第七单元 现代中国的科技、教育与文学艺术
神舟五号飞船：xx年10月15日9时,中国第一艘载人飞船神舟五号成功发射。 航天英雄杨利伟成为中国太空第一人。经过60万公里的太空跋涉,神舟五号飞船于xx年10月16日6时23分在我国内蒙古中部草原成功着陆。从此,中国成为世界上继前苏联/俄罗斯和美国之后第3个能够独立开展载人航天活动的国家,标志着中国载人航天工程取得了历史性的突破。
这一刻,距神舟五号发射21个小时23分,距中国第一艘试验飞船发射3年零329天。距中国载人航天工程立项xx年零25天。在发射载人飞船之前,前苏联进行了5次不载人的飞船升空试验,美国进行了8次不载人的飞船发射试验。而中国仅进行了4次飞行试验,就成功地把航天员送上了太空。神舟六号飞船：xx年10月9日,40岁的费俊龙和41岁的聂海胜搭载神舟六号飞船顺利升空。10月17日凌晨4时33分,在航行了325万公里之后,飞船返回舱于内蒙古四子王旗的主着陆场平稳着陆。这一刻,距离神舟六号发射115个小时又32分钟;距杨利伟完成中国首次载人航天飞行后顺利返回两年又22个小时;距离中国载人航天工程启动xx年又26天。
神舟六号的成功发射和平安着陆,树起了中国载人航天史上第二座里程碑,从此,中国成为世界上第三个能够独立开展空间科学试验的国度。神舟七号飞船：xx年9月25日21时10分04秒，我国航天事业又迎来一个历史性时刻，我国自行研制的神舟七号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，21时19分43秒准确进入预定轨道。执行这次飞行任务的3名航天员是翟志刚、刘伯明、景海鹏。这次神舟七号载人航天飞行的主要任务是实施我国航天员第一次空间出舱活动，突破和掌握出舱活动相关技术，同时开展卫星伴飞、卫星数据中继等空间科学和技术试验。此次飞船发射是长征系列运载火箭第109次升空，也是继1996年10月以来我国火箭发射连续第六十七次获得成功。9月27日，翟志刚成为第一位在太空行走的中国人，中国由此成为继苏联和美国之后第三个成功实现太空行走的国家。【过渡】师：有人曾戏说：人类探索太空是因为地球上的人口太多了，希望有朝一日能把一部分地球人迁到太空居住。这虽是个戏言，但却说出了一个问题：地球上人口太多了！人口的增长必然带来一个问题：饥饿！出示图片：《饥饿的女孩》（摄影者是1994年普利策奖得主、南非摄影家凯文·卡特。画面没有一点悦目之处，干枯的土地，一个奄奄一息的孩子，一只紧盯着这个孩子、急不可耐要扑向“猎物”的兀鹰。）师：面对饥饿怎么办？（找袁隆平）我们中国农民不是有这么一种说法“吃饭靠“两平”，一靠邓小平；二靠袁隆平”吗？中国农民为什么这么说？学生讨论并准备回答生：邓小平在全国实行的以家庭联产承包责任制为主要形式的责任制调动了农民生产的积极性，解放了农村生产力，推动了农业的发展；袁隆平的杂交水稻提高了水稻产量，增加了农民的收入，解决了农民的吃饭问题。二、袁隆平与杂交水稻：1、袁隆平对杂交水稻的研究与培育，是xx年第一届“国家最高科学技术奖”的获得者。袁隆平（1930.9— ）籍贯江西省九江市德安县，生于北京。我国杂交水稻研究创始人，被誉为“杂交水稻之父”、“当代神农”、“米神”等。1953年毕业于西南农学院农学系。毕业后，一直从事农业教育及杂交水稻研究。1980－1981年赴美任国际水稻研究所技术指导。1982年任全国杂交水稻专家顾问组副组长。1991年受聘联合国粮农组织国际首席顾问。1995年被选为中国工程院院士。1971年至今任湖南农业科学院研究员，并任湖南省政协副主席、全国政协常委、国家杂交水稻工程技术研究中心主任。1960年罕见的天灾人祸，带来了严重的粮食饥荒，一个个蜡黄脸色的水肿病患者倒下了……袁隆平目睹了严酷的现实，他辗转反侧不能安睡。他决心努力发挥自己的才智，用学过的专业知识，尽快培育出亩产过800斤、1000斤、斤的水稻新品种，让粮食大幅度增产，用农业科学技术战胜饥饿。1960年袁隆平从一些学报上获悉杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等，都已广泛应用于国内外生产中。这使袁隆平认识到：遗传学家孟德尔、摩尔根及其追随者们提出的基因分离、自由组合和连锁互换等规律对作物育种有着非常重要的意义。于是，袁隆平跳出了无性杂交学说圈，开始进行水稻的有性杂交试验。1960年7月，他在早稻常规品种试验田里，发现了一株与众不同的水稻植株。第二年春天，他把这株变异株的种子播到试验田里，结果证明了上年发现的那个“鹤立鸡群”的稻株，是地地道道的“天然杂交稻”。他想：既然自然界客观存在着“天然杂交稻”，只要我们能探索其中的规律与奥秘，就一定可以按照我们的要求，培育出人工杂交稻来，从而利用其杂交优势，提高水稻的产量。这样，袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无杂种优势的传统观念的束缚。于是，袁隆平立即把精力转到培育人工杂交水稻这一崭新课题上来。在1964年到1965年两年的水稻开花季节里，他和助手们每天头顶烈日，脚踩烂泥，低头弯腰，终于在稻田里找到了6株天然雄性不育的植株。经过两个春秋的观察试验，对水稻雄性不育材料有了较丰富的认识，他根据所积累的科学数据，撰写成了论文《水稻的雄性不孕性》，发表在《科学通报》上。这是国内第一次论述水稻雄性不育性的论文，不仅详尽叙述水稻雄性不育株的特点，并就当时发现的材料区分为无花粉、花粉败育和部分雄性不育三种类型。从1964年发现“天然雄性不育株”算起，袁隆平和助手们整整花了6年时间，先后用1000多个品种，做了3000多个杂交组合，仍然没有培育出不育株率和不育度都达到100%的不育系来。袁隆平总结了6年来的经验教训，并根据自己观察到的不育现象，认识到必须跳出栽培稻的小圈子，重新选用亲本材料，提出利用“远缘的野生稻与栽培稻杂交”的新设想。在这一思想指导下，袁隆平带领助手李必湖于1970年11月23日在海南岛的普通野生稻群落中，发现一株雄花败育株，并用广场矮、京引66等品种测交，发现其对野败不育株有保持能力，这就为培育水稻不育系和随后的“三系”配套打开了突破口，给杂交稻研究带来了新的转机。1972年，农业部把杂交稻列为全国重点科研项目，组成了全国范围的攻关协作网。1973年，广大科技人员在突破“不育系”和“保持系”的基础上，选用1000多个品种进行测交筛选，找到了1000多个具有恢复能力的品种。张先程、袁隆平等率先找到了一批以ir24为代表的优势强、花粉量大、恢复度在90％以上的“恢复系”。1973年10月，袁隆平发表了题为《利用野败选育三系的进展》的论文，正式宣告我国籼型杂交水稻“三系”配套成功。这是我国水稻育种的一个重大突破。紧接着，他和同事们又相继攻克了杂种“优势关”和“制种关”，为水稻杂种优势利用铺平了道路。20世纪90年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到21世纪30年代，中国人口将达到16亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？这时，袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题”。其实，袁隆平早有此虑。早在1986年，就在其论文《杂交水稻的育种战略》中提出将杂交稻的育种从选育方法上分为三系法、两系法和一系法三个发展阶段，即育种程序朝着由繁至简且效率越来越高的方向发展；从杂种优势水平的利用上分为品种间、亚种间和远缘杂种优势的利用三个发展阶段，即优势利用朝着越来越强的方向发展。根据这一设想，杂交水稻每进入一个新阶段都是一次新突破，都将把水稻产量推向一个更高的水平。1995年8月，袁隆平郑重宣布：我国历经9年的两系法杂交水稻研究已取得突破性进展，可以在生产上大面积推广。正如袁隆平在育种战略上所设想的，两系法杂交水稻确实表现出更好的增产效果，普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750－1500公斤，且米质有了较大的提高。至今，在生产示范中，全国已累计种植两系杂交水稻1800余万亩。目前，国家“863”计划已将培矮系列组合作为两系法杂交水稻先锋组合，加大力度在全国推广。1998年8月，袁隆平又向新的制高点发起冲击。他向朱总理提出选育超级杂交水稻的研究课题。朱总理闻讯后非常高兴，当即划拨1000万元予以支持。袁隆平为此深受鼓舞。在海南三亚农场基地，袁隆平率领着一支由全国十多个省、区成员单位参加的协作攻关大军，日夜奋战，攻克了两系法杂交水稻难关。经过近一年的艰苦努力，超级杂交稻在小面积试种获得成功，有关专家对48亩实验田的超级杂交水稻晚稻的实测结果表明：水稻稻谷结实率达95%以上，稻谷千粒重达27%以上，每亩高产847公斤。这表明“杂交水稻之父” 袁隆平又取得“四大突破”：目前超级杂交水稻晚稻亩产量高；稻谷结实率高；稻谷千粒重高；筛选出适合华南地区种植的两个中国新型香米新品种。在场的专家和科技人员对这位卓越科学家取得的新成功而欣喜不已。这标志中国超级杂交稻育种研究再次超越自我，继续领跑世界。xx年2月19日，袁隆平被被授予xx年度中国国家最高科学技术奖。注：国家最高科学技术奖授予在当代科学技术前沿取得重大突破或者在科学技术发展中有卓越建树、在科学技术创新、科学技术成果转化和高技术产业化中创造巨大经济效益或者社会效益的科学技术工作者，国家最高科学技术奖每年授予人数不超过2名。国家最高科学技术奖不分等级。国家最高科学技术奖报请签署并颁发证书和奖金。奖金数额由国务院规定。获奖者的奖金额为500万元人民币。该奖项xx年设立。2、袁隆平的杂交水稻对人类的主要贡献：在世界上成功利用水稻杂交优势的第一人，不仅大大提高中国的水稻产量，也被认为有助于解决未来世界性饥饿问题。享有很高的声誉。杂交水稻自1976年在我国大面积推广以来，为国家增产的稻谷多达1500多亿公斤，增产的经济收入500多亿元。1950年我国水稻的平均亩产只有141千克，1998年达到450千克，增长了2.2倍。在当今中国，有一半的水稻种植面积和60%的水稻产量是袁隆平及其助手培育出来的杂交水稻，从1976年到1998年累计增产粮食3.5亿吨，按每吨1000元计算，累计增收3500亿元；按人均口粮每年450千克计算，每年解决了500多万人的吃饭问题。杂交水稻不仅穗大粒多，用种量少，而且抗逆性好。国际水稻研究所所长svaminasn说：“杂交水稻的出现和推广是第二次绿色革命”，“袁隆平的成就不仅是中国的骄傲，也是世界的骄傲，它给人类带来了福音”。有人计算过，如果目前世界上种植的水稻有一半改种杂交水稻，仅增产的稻谷就可以养活一亿人。1980年，我国的杂交水稻作为中国专利转让给美国，许多国家也纷纷引用。 1981年，袁隆平和他的助手们获得了中华人民共和国第一个特别发明奖。1985年袁隆平获得世界知识产权组织金奖。1987年，袁隆平获得了联合国教科文组织1986-1987年度科学奖，成为获此殊荣的第一位中国人。1988年，袁隆平获得了三年一度的国际性郎克大奖。袁隆平，一个属于中国，也属于世界的名字，他发起的“第二次绿色革命”，给整个人类带来了福音。三、计算机和生物技术的发展：1、我国计算机的研制：（1）过程：①20世纪50年代开始研制；1956年8月，成立了由华罗庚教授为主任的科学院计算所筹建委员会，并组织了计算机设计、程序设计和计算机方法专业训练班，并首次派出一批科技人员赴苏联实习和考察。同年，我国第一台电子计算机运算器和控制器的设计工作和我国第一本电子计算机原理讲义完成。 1957年 ，哈尔滨工业大学研制成功中国第一台模拟式电子计算机。 1958年，6月，中国科学院计算所与北京有线电厂共同研制成我国第一台计算机——103型通用数字电子计算机，运行速度每秒1500次，字长31位，内存容量为1024字节。 9月，数字指挥仪901样机问世，是中国第一台电子管专用数字计算机。 1959年，10月，我国研制成功104型电子计算机，内存容量为2 048字节，字长39位，运算速度为每秒1万次。1960年 ，我国第一台大型通用电子计算机——107型通用电子数字计算机研制成功，字长32位，内存容量为1 024字节，有加减乘除等16条指令，主要用于弹道计算。 1963年，中国科学院计算所推出中国第一台大型晶体管电子计算机，代号为109机，这标志中国电子计算机技术进入第二代。1964年，我国研制的441b全晶体管计算机研制成功，字长40位。1965年 ，中国第一台百万次集成电路计算机“djs－ⅱ”型的操作系统编制完成。1967年10月，新型晶体管大型通用数字计算机在北京诞生。1970年，最新型441b－ⅲ型全晶体管计算机研制成功，是中国第一台具有多道程序分时操作系统和标准汇编语言的计算机。1972年，每秒运算11万次的大型集成电路通用数字电子计算机在上海华东计算技术研究所研制成功。1973年年初，由北京大学、北京有线电厂和燃化部等有关单位共同研制成功中国第一台百万次集成电路电子计算机，字长48位，存储容量13kb。1976年，中国台湾发明了第一代仓颉输入法。1977年 4月，我国第一台微型计算机djs－050机研制成功。 同年，“银河”巨型计算机在长沙国防科技大学投入研制工作。1979年10月，王选教授用我国第一台激光照排机排出样书。1982年，我国将计算机发展重点转到微型机上，在积极引进先进技术、进口成套件或关键件组装的同时，积极开展国产化工作。②1983年成功研制出“银河ⅰ号”巨型计算机（运算速度上亿次）；③高性能计算机先后问世。在计算机发展过程中，高性能计算机一直代表国家的计算机发展水平。 1983年 12月，国防科技大学研制成功“银河i号”巨型计算机，运算速度达每秒1亿次。1993年，中国第一台10亿次巨型计算机“银河ⅱ”型通过鉴定，被评为1992年中国十大科技成果，获国家科技进步一等奖。随后，“银河ⅲ”并行巨型计算机研制成功。同年获国家科技进步一等奖。1995年，曙光1000大型机通过鉴定，其峰值可达每秒25亿次。分别于1996年和1997年获得中科院科技进步特等奖和国家科技进步一等奖。1999年和xx年，曙光不同型号通过国家鉴定。获xx年度中国科学院科技进步一等奖、xx年度国家科技进步二等奖。xx年，曙光3000通过国家鉴定。xx年11月20日，由国防科技大学计算机学院研制的新一代“银河”高性能实时仿真计算机系统在长沙通过技术鉴定。xx年初，曙光推出了面向网格达到3万亿次运算能力的高性能计算机曙光4000l。xx年，曙光4.2万亿次超级计算机落户中石油、联想5万亿次“深腾6800”落户中科院、曙光10万亿次超级计算机落户上海超级计算中心。xx年，中国有更多的大学和企业研发出超级计算机。中国在高性能计算机方面的成就，改写了国际高性能计算机市场的游戏规则，使得国外公司纷纷调整战略。xx年全球高性能计算机500强排行榜发布时，中国在榜上仅拥有3席，且均为进口产品。然而，到了xx年11月，中国拥有的高性能计算机中，有4套由中国自主研发的计算机性能都进入了500强行列。其中，进入世界前10名的tc4000a并不是人们通常见到的台式电脑或者笔记本电脑，它是一个占地约1/4足球场大小的计算机集群。tc4000a采用了2560颗amd opteron 800系列处理器，包含640个节点，每个节点有四颗处理器。据悉，tc4000a在基准测试中，其每秒浮点运算次数达到10万亿次。（2）作用：加速了国家信息化发展。2、生物技术的发展：（1）人工合成结晶牛胰岛素：1965年，是世界上第一个蛋白质的全合成，开辟了人工合成蛋白质的时代。中国科学家人工合成结晶牛胰岛素1953年，英国生物化学家桑格破译出由17种51个氨基酸组成的两条多肽链牛胰岛素的全部结构。这也是人类第一次搞清一种重要蛋白质分子的详细结构。从1958年开始，中国科学院上海生化研究所、上海有机化学研究所和北大生物系三个单位联合成立一个协作组，开始探索用化学方法合成胰岛素。1965年9月7日，协作组完成了结晶牛胰岛素的全合成。中国学者首先在世界上成功地实现了人工合成具有天然生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。这项成果表明，新中国学者使人类在认识生命、揭示生命奥秘的历程中向前迈进了一步。 结晶牛胰岛素的人工合成是新中国第一个居世界领先水平的基础理论研究成果。该项目在1958年最初提出时，国内在开展这方面的研究上存在很大的困难。胰岛素分子是由21肽的a链和30肽的b链这两条肽链通过二硫键连接起来的，而肽链又是由多种氨基酸以肽键形式连接组成的，但当时在国内，除了谷氨酸外，还不能生产任何氨基酸，并且也没有合成多肽经验，一切都得从零做起。然而，来自中国科学院上海生物化学所、上海有机化学所、北京大学等单位的学者在王应睐、邹承鲁、钮经义、汪猷、邢其毅等学科带头人的领导组织下，历经8年的艰苦努力，终于攻克了胰岛素a及b链的拆合关、a链和b链的合成关等一道道难关，最终完成了牛胰岛素的全合成。 中经过严格鉴定，这种人工合成的结晶牛胰岛素在结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状上都与天然的牛胰岛素完全一样。人工合成结晶牛胰岛素是世界上第一个人工合成的蛋白质，为人类认识生命、揭开生命奥秘迈进了一大步。国学者成功合成有生物活性牛胰岛素的工作公布于世后，立即引起了国际科学界的高度重视。1982年，该成果荣获中国国家自然科学一等奖。（2）中国积极参与人类基因的研制：过程：1990年10月，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。1998年5月 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，目标是投入3亿美元，到xx年绘制出完整的人体基因图谱，与国际人类基因组计划展开竞争。当年10月23日， 美国国家人类基因组研究所在美国《科学》杂志上发表声明说，人类基因组计划的全部测序工作将比原计划提前两年，即在xx年完成。1999年3月15日 英国韦尔科姆基金会宣布，由于科学家加快工作步伐，人类基因组工作草图将提前至xx年完成。1999年9月 中国加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%，也就是3号染色体上的3 000万个碱基对，使中国成为继美、英、日、德、法之后第六个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的唯一发展中国家。1999年12月1日国际人类基因组计划联合研究小组宣布，他们完整地译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体基因完整序列的测定。xx年3月14日 美国总统克林顿和英国首相布莱尔发表联合声明，呼吁将人类基因组研究成果公开，以便世界各国的科学家都能自由地使用这些成果。他们是针对一些私营生物技术公司为了商业利益而与国际人类基因组计划展开竞争，并试图将自己的研究成果申请专利而发出此声明的。4月6日 塞莱拉公司宣布已破译出一名实验者的完整遗传密码。但不少欧美科学家对塞莱拉公司的成果表示质疑，认为该公司的研究“没有提供有关基因序列的长度和完整性的可靠参数”，因而是“有漏洞的”。4月末，中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。5月，国际人类基因组计划完成时间再度提前，预计从原定的xx年6月提前至xx年6月。5月8日 由德国和日本等国科学家组成的国际科研小组宣布，他们已经基本完成了人体第21对染色体的测序工作。6月26日各国科学家公布了人类基因组工作草图。作用：为提高国民生活水平和健康作出了贡献。★教学小结：教师指导学生阅读理解【本课要旨】，掌握核心内容。同时，告诉学生本课所学的这些内容虽然只是新中国科技成就的一部分，但却是最重要的部分，正如xx年颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(~2020年)》所说的“新中国成立50多年来，经过几代人艰苦卓绝的持续奋斗，我国科技事业取得了令人鼓舞的巨大成就。以‘两弹一星’、载人航天、杂交水稻、陆相成油理论与应用、高性能计算机等为标志的一大批重大科技成就，极大地增强了我国的综合国力，提高了我国的国际地位，振奋了我们的民族精神”。我国科技事业的发展经历了一个从无到有、从小到大的过程，目前已经大大缩短了与世界先进水平的差距，在许多领域已经达到或接近世界水平，从而增强学生的民族自信心；同时，也应该让学生了解，我国科技在某些领域与世界先进水平存在的差距，培养学生的危机意识，增强学生的使命感，激发学生为祖国振兴发愤读书的志向。上完本课后，让学生完成下表：
