针对高等研究机构硕士研究生的自然辩证法课程是大学科技创新教育的主要课程之一。在教学内容方面，自然辩证法课程的主要目标之一就是专门培养学生们的创新意识和创新能力，它能在很大范围内改变科学技术研究人员的急功近利思想。大学课程中没有任何别的课程专门从总体上向硕士生乃至所有大学的学生们宣传创新意识。一般来说，各门具体专业学科对创新的教育总是零星的、不系统的。更严重的是，很多专业课程教师自己本身就没有创新意识，只满足于学习和掌握国内外正在广泛使用的某个专业技术，然后应用到相应领域，以获取一定经济利益。这类课程的教师不可能自觉系统地培养创新意识和能力。培养创新意识和能力，首推自然辩证法课程。
在课程性质方面，自然辩证法课程定位之一是政治课程。自然辩证法课程以创新教育为主要内容之一，而创新是中国当前最大的政治之一，因此，创新就是自然辩证法课程的最大政治。基于如此高度的认识，我们认为，在国家创新体系中明确突出自然辩证法课程的创新教育地位，也是十分自然的和必需的。
这本自然辩证法教材是围绕创新这个最大的政治和最大的素质来编写的，是国内第一本将创新列为核心思想和核心任务的自然辩证法教材。当然，这个尝试只是初步的，其中相当多的内容与实际的创新还有一段距离，但是希望我们的工作能够成为自然辩证法课程全面开展创新教育的开始。
在主要强调课程和教师的责任的同时，我们认为，自然辩证法课程的意义同刚刚跨入学术研究领域的硕士生的重视程度也有密切关系。自然辩证法这种宏观性较强的学科，对于那些对自己的未来抱有强烈期望的同学们，更容易产生共鸣。历史和现实都表明，在遵守法律法规和道德规范的前提下，一个人成功的大小，同他对宏观事物和宏观趋势关心程度的大小是成正比的。希望那些已经树立远大抱负的同学能够更好地学习自然辩证法，更希望那些还没有树立远大目标的同学在学习自然辩证法课程之后，能够准确把握世界科技发展的历史趋势和科技创新的有效方法，为自己未来专业学术的成功、专业应用的成功乃至商业的成功，提供智力支持。
一、有利于学生创新意识的培养
自觉而强烈的创新意识是创新行为的先导，具备了创新意识，才有后续的实际创新实践。创新其实是科学技术存在和发展的常态，科学的历史实际上是通过发明新概念创立新理论，从而发现自然界和人类社会新的现象和新的规律的过程，技术的历史则是通过生产实践和应用理论，从而发明可被生活和实践使用，并能直接推动经济文化发展的新装置、新技艺和新方法的过程。科学技术本质上就是一种创新行为，自然辩证法课程则专门向学生们揭示这个本质，并提前向学生们清楚地表明，只要以后从事的是科学技术工作，那就必须具备相当程度的创新意识和创新能力。学习自然辩证法课程，就是达到这个目的的一个捷径。
二、有利于学生建立正确的科学技术观
世界观体现在科学技术活动中就是科学观和技术观。正确的自然观、科学观和技术观是创新行为得以实现的观念上的前提。一般来说，错误的世界观、物质观或科技观会极大地影响一个人对于科学技术的研究。
每一个直接从事科学技术工作的人都有自己的科学观和技术观，但是个人差异很大。表现之一是一部分人具有自觉的科技观，另一部分人则只有自发的科技观；表现之二是一部分人具有正确的科技观，另一部分人则是坚持错误的科技观。科学技术的历史早已写下了大量只顾埋头在狭隘的专业领域、只见树木不见森林的失败案例，也写下了大量因为缺乏科学精神、科学思维和科学方法而导致的失败案例和危险案例。正确的科学观和技术观为科技人员提供了正确的方向，帮助他们在科学技术研究的各个环节时刻保持警惕，从发现科学问题、确立研究方向和目标，到选择课题、建立假说、观察实验以及实践应用等，都不违背自然和社会发展的一般规律。有了正确的思维原则和研究方向，有了辩证思维能力，对于解决科学问题，往往是事半功倍。就目前我国科研人员的实际科技素养来判断，我们完全可以说，自然辩证法课程关于正确的科学观和技术观的教育与普及，对于科技界，尤其是技术界，是雪中送炭。
一个典型的案例是，作为相对论先驱的着名科学家马赫，曾经因为他的世界观和物质观的局限而无视原子和分子的存在。马赫是一位具有很强的独立思想和批判意识的科学家和哲学家，他在《力学》等着作中深刻地批判了牛顿物理学的绝对时间和绝对空间概念，对相对论的创立起到了相当大的作用。但是，他是一位笃信实证论的科学家，主张“物是感觉的复合”，把人的经验作为科学认识的标准，因此，他起初根本不相信原子和分子的存在，因为原子和分子在当时是无法证实的。后来，爱因斯坦在前人研究的基础上就布朗运动发表了决定性的成果，证明了分子的存在。在爱因斯坦成果发表之后，马赫，以及着名化学家、创立了唯能论哲学的奥斯瓦尔德，才不得不相信了原子的实在性。
三、有利于学生形成良好的科技素养
自然辩证法课程可以帮助学生快速形成对科学技术的宏观思考能力。
自然辩证法从世界观、认识论、方法论和价值论等角度研究科学技术及其与社会的关系，因此是一门跨越自然科学、社会科学与思维科学的交叉学科和横断学科。在内容方面，它涉及哲学、思维科学、社会学、管理学、科技史、经济学以及自然科学和技术工程包含的所有具体学科，没有任何一门具体学科能够拥有它这样的广博内涵。自然辩证法从整体上把握自然界与人类之间的实践关系，既反映了自然界的生成、演化和发展的一般规律，又揭示了科学技术的本质属性和规律。它考虑的是整体，是各类科学技术专业之间的共性，因此对于把握科学技术本质、从事科学技术研究最具有普遍意义。
当代科学技术表现出一个显着特征，即学科的高度分化和高度综合正在加速展开，学科交叉之间发生了无数创新可能性。这个特征对于科技研究人员，尤其是那些即将取得较大成就的研究人员提出了一个挑战，即必须能够在整体上把握本学科的发展方向，最好还能掌握更多其他学科的基本知识。但是，目前中国大学的课程设置与此差距较大，专业分科一般过于细碎，不能体现学科之间交叉融合相互启发的创新特点。自然辩证法课程则十分关注科学技术发展的综合趋向，并进行了深入研究，这决定了它能有效地改变长期以来我国大学专业过细，行业过窄的重大缺陷，并能有效地优化学生的知识结构，使之从“窄型”人才走向“宽型”人才。
四、有利于学生树立合理的科技价值观
科技价值观是科学技术人才创新实践的决定性素质之一，解决的是科学技术实践中的真假善恶的问题。可以想象，一个掌握了高新技术知识的研究人员，如果是一个不诚实的人，如果是一个不会辨别好坏乃至没有善恶意识的人，那么，他研究出来的结论和开发出来的技术，对国家、对社会、对他人会产生什么样的后果，就不难想象了。
自然辩证法课程可以培养研究生的科学精神，加强他们从事科学技术研究的道德素质。科学精神的核心就是求真，围绕求真，还有反思、怀疑、自由和独立等意识。虽然科技成果的获得与实际利益关系重大，但是无论如何，不能为了实际利益而舍弃了求真精神。科学技术史上发生过不少科研人员为了各种利益而撒谎作假的事件，而当今世界科技界，包括发达国家和不发达国家，也常常发生这样的事件。中国也不例外，许多不诚实的所谓科技研究已经给中国带来了巨大损失，严重影响了科技界的风气。
自然辩证法课程还能够培养学生们自觉而合理地评估科学技术应用效应的意识和能力。
科学技术本身是没有善恶之分的，基本上是一种纯客观的关于事物规律的知识，以及运用事物规律知识的方法。但是，一旦这些知识和方法被实际运用在生产实践中，那么，随后发生的事情要比实验室中发生的事情更为复杂。实验室是纯化的，是可控的，而科技的实际运用则发生在真实的自然界和人类生活中，其结果会随着事物之间不可避免的复杂联系传播开来。传播过程就是对其他事物的影响过程，而影响有好坏之分。
因此，为了避免严重的负面影响，任何一个研究人员都必须具备明确的意识，在实际应用之前，就已经评估过好坏，权衡过利弊。中国目前存在的各种环境问题的主要原因之一，就是科技开发之前没有影响评估。
五、有利于学生掌握系统的科技创新方法
创新意识和创新素质等必须通过良好的创新机制，运用创新方法，并与其他必要条件相互作用，才有可能迅速形成创新成果。因此，在实际从事创新实践之前，从理论上掌握创新机制和创新方法，然后运用到实践中去，在实际操作过程中体会、比较、修正和完善，才是最优的创新方式。相反，直接在实践中一点一点地摸索创新经验，总结创新机制和创新方法，总是事倍功半，影响创新效率。创新机制就是科学技术创新在思路和机制上的共同点，创新方法就是科学技术创新的具体技巧和手段。自然辩证法课程则专门研究创新机制和创新方法，并取得了不少成果。虽然目前在教学内容中还没有充分体现，但是在学习自然辩证法的过程中，研究生们可以深入接触这些成果，取其精华，为己所用。本教材试图在这方面作出努力，为研究生们尽快形成创新能力服务。
第三节 自然辩证法的创立与发展
自然辩证法是在马克思和恩格斯的共同努力下，主要由恩格斯的着作《自然辩证法》开创的。继马克思、恩格斯之后，自然辩证法主要在苏联、中国、日本和欧洲国家得到了发展。尤其在东欧剧变、苏联解体之后，自然辩证法主要在中国获得了全面发展。
一、辩证唯物主义自然观产生的历史必然性
通过详细考察自然科学发展的历史，恩格斯深刻揭示了辩证唯物主义自然观产生的历史必然性。恩格斯指出，自古以来，哲学和自然科学就是融为一体的，由于社会生产力水平比较低下，只有天文学、力学和数学得到了一定程度的发展，相应地产生了古代朴素的唯物论思想和辩证法思想。当时人类已经确立了寻找世界统一性的思维模式，试图用某种共同的东西来解释世界的无限多样性。但是，由于一般只能通过直观的方式去认识世界，因此，结论往往是猜测性的。不过，在把握世界整体图景方面，古人似乎比后来的形而上学要强很多，正如恩格斯所说：
“如果在细节上形而上学比希腊人要正确些，那么总的说来希腊人就比形而上学要正确些。”
在经历了中世纪科学文化和哲学的相对停滞之后，近代自然科学在15世纪后半叶的欧洲得到了全面和系统的复兴与发展。真正标志自然科学从宗教禁锢中独立的是1543年哥白尼《天体运行论》的出版。哥白尼在书中提出“太阳中心说”，反对“地球中心说”，比较彻底地动摇了宗教思想对自然科学发展的限制，促使自然科学迅速摆脱了教会的束缚。
在哥白尼的基础上，随着伽利略发现自由落体定律和开普勒发现太阳系行星运动定律，力学上的一系列成果最终汇聚在牛顿这里，1678年发表《自然哲学的数学原理》，1704年发表《光学》，最终建立了完善的经典物理学体系。在他的影响下，光学、电学和磁学都得到了充分的发展。
与此同时，在数学领域，笛卡尔等创立了解析几何，牛顿和莱布尼茨创立了微积分，为后来各门自然科学和技术的发展奠定了基础。另一伟大成就发生在生物学领域，卡·林奈1735年发表了《自然系统》，运用双名法命名，初步建立了植物和动物的分类学，至今仍然是现代分类学的重要组成部分。
在恩格斯看来，此时的自然科学总体上处于整理材料的阶段，因此，在科学研究方法上形成了几个特点：相信力学是自然界的本质规律；将观察实验作为主要方法；分门别类地孤立地研究自然现象。在哲学家培根等人的理论中，这些观点被上升为哲学，从而形成了形而上学的自然观和科学观。“但是，这种做法也给我们留下了一种习惯：把自然界的事物和过程孤立起来，撇开广泛的总的联系去进行考察，因此，就不是把它们看做运动的东西，而是看做永恒不变的东西；不是看做活的东西，而是看做死的东西。”核心思想就是主张自然界的绝对不变。
18世纪后半叶到19世纪中叶，随着资本主义工业生产的大发展，自然科学取得了重大进展，开启了一个全新的科学时代，形而上学自然观和科学观迅速被唯物辩证法的自然观和科学观所代替。恩格斯在《自然辩证法》中全面地描述了这个时期天文学、地质学、化学、物理学和生物学等学科的进展，并给出了深刻的理论分析。在天文学方面，哲学家康德1755年出版的《自然通史和天体论》提出了太阳系起源于星云的假说，认为太阳系是通过星云的不断吸收与排斥的自身运动，从最初的混沌状态演变成有秩序的天体系统。恩格斯认为，星云假说在形而上学自然观中打开了第一个缺口，否定了神创造宇宙和牛顿上帝第一推动的观点，说明了宇宙自身发展的历史。