美国科学技术发展史复习题

1. 为什么说约翰霍普金斯大学的建立标志了美国大学的转型？

因为美国在约翰霍普金斯大学成立之前建立的大学，除了西点军校和伦塞勒综合技术学校外，其他学校大多数都具有教会背景，主要是仿照英国模式，以培养绅士和牧师为目标。随着美国社会经济的快速发展，它们根本无法满足工业化发展的需求。

此时以德国近代大学为蓝本的约翰霍普金斯大学应运而生，她抛弃美式学院的陈规旧制，致力于打造一所专注于扩展知识、研究生教育和鼓励研究风气的新式研究型大学。她倡导以先进科学为指导的实用技术的教学和研究。她创办研究生教育，设置和引入高水平研究生课程、提倡和鼓励教师搞科研。其理念和模式对后来的美国大学产生了巨大的影响。

在她的带动下，包括诸如哈佛大学、耶鲁大学、哥伦比亚大学等一批老式学校纷纷效仿、使得科学技术在大学教育体系内的比例大大提高，从而是美国的大学逐渐改造成真正意义上的现代大学。

所以说约翰霍普金斯大学的建立标志了美国大学的转型。

2.富兰克林的主要科学贡献是什么？

在电学方面：

他用实验证明莱顿瓶内外金属箔所带电荷数量相等，电性相反。提出了“正电”和“负电”概念，以及同性相斥，异性相吸的性质，为库伦定量地测定电荷之间的作用力打下了基础；

他认为摩擦起电只是使电火转移而不是创生，这个思想后来发展为电学中的基本定律之即电荷守恒定律；

他证明了人工电和自然雷电的同一性，使人类从对雷电的冥思苦想和畏惧中解放出来； 他最早提出了电流的理论，认为电会沿着导体从正极流动到负极。

他创造的许多专业词汇直到今天我们还在使用，如正电、负电、电池等等。

他发明了避雷针，这是他广泛实验后的成果。避雷针的发明不仅可以防止闪电所招致的严重危害，同时也破除了迷信，揭示了自然力的真实性质；

在数学方面：他创造了八次和十六次幻方，这两种幻方性质特殊，变化复杂，至今尚为学者称道；

在热学中：他改良了取暖的炉子，可以节省四分之三燃料，被称为“富兰克林炉”； 他和剑桥大学的哈特莱共同利用醚的蒸发得到零下二十五度（摄氏）的低温，创造了蒸发致冷的理论。

在光学方面：他发明了老年人用的双焦距眼镜，戴上这种眼镜既可以看清近处的东西，也可看清远处的东西。

他对于气象、地资、海洋、航行、声学、潮汐、日中黑斑以及经、人口、语言等方面的个别题都有过研究。

十八世纪的美洲，科学文化远远落后于欧洲大陆，富兰克林在科学上所做的这些具体研究工作和他在当时发起创办的若干文化及教育机构，例如美国哲学学会、宾夕法尼亚大学等等，都可以看作他对美洲科技文化撒下的良好的种子。

3.为什么说惠特尼是美国现代工业之父？

美国作为这个最早出现现代化工厂的国家，为此贡献了两个最重要的理念：“可替换零件”和“标准化生产”。而伊莱·惠特尼是第一个提出这两个理念并在他工厂中实现的人。

几乎所有有关美国历史的著作都会提惠特尼发明的轧棉机，以及轧棉机在美国南方及社会经济发展中的巨大作用。但从更广的意义上说，惠特尼对美国工业乃至现代发展更重要的贡献不在于他设计的某一工具或机器，而是他提出并大胆尝试了一种全新理念，将产品或机

器分解成独立的部分，按照相同的标准将各个部件分别制作并组装成完整的机器。他是第一个成功地将可替换部件的思想演绎成一种生产方式。

他的标准化生产对美国制造业和现代工业发展有着重要的影响。诚然，他只是将他的可替换部件的理念用于滑膛枪的枪机，而不是整枝枪的生产，他也没有将这种方法运用到其他工业制品。然而他的生产理念满足了美国建国初期劳动力严重缺乏、工业急需大发展的严峻形势。新的思想闸门一旦打开，产生的效果总是难以估计的。他开辟了美国工业生产的新时代，而他的同时代人成功地将这种思想推广到其他制造领域并取得了巨大成就。后人在他们的基础上前进，进一步发明制造了大量实用的新机器。至19世纪60年代，美国制造业主己经用机器取代了手工，将原材料加工制造成各种形状产品的各个基本生产环节，至1900年，美国人“到达了技术世界的希望之乡”

所以说惠特尼是美国现代工业之父

4.美国修筑伊利运河有什么意义？

在修建伊利运河前，美国还没有受过训练的工程人员，通过修建伊利运河，锻炼出了一支具有扎实工程技术的队伍及工程师，为以后的运河工程奠定了基础。

伊利运河被认为是美国工程史上的一个奇迹，被认为是美国人早期利用和改造自然的典范作品，被认为是美国人民智慧的结晶，这些都极大的鼓舞了美国人民，增强了美国人民的自豪感,它开启了美国的民族精神—乐观、自豪的共和制度，已经变成美国进步的标.

伊利运河使得纽约因此而发迹，成为美国的大都会，世界的商业金融中心，对此虽然太平洋铁路有重大贡献，但无论如何也抹杀不了伊利运河的功绩。

伊利运河的成功极大地鼓舞了其他各州开挖自己的运河，这些运河与天然河流结合起来，把大西洋、大湖区、密西西比河及其支流连成一个巨大的水路网，在一段时间内，给美国带来了巨大的繁荣。

通过这条东西向的水运系统，方便了美国西部与东部之间的交流，促进了美国西部大开发运动，增强了纽约与中部地区的联系，刺激了美国的经济繁荣。

由于伊利运河修建，促进了纽约市工商业的繁荣，使巴尔的摩市的贸易和工业基础受到损害，但却坚定了巴尔的摩商人开辟新道路的决心，在客观上推动了巴尔的摩到俄亥俄州的铁路的建设。

伊利运河为投资者带来了巨大投资回报，造就美国股市第一次大牛市。

经济上的繁荣在某种程度上也巩固了联邦政府的地位和对西部的控制权。

5.美国修筑横贯北美大陆的铁路有什么意义？

美国东部到西部加利福尼亚州之间距离超过4500公里，在1869年美国中央太平洋铁路修通之前，美国东西部被崇山峻岭，浩瀚沙漠阻碍，没有一条便利的交通线路。巴拿马运河也没有开通，美国人从纽约到旧金山需要乘船绕行南美洲合恩角，最短的时间也要六个月。

西部广阔、肥沃的土地等着更多的人前去开垦、耕种，大大小小的金矿银矿也缺人开采，而东部反过来又为西部的各种自然资源提供了加工地和市场。但美国当时没有一条贯通东西的交通运输线路，东部人要冒着巨大的生命以及财产危险才能到西部去，同时，加州的物产也很难运到东部来。

地理和交通的原因使得西部成了美国相对独立的地区，不仅经济发展受到影响，也成为国家稳定统一的隐患。在中央太平洋铁路建成以前，美国东部已经有了非常密集的铁路交通网，但在密西西比河以西几乎是一片空白。

该铁路的建设极大地促进了西部社会经济的发展，不仅使美国大陆在经济运行上开始连成一体，推动美国成为联结太平洋和大西洋的经济大国，而且使美国从一个只在名义上统一，

实际处于地域分割状态的国家，变成了一个真正完全统一的国家。

6.曼哈顿工程及其意义

曼哈顿工程：曼哈顿计划(Manhattan Project)是第二次世界大战期间，由美国领头，有英国、加拿大参与的一项研究核武器的绝密计划。在1942到1946年间，该计划由美国陆军工程兵团的莱斯利·格罗夫少将领导，其负责人为美国物理学家罗伯特·奥本海默；整个计划的经费是20亿美元，其最终目标是赶在战争结束以前造出原子弹。总的说来是为第二次世界大战的胜利服务的一项军事工程。

意义：通过该项目的实施，大大提高美国的整体科学技术水平，增强了国家的实力。 由国家组织的极其复杂的大科学项目顺利完成，从而创造出新的科学发展模式，并从中积累了对于大科学项目的管理经验。

建立了一批新的国家实验室，包括劳伦斯伯克利国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室和艾姆斯实验室等，并加强了原有的很多大学实验室（芝加哥大学、哥伦比亚大学实验室等，极大地推动了大科学的发展。

培养出大批科技和管理人才。

在次工程中应用了系统工程的思路和方法，大大缩短了工程所耗时间，这一工程的成功促进了第二次世界大战后系统工程的发展。

7.美国国家创新体系及它是如何形成的？

美国的国家创新体系也称为美国的国家科技系统。它包括四大科技系统：政府科技系统、学院科技系统、工业科技系统和非营利机构系统。它具有多元化、自主性和市场导向的特点。多元化：美国的科学技术体系从一开始就是多元性的，没有哪个单独的系统（包括联邦政府）能够单独起到支配性作用。自主性：各系统内的机构很大程度上都有很强的自主性。市场导向：为满足市场需求而设置并发展起来。

政府科技系统：美国自建国之后，联邦政府就开始关注科学技术对经济发展的推动问题。到十九世纪末，美国政府的科技系统基本成形。从法律、政策、机构和工作人员等多个方面形都已经成全国性的科技系统。第一次世界大战，美国政府就以军事科技的研发为契机，逐渐开始加大了对科技活动的介入和资助强度。到第二次世界大战期间，由于政府全力推进军事科技研发，成立了一系列国家实验室，从而推动了大科学的诞生和发展。二战后，以科学基金会的成立为标志，美国联邦政府对科学的资助完全规范化。

学院科技系统：虽然早在殖民地时期，美国就开始了高等教育的尝试，但其高等教育与科技发展建立起紧密的促进关系，则是在1876年约翰·霍普金斯大学成立以后。在这以后大学的办学方针有很大的改变，不在重视培养绅士和牧师，而是以先进科学为指导的实用技术的教学和研究得到了极大的重视，并创办了相应的研究院，从而逐渐形成了美国学院科技系统。

工业科技系统：自美国西部大开发所带动的运河、铁路、钢铁、纺织、电讯、汽车、电力、石油等工业相继兴起后，工业企业的科技创新活动就不断壮大起来。美国的现代工业实验室起源于爱迪生1876年在门罗公园创办的实验室，和贝尔稍后创办的贝尔电话实验室。在随后的几十年间，工业研究机构大量出现。工业实验室在促进美国技术创新和经济发展方面，起到了相当关键性的作用。同时，在基础科学研究方面，也是一支活跃的生力军。其代表就是贝尔实验室，曾涌现出十多个诺贝尔奖获得者。工业科技系统也是美国研究与发展投入最多的部门。

非盈利机构科技系统：主要包括两大类：科技社团和基金会。代表性的科技社团主要有：美国学者学会、美国科学促进会、史密森学社和美国国家科学院等。基金会主要有两类：国

家基金会和私人基金会。美国建国时的科技社团总数不超过20个，数量少、规模小且很分散，而且大部分存在时间也很短。但经过一个世纪的发展，到19世纪末，美国已有近4000个科学学会和专业团体。到今天，美国的各种各类科技社团总数超过10万个，成为世界上科技社团最多的国家。十九世纪后期，当经济发展到一定程度后，从私人基金开始起步。最早有卡内基、洛克菲勒和摩根基金会成立。到现在，美国的私人基金会总数超过5万家，提供的总经费大约在500亿美元/年。美国国家基金会成立于1950年，现在成为基础科学研究的标准和风向标

8.莱特兄弟怎样发明的飞机？

一天，出差回来的父亲给莱特兄弟带来一件礼物:一个会飞的蝴蝶。父亲轻轻地给玩具上了上劲，小东西便在空中飞舞起来。小兄弟俩高兴得不得了，但是他们觉得它飞的不够远，于是仿造玩具的样子又做了几个更大一些的，这些仿制品有的能够飞越树梢，有的飞了几十米远，但兄弟俩的一个尺寸很大的仿制品却遭到了失败。但这没有让他们难过，反而激起了俩兄弟制造飞机的念头。

1896年开始接触并研制滑翔机， 到1900年10月，他们的第一架滑翔机试飞了，但是，试飞的结果不尽人意，飞机只能勉强升空而且很不稳定，问题出在哪儿呢?经过认真的分析才知道，原来他们所沿用的前人数据有理论上的错误。于是，他们制造了一个风洞，以便通过实验修正数据，设计飞机。

这个风洞仅仅是一个6尺长，每边12寸宽的木箱，箱子的一端，鼓风机以一定的速度向里吹气。与现代的高速风洞相比，它真是简陋至极，然而就是这个小小的辅助工具却帮了兄弟俩大忙，他们通过它得出了许多新的结论。根据它，俩兄弟设计出的第三架滑翔机获得了成功，无论是在强风还是微风的情况下，它都可以安全而平稳地飞行。

滑翔机的留空时间毕竟有限，但假如给飞机加装动力并带上足够的燃料，那么它就可以白由地飞翔、起降。到1902年已积累了有关机翼升力、空中姿态稳定和转向操控的丰富理论计算和经验数据。于是，兄弟俩又开始了动力飞机的研制。

莱特兄弟废寝忘食地工作着，不久，他们便设计出一种性能优良的发动机和高效率的螺旋桨，然后成功以把各个部件组装成了世界上第一架动力飞机。

1903年初开始试验制造螺旋桨动力飞机，同年的12月17日上午“飞行者1号”试飞成功 。

1906年取得飞机专利。

1908年到法国、意大利等欧洲国家试飞成功。并将样机出售给法国公司。

1909年成立莱特飞机公司，并完成军方订货，以35000美元的价格出售了一架飞机。从而让飞机从实验阶段走到使用阶段。

9.战略科学家的作用

家的社会作用主要体现在两大方面:一方面，作为科学技术界的领军人物，战略科学家积极主动地参与决策咨询，努力为解决经济社会发展中的战略问题提供咨询建议，为国家宏观决策提供科学依据;当前，面对国内外在科学研究领域的新形势和人类社会发展进程中遇到的新问题、新矛质，战略科学家们更加关注能源、水资源、环境保护、全球气候变化问题，更加关注信息技术、新材料技术、生物技术、空天技术、海洋技术等领域的发展，更加关注基础科学、前沿技术研究特别是交义学科的研究，更加关注工农业生产急需解决的重大科学技术问题，更加关注关系民生的食品、卫生、公共健康等重大问题。这必将有利于提高我国在进行宏观决策时的科学性、合理性和前瞻性，为中国参与国际竞争，从而嵌得对外交流的话语权准备了必要条件.

另一方而，战略科学家对社会需求和科技发展走向有很强的预见性，并且长期追踪社会热点和国家急需，因此，他们的研究成果往往能够直接转化为生产力，解决许多实际问题，这一点在应对自然灾害和突发事件时表现尤为突出。

实践证明，战略科学家的社会作用不仅体现在科学决策和建言献策上，他们长期从事的科学研究往往能够解决重大现实问题，迅速转化为直接的经济效益和社会效益，关键时刻更是力挽狂侧。中国工程院院士、前武汉大学校长刘经南教授长期从事人地测量理论及应用研究与教学工作，在GPS技术应用和工程领域草有建树，解决了国内许多GPS应用技术难题.在1998年长江特大洪水中，由刘经南院十主持完成的“清江隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统”在洪水错峰和避免荆江分洪过程中发挥了决定性作用，从而使国家避免了数百亿元经济损失。再比如，在四川汉川“5.12”特大地震灾害发生后，中国科学院院十、中国工程院院十李德仁教授带领测绘遥感信息工程国家重点实验室的教授们迅速做出反应，利用自身的科技优势服务抗震救灾，利用遥感手段成功帮助四川灾区更好地处置堰塞湖问题，并为抗震救灾和灾后重建提供了强有力的技术支撑。

10.美国私人基金会对科学和教育发展有何意义？

美国科学和高等教育的发展离不开非营利性组织（包括基金会在内)的长期捐赠和支持。 基金会的捐赠成为高等教育筹资的重要来源，基金会的资金帮助促使一些早期学院的成立和存活；基金会对特别计划的支持促使一些实际教育问题的解决。基金会通过设立奖学金的方式支持大学教员的研究和学生的学业，通过赞助各种资源的方式促进建筑物的革新和图书馆的改进，通过设立特殊计划促进高等院校基础设施的更新.基金会支持高等教育领域主要采取了两个方法，一是为加强制度本身提供赞助；二是为产生教育变革提供赞助.在支持高等教育事业中，基金会的赞助明显体现出精英主义倾向、合作性筹资、注重影响性、形式多样化的特点，基金会通过赞助研究计划、设立民间组织等方式影响了教育政策，成为美国教育政策的辅助制定者，1972-HEA的成功制定证明了卡内基基金会的下属机构一卡内基高等教育委员会成功的影响了教育政策的制定.

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基金会的资金雄厚，享有免税的组织地位，它受政府的限制较少，自主性强，它会自由地把自己的资金用于与基金会使命相符合的科学研究和高等教育机构上，为科学研究和高等教育提供了大量的资源。对美国的前沿基础科学研究、自由的探索精神的形成及教育发展具有重要作用。

基金会支持前沿性、风险性研究从而促进了科学研究的进步；基金会是自由探索的最后保障，任何人的任何想法只要得到基金会的支持，就会得到资助，从而帮助其实现想法，极大地支持了科学研究的发展。

基金会常常通过建立新学院或新专业、设立教授席位等方式培养发展新学科，促进了研究型大学的发展。如洛克菲勒向芝加哥大学赞助几百万建立商业管理学院，每年为美国医学教育提供了4500万美元的支持资金，促使美国医学教育向健康的科学教育的方向发展。

在高等教育机构，基金会设立研究项目为大学，学院研究者直接拨款，减少了教员对地方组织的依赖，使他们的独立性加强，专心做学问，反过来，他们的高度独立性也促成了大学的高度自治性。这样既保护了研究者的独立自主性和研究效率，又促进了大学的自治性。

基金会通过设立奖学金的方式支持学生的学业，通过赞助各种资源的方式促进建筑物的革新和图书馆的改进，通过设立特殊计划促进高等院校基础设施的更新。这些些对教育资助又从侧面促进了美国科学的发展。

所以美国私人基金会对科学和教育发展具有重大意义。

基金会的资金捐资作用—为大学等高等教育机构提供了大量的急需资金。基金会为美国私立高等教育的形成和发展提供了大量的资金援助。如果没有慈善捐赠，美国早期学院就难以存活，像霍普金斯一样的名校就可能不会出现。如果没有基金会的大力赞助，美国商等教育不会发展这么迅速。

基金会的机构辅助和服务作用—设立民间组织机构影响教育领域。自从基金会20世纪成立之初，就开始以民间力量的身份积极活跃在美国社会，与政府及其他组织进行合作，维护自己的独立身份和行动自由权，后来设立各种民间机构通过不同途径影响美国教育领域的发展和进步。基金会积极活动在教育领域。典型的范例就是成立于1905年的卡内基教学促进基金会；1906年提出设立美国四年制大学的最低标准。基金会设立民间组织机构影响美国教育。如驰名英国的教育测试中心(ETS)和全国教师专业标准委员会(BNBPTS)，就是由基金会发起成立的民间组织机构。这两个全国性的非政府组织己经得到美国教育界的认可，对美国教育产生了深远影响。

辅助教育政策的制定—教育政策制定的辅助者。1990年以前，大部分基金会不进行政策工作，但自从90年代以后，随着区城性基金会协会数目的不断增长，这些协会开始重视政策工作。

教育改革的催化剂(catalyst)—催化作用。 基金会除了赞助资金外，还努力推动教育改革，主要通过支持教育研究、支持与学校课程设笼、教师培训方式、学生教育机会平等、学校基础设施建设等相关的教育计划的方式，来促进教育改革的不断开展.