济学就衍生出几十个交叉学科，如工业经济学、农业经济学、商业经济学、交通运输经济学、建筑经济学、旅游经济学等等。传统教育学中也衍生出教育社会学、教育经济学、教育技术学、教育传播学、教育生态学等许多分支交叉学科。此外，传统科学向应用方向分化的趋势也日益明显。例如，哲学主动地与其他学科相结合，形成了科学哲学、技术哲学、历史哲学、人生哲学、教育哲学、信息哲学、市场哲学等等。

科学的变革揭示了事物之间的普遍联系，打破了各学科之间壁垒分明的界限，也为社会科学与自然科学更加紧密地联盟创造了条件。