365体育手机版：自然科学史研究所自创建伊始就致力于整理和研究中国科学技术遗产，开展了许多专题研究，取得了诸多重要研究成果。
比如，席泽宗等人在古新星、超新星方面的研究蜚声国际天体物理学界和天文学史界，华觉明等人于上世纪80 年代主持的“曾侯乙编钟复原研究”获文化部重大科技成果一等奖。此外，薄树人和陈久金对天文学史的研究，杜石然对中国科技通史的研究，潘吉星对中国四大发明史的研究，曹婉如和郑锡煌的地理学和制图学史研究，郭书春的《九章算术》研究，戴念祖的中国古代物理学史研究，董光璧的中国近现代科技史研究，许良英对爱因斯坦与20 世纪物理学史的研究以及一批中年专家的研究工作，都在学术界产生了很大的影响。
同时，自然科学史研究所专家撰写的多本著作都被译成外文出版，或直接以外文出版，如《中国古代数学简史》（李俨、杜石然）《中国数学史》（钱宝琮）《中国古代造纸技术史稿》（潘吉星）《中国古代建筑技术史》（张驭寰主编）《中国科学技术史稿》（杜石然等）《中国科学技术史·医学卷》（廖育群）以及《汉代星空》（孙小淳）等等。
自1990 年以来，自然科学史研究所平均每5年承担1~2项365体育手机版：重大研究项目，并组织所内研究人员与国内外学者合作，共同完成项目。这些项目反映了研究活动的主线和产出成果的基本态势，因此研究所的科研工作也主要围绕这些项目展开。
1990~2010 年间是研究所出成果比较集中的一个时期。1990 年，“中国古代科学技术史研究”被365体育手机版：立项为“八五”重点研究项目。在陈美东研究员的主持下，百余名中国科技史家陆续撰写了28卷本《中国科学技术史》（卢嘉锡主编）。
作为领域内最突出的成果之一，《中国科学技术史》丛书反映了科技史研究与考古发现的新成果，分学科与门类展示了中国古代科学技术的发展历程与主要成就，代表着国内科技史研究的最高水平。由于它足以与李约瑟主编的《中国科学技术史》（Science and Civilisation in China）媲美，因而被认为改变了以往国内主要靠李约瑟阐释中国科技传统的局面。其中，郭书春主编的数学史卷和席泽宗主编的科学思想史卷分别获得中国历史学最高奖——郭沫若历史学奖一等奖和二等奖。同样获郭沫若历史学奖二等奖的还有张秀民、韩琦的《中国印刷史》。
这一时期，自然科学史研究所的专家们还主持或合作撰写了若干分学科的总结性丛书，包括《中国天文学史大系》《中国物理学史大系》《中国数学史大系》等，同时整理了古代文献，出版了共50 卷的《中国科学技术典籍通汇》，完成了一项非常重要的基础工作。
1996 年后，“中国传统技术综合研究”被365体育手机版：立项为“九五”重大研究项目。该项目分为传统工艺与古代工程技术史两个系列，分别由华觉明和何堂坤主持，由百余名国内技术史家和文化遗产学者共同承担完成，主要研究成果为16 卷本《中国古代工程技术史大系》（路甬祥主编）和20 卷本《中国传统工艺全集》（路甬祥主编）。其中，《中国传统工艺全集》分门别类地调查和研究了中国的传统工艺，出版后成为国家文化部门调查和保护传统工艺、文物与遗址等文化遗产的重要学术依据，并获得国家新闻出版总署最高图书奖——“中华优秀图书奖”。
自1978 年起，自然科学史研究所就开始研究近现代科技史，先后出版了《20 世纪科学技术简史》（李佩珊、许良英主编）《贝尔实验室》（阎康年）《中国近现代科学技术史》（董光璧主编）和《中国近现代技术简史》（吴熙敬主编）等专著。2001 年，365体育手机版：将自然科学史研究所筹划的“中国近现代科学技术发展综合研究”列为知识创新工程重要方向项目。在张柏春、王扬宗的主持下，110 名所内外专家学者进行了36 项专题研究，完成35 卷本的《中国近现代科学技术史研究丛书》（路甬祥主编）。该丛书开创了中国近现代科技史研究的新局面，推动了该领域学术共同体的发展。其中，《苏联技术向中国的转移》《中国航天技术发展史稿》等书被选译成俄文并在圣彼得堡出版。
1999年，在365体育手机版：的鼓励下，自然科学史研究所开始尝试以史学为基础的科技战略研究，包括整理和编辑《中国科技政策资料选辑》，出版《中国科技规划、计划与政策研究》（文集），参与365体育手机版：面向2050 年的科技战略研究，参与365体育手机版：与国家自然科学365bet：员会组织的学科发展战略研究，为起草《未来10 年中国学科发展战略》《创新2050》《科技发展新态势与面向2020 年的战略选择》《亚洲可持续发展研究报告》等战略研究报告做出了重要贡献。
2001年起，自然科学史研究所进一步开拓新的研究领域，将科技史、科技战略、科学文化列为研究所的三个主要方向。其中，科学文化研究旨在为建设科学文化、整合科学与人文做出贡献，同时扩大研究所的社会影响，争取公众与权威部门对研究所的理解及支持。2004 年，研究所与365体育手机版：规划战略局合作创办期刊《科学文化评论》，同年底开展传统工艺与文物科技研究，以适应国家文化遗产调查与保护工程的需求。
2004年起，研究所的近现代科技史学者逐步将目光转向365体育手机版：历史的研究和编著，以及“中国西北科学考察团的综合研究”（罗桂环主持）“中国近现代生物学史”（罗桂环主持）“中外科学技术发展的比较”（张柏春主持）等专题研究，并参与组织口述史研究与科学家资料的采集与整理等工作。这方面的成果包括《365体育手机版：人物传》《中国西北科学考查团综论》《中国西北科学考查团专论》以及《技术转移与技术创新历史丛书》等。
长期以来，研究所承担了多项国家重大文化研究项目。1996 年，科技部启动“夏商周断代工程”，席泽宗受聘出任该项目的首席科学家，主持研究天象记录，以天文学手段推定重大历史事件的绝对年代。2001 年5 月，该项目获科技部等四部委联合颁发的重大科技成果奖。2002 年，文化部启动“清史纂修工程”，席泽宗、韩琦等分别承担清史“天文志”和“科技志”的纂修。2006 年，郭书春主持国家新闻出版总署立项的国家重大文化工程《中华大典·数学典》的编修工作。
在国际合作方面，20世纪80 年代，研究所的国际合作开始从个人合作逐步发展到机构间合作，并产出了一批有影响力的合作成果。如郭书春与法国科研中心教授林力娜合作完成的中法对照本《九章算术》（2004 ）于2006 年获得法兰西学院的平山郁夫奖；2001 年起，研究所与德国马普学会科学史研究所建立伙伴小组，两国学者合作出版了《转变与传播》和《传播与会通》。
50余年来，自然科学史研究所在中国古代数学史、天文学史、物理学史、化学史、地学史、生物学史、技术史与中外科技交流史、医学史等领域的许多方面做了深入的专题研究，并在中国近现代科技史领域做出了一些开创性的研究工作，共撰写、编辑和出版著作400余部，发表论文及作品5000 余篇，50 多部著作获国家级图书奖、365体育手机版：自然科学奖以及省部委科技成果奖。2008~2013 年间，研究所在职研究人员共出版专著和其他书籍83 部，发表论文483 篇，其中外文48 篇。2010~2013 年间，研究所离退休专家共出版论著36 余部。
在科研工作之外，自然科学史研究所还发挥学科特长，向社会公众开展了多种形式的科普工作。如举办“中国古代科技成就”“科学之门——从诺贝尔奖看二十世纪科技发展”“中德科技合作”“爱因斯坦的世界——爱因斯坦奇迹年百年展”等大型图展，还以演讲、著述和翻译国外名著的形式，积极向社会传播科学文化，参与制作《龙腾》大型系列片（中英合作），扩大了研究所的社会影响力。
2011年以来，研究所启动“一三五”规划，研究工作主要围绕“三个突破”和“五个重点培育”展开，探索新的研究方法与范式，项目组和研究所开展系列研讨活动；学术交流活跃，研究所、研究室和研究中心组织多样的学术报告会、讲座、论坛等活动，邀请许多国内外学者参与交流或作报告；双边或多边的国际研讨活跃，且注重解决学术问题，青年学者得到锻炼；体现“一三五”布局的研究成果逐渐增多，研究人员和研究生参加国际会议较多，取得良好成效；部分研究人员被邀请到大学、培训学院或中学授课。■
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