第8课 古代中国的发明和发现

【本课分析】

本课教材主要从五个方面的典型事例向学生介绍了古代中国几千年的科技成就：一、四大发明；二、《九章算术》和珠算；三、《石氏星表》和浑仪；四、《授时历》和四大农书；五、《伤寒杂病论》和《本草纲目》。由于本课内容涉及的学科领域及其层面较为广泛，考虑在教学时结合相关学科知识开展教学活动，适当补充相关的基础知识，尽量采用相应的实物图片及影像资料进行教学演示，增加学生对这些知识的感性了解，为培养学生的科学精神和科学方法奠定基础。

【学情分析】

本课教材主要从五个方面的典型事例向学生介绍了古代中国几千年的科技成就:一、四大发明;二、《九章算术》和珠算;三、《石氏星表》和浑仪;四、《授时历》和四大农书;五、《伤寒杂病论》和《本草纲目》。由于本课内容涉及的学科领域及其层面较为广泛,且本校学生的基础比较差,如果生硬地用讲授法讲述古代科技发明,恐学生不感兴趣。基于高二年级的学生经过了必修一和必修二的学习,对历史学习的基本方法不陌生,有能力自己搜集资料、制作课件,且学生对课堂活动的兴趣浓厚,所以对本课的基础知识采用学生分小组课前准备课上展示的方法既能调动学生的积极性,又能让学生在准备过程中掌握重点知识。

【整体设计】

教学目标：

1、知识与能力

（1）识记：古代四大发明；《九章算术》、十进位值制记数法；《石氏星表》、浑仪、四大农书；《伤寒杂病论》和《本草纲目》。

（2）掌握中国古代科技进步的基础知识，特别是纸、指南针、火药和印刷术的发明；认识古代中国四大发明对世界文明发展的贡献。

（3）联系相关学科知识，认识我国古代科技的的辉煌成就以及处于是世界先进行列的地位。

（4）分析中国古代科技在16世纪后逐渐落后的原因。

2、过程与方法

（1）学生课前在教师的指导下利用图书馆、互联网等资源，分组收集、整理中国古代科技发展的相关材料，并在课堂上相互交流，从而对中国古代科技的成就形成初步的认识。

（2）合作探究李约瑟难题，学会分析问题的方法。

3、情感态度与价值观

（1）了解和认识中华民族的伟大智慧和对世界作出的巨大贡献。逐步形成对国家、民族的历史使命感和社会责任感，培养民族自豪感和爱国主义精神。树立为祖国现代化建设、人类和平与进步事业作贡献的人生理想。

（2）通过对本课的学习，培养学生崇尚科学的精神，坚定科学的思想，树立对祖国科学事业奋斗对的理想。

教学重难点

重点：古代中国的伟大科技成就。

难点：16世纪后中国科技发展滞后的原因。

课时安排

1课时

课前准备

多媒体课件、文字材料、学案。

教学方法

情景导入；问题引领；分组讨论；合作探究；多媒体课件辅助。

【教学过程设计】

导入新课

今天咱们学习第8课古代中国的发明和发现。说到发明和发现大家一定能想到科技，现今科学界的标杆就是诺贝尔科学类奖项。我们会为诺贝尔领奖台上的华裔喝彩，会为莫言登顶诺贝尔文学奖而激动，中国人深深的诺奖情节或许就是因为在诺贝尔科学类奖项的领奖台上迟迟未见真正的中国人的身影，直到去年中国药学家屠呦呦打破了这一魔咒。屠呦呦凭借青蒿素的发现摘得诺贝尔生理学或医学奖，这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率。屠呦呦是第一位获得诺贝尔科学类奖项的中国本土科学家，实现了中国在自然科学类诺贝尔奖零的突破。

讲授新课

一、古代诺贝尔奖的假想

师：诺贝尔奖诞生与1901年，根据瑞典科学家诺贝尔的遗嘱，它用来奖励那些在前一年“为人类作出杰出贡献的人”。如果允许我们做一个假设，将诺贝尔奖创立的时间向前推延2000年，让它涵盖古代世界，那么根据诺贝尔奖的颁奖原则“为人类作出杰出贡献”，中国的四大发明哪一个最具有问鼎诺贝尔奖的实力呢？

（一）四大发明

师：课前，我们四个学习小组的同学分别就四大发明研究了课本，搜集了资料，制作了课件，下面就有请我们四个小组的代表分别就造纸术、活字印刷术、火药、指南针进行申请诺贝尔奖的推荐。

推荐要求：

1、详细介绍该项发明，论证该项发明的作用。

2、分析该项发明对中国和世界产生的影响，重点突出其“为人类作出杰出贡献”。

生：学生小组展示课前探究成果：

造纸术小组：

我们小组要推荐的是东汉蔡伦和他改进的造纸术。

【发明与作用】

首先让我们来看看造纸术发明之前的文化传播，在造纸术发明之前，甲骨、竹简和绢帛是古代中国书写、记载的材料。但是甲骨、竹简都比较笨重，秦始皇一天光阅读奏章，就要整整一车竹简；有些书是用丝绸做的，代价昂贵，得不到普及。在西方，纸未引进以前的大多数书是牛皮纸和羊皮纸，这两种纸就是经过特殊加工的牛皮和羊皮。

直到西汉时期，中国最早发明出纸。根据考古发现，西汉时期（公元前202年至公元9年），我国已经有了麻质纤维纸。但这些纸质地粗糙，且数量少，成本高，这种纸张还夹带着较多未松散开的纤维束，表面不光滑，不适宜于书写，所以西汉时的纸更多的还是用于其他用途，并没有给文化传播带来很大的帮助。

公元105年，东汉宦官蔡伦改进造纸术，制成植物纤维纸。公元105年，蔡伦在总结前人制造丝织品的经验的基础上，在洛阳用树皮、破渔网、破布、麻头等作原料，制成了适合书写的植物纤维纸。蔡伦的造纸方法很快传遍各地。魏晋南北朝时期，造纸术明显进步——白度增加，质地细腻，产量大增，取代简牍，成为最主要书写材料。用毛笔往纸上写字蔚然成风，书法成为了一门艺术，魏晋南北朝被写在纸上流传，文人阶层兴起，文化在更为广泛的范围内传播。

【外传和影响】

蔡伦的造纸术竞争古代诺贝尔奖最大的优势就在于它推动了文化的传播，文化的传播推动了社会的进步，而这种推动随着造纸术的外传影响了整个世界。下面我们了解一下造纸术的外传。

造纸术在公元7世纪经过朝鲜传入日本，8世纪中叶经中亚传到阿拉伯。阿拉伯纸大批生产以后，就不断向欧洲各国输出，于是造纸术也随后由阿拉伯传入欧洲。到16世纪，纸张已经流行于全欧洲，终于彻底取代了传统的羊皮纸等，此后纸便逐步流传到全世界。而此时的欧洲，资本主义萌芽兴起，新兴的资产阶级就是将他么恩关于民主、关于平等、关于科学的构想写在了这些从中国学习来的纸张上，使越来越多的人知道了“理性王国”的样子，也使越来越多的人开始了反封建的斗争，将人类历史推进到了近代。

造纸术既缔造了中国文化的繁荣，也推动了世界从古代到近代的社会转型，以“推动人类进步”为评奖标准的诺贝尔奖怎能不颁给改进了造纸术的蔡伦呢？

印刷术小组：

造纸术小组的同学说是纸推动了文化的传播，但让我们来设想一下仅仅有纸，文化就能很好地传播吗？假设我把我的思想写成了一篇5万字的文章，我想让5万人了解我的思想，于是我拿起笔开始往纸上抄写我的文章，一天抄一遍，得抄137年才能给5万人看到我的文章，大家觉得可行吗？所以我们认为印刷术才是人类近代文明的先导，发明于宋朝的活字印刷术为知识的广泛传播、交流创造了条件，真正该获得古代诺贝尔奖的应该是毕升。

【发明与作用】

中国古代大约在公元600年前后的隋朝，从刻印章中得到启发，在人类历史上最早发明了雕版印刷术。已有唐初的印刷品出土。

雕版印刷是在一定厚度的平滑的木板上，粘贴上抄写工整的书稿，薄而近乎透明的稿纸正面和模板相贴，字就留在了木板上，成了反体。再用刻刀把版面没有字迹的部分削去，印刷的时候，在凸起的字体上涂上墨汁，然后把纸覆在它的上面，轻轻拂拭纸背，字迹就留在纸上了。雕版印刷比起抄写来是一个巨大的进步，但还是效率不高，刻板时只要刻坏一处，整版都要重刻，辛辛苦苦苦刻制好的版还不能重复利用。雕版印刷的这些弊端推动着人们不断思考和改进造纸术。

北宋时期，平民毕升发明了活字印刷术。毕升的方法是这样的：用胶泥做成一个个规格一致的毛坯，在一端刻上反体单字，字划凸起的高度像铜钱边缘的厚度一样，用火烧硬，成为单个的胶泥活字。然后排版、定型。印刷的时候，只要在版型上刷上墨，覆上纸，加一定的压力就行了。这些活字在印刷其他书籍的时候可以重复利用，重新排版。毕升的胶泥活字版印术，如果只印二三本，不算省事。如果印成百上千本，工作效率就极其可观了，不仅能够节约大量的人力物力，而且可以大大提高印刷的速度和质量，比雕版印刷要优越的多。

应该说有了活字印刷术，书才走进了千家万户。

【外传和影响】

毕升的胶泥活字首先传到朝鲜，称为“陶活字”。后来又由朝鲜传到日本、越南、菲律宾。15世纪，活字板传到欧洲。活字印刷术经过德国迅速传到其他的十多个国家，促使文艺复兴运动的到来。16世纪，活字印刷术传到非洲、美洲、俄国的莫斯科，19世纪传入澳洲。从13世纪到19世纪，毕升发明的活字印刷术传遍全世界。全世界人民称毕升是印刷史上的伟大革命家。

如今，随着信息时代的到来，无论排版还是印刷都可以用电脑搞定，但在古代中国和近代欧洲，正是一个个小小的活字承载着文明，推动着进步。这也是2008年北京奥运会开幕式上会用活字印刷术来代表中国文明的原因，所以我们小组认为获得古代诺贝尔奖的毫无疑问应该是毕升和活字印刷术。

火药小组：

我们小组要推荐的这项发明不知道应该具体的颁发给谁，它的发明源于迷信，与科学无关，它在中国更多的作为喜庆时刻对的点缀，却在传入欧洲后产生了巨大的影响。

【发明和作用】

①火药最早是炼丹家在炼丹时发明的。炼丹术在中国起源很早，秦始皇和汉武帝都曾妄想长生不老，向民间广求丹药，招纳方士。炼丹术流行了一千多年，最后还是一无所获。但它直接与火药的发明有关系。炼丹起火，启示人们认识并发明火药。火药的配方由炼丹家转到军事家手里，就成为中国古代四大发明之一的黑色火药。

②唐朝末年，火药已被用于军事。最早的火药武器有突火枪、火箭、火炮等。到了宋代，战争接连不断，促进火药武器的加速发展。北宋政府建立了火药作坊，先后制造了火药箭、火炮等以燃烧性能为主的武器和霹雳炮、震天雷等爆炸性较强的武器。南宋时出现先了管状火器——火枪。公元1259年，寿春地区有人制成了突火枪，突火枪是用粗竹筒做的，这种管状火器与火枪不同的是，火枪只能喷射火焰烧人，而突火枪内装有“子巢”，火药点燃后产生强大的气体压力，把“子巢”射出去。“子巢”就是原始的子弹。突火枪开创了管状火器发射弹丸的先声。现代枪炮就是由管状火器逐步发展起来的。所以管状火器的发明是武器史上的又一大飞跃。

【外传和影响】

十二、十三世纪，火药首先传入阿拉伯国家，然后传到希腊和欧洲乃至世界各地。火药武器是通过战争传到阿拉伯国家，而阿拉伯人又与欧洲的一些国家进行了长期的战争，战争中阿拉伯人使用了火药兵器，致使欧洲人逐步掌握了制造火药和火药兵器的技术。在欧洲资产阶级革命的过程中，火药击溃了封建堡垒的卫士、骑士阶层，热兵器时代取代冷兵器时代，资本主义社会到来。所以中国对的火药也切实推进了世界历史的进程。从这个意义上讲，火药的发明当选诺贝尔奖当之无愧！

指南针小组：

我们首先想问问大家，在我们必修二的课本上，标志着世界近代史开端的是什么事件？新航路开辟使世界成为一个整体，使人类文明开始交流碰撞，这才是划时代的进步。促成这一进步的是勇敢的航海家们，可如果没有指南针，再勇敢的冒险家也无法征服一望无际的海洋。

【发明与作用】

①战国时期发明的“司南”，这是世界上最早的指南仪器。

指南针的发明首先基于发现，早在春秋战国时期中国人就发现了磁石指南的特性，古代的能工巧匠把磁石打磨雕凿成一个勺形，放在青铜制成了光滑如镜的底盘上，再铸上方向性的刻纹。这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，这就是我国祖先发明的世界上最早的指示方向的仪器，叫做司南。

②宋代，劳动人民掌握了制造人工磁体的技术，制造了指南鱼。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。

③北宋时，指南针应用于航海。

指南针在航海上的应用有一个逐渐发展过程。成书于公元1119年的《萍洲可谈》中记有：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。文中指出，当时只在日月星辰见不到的时候才使用指南针，可见指南针刚开始使用时还不熟练。到了元代，指南针一跃而成为还是指航的最重要的仪器。不论昼夜晴阴都用指南针导航。

【外传和影响】

宋代与阿拉伯的海上贸易十分繁荣，中国开往阿拉伯的大型船队有指南针导航，阿拉伯人便从中国商船上学到了指南针的用法。随着中国旱罗盘传入欧洲，法国人又将旱罗盘改进，将其装入有玻璃罩的容器中，成为便携仪器。后来，这种携带方便的指南针被欧洲各国的水手广为应用。指南针在航海上应用，使得哥伦布发现美洲新大陆的航行和麦哲伦的环球航行成为可能。新航路的发现促进了欧洲资本主义的发展，使欧洲成为了世界的中心，使近代化成为世界发展的潮流，使世界广泛的联系在一起，全球化进程至此开始。所以指南针对世界的影响是巨大的，深远的，它改变的是世界发展的进程，所以我们小组认为当选古代诺贝尔奖它当之无愧！

师：四大发明的申诺小组不但展示了本组的发明成果，也说明了本发明对于世界的推动作用。我们把这些作用和影响归纳一下。

造纸术：经阿拉伯传入欧洲，廉价的纸张很快取代了欧洲长期使用的书写材料羊皮和小牛皮，促进了欧洲文化的发展。

火药：传入欧洲后，推动了欧洲火药武器的发展，使封建城堡不堪一击，靠冷兵器耀武扬威的骑士阶层日益衰落。

指南针：促进了远洋航行，迎来了地理大发现的时代。

印刷术：大大推动了文艺复兴运动和宗教改革，促进了思想解放和社会进步。

这四大发明从不同的方面促进了欧洲从封建社会向资本主义社会的过渡。

师：要说四大发明的影响哪一个最大？恐怕它们对世界的意义没有办法进行比较，它们作为一个整体彰显了中国在公元3世纪到13世纪之间领先是世界的科学技术水平，并推动了世界和人类的进步。

（二）其他科技成就

师：古代中国对世界科技的贡献远不止四大发明，外国学者曾经感慨：“近代世界赖以建立的种种基本发明和发现，可能有一半以上源于中国。”请同学们结合课本讨论一下中国古代还有哪些科技成就具有世界领先对的地位，为人类作出了杰出的贡献，具有竞争诺贝尔奖的实力呢？

生：小组讨论，说出数学、天文、农学、历法、医学这几个方面。

师：教师归纳占据领先地位的科技成就。

门类

成果

数学

《九章算术》是当时世界上最先进的应用数学著作 算筹和算盘

天文

世界上最早日食、月食、太阳黑子以及哈雷慧星的记录。编制出了世界上最早的星表《石氏星表》。创制了先进的天文观测仪器：浑仪、简仪。

历法 农学

《夏小正》、“殷历”、《授时历》比现行公历早三百年四大农书：《汜胜之书》、《齐民要术》、《农书》、《农政全书》。《齐民要术》是我国现存最早、最完整、最系统的古代农业科学著作。

医学

西汉编订《黄帝内经》—中医学的奠基之作东汉张仲景《伤寒杂病论》—“万世宝典”明李时珍《本草纲目》—东方药物巨典

二、现代诺贝尔奖中国落后

师：一场关于古代诺贝尔奖的假想让我们热血沸腾，就像美国学者罗伯特·坦普尔在著名的《中国，文明的国度》一书中层写到：“如果诺贝尔奖在中国的古代已经设立，各项奖金的得主会毫无争议地全都属于中国人。”但假设终究是假设，当人类真正进入了科学大爆炸的时代，当真实的诺贝尔奖成为世界科学界的标杆，中国却在这场竞争中落后了。我们不禁产生疑问：为是什么古代中国人在科技方面远远超过同时期的欧洲？而曾经辉煌的中国科技又为是什么会在明清时期慢下自己的脚步，在近代停滞落后呢？下面我们一起来探究这些历史难题。

1、根据下表，完成探究：为什么公元前1世纪到公元16世纪之间，古代中国在科技方面的发达程度远远超过同时期的欧洲？

时间

中国科技发明占世界比例

公元6世纪以前

57.4%

公元前6世纪——公元前1年

50%

公元1年——公元400年

62%

公元401年——1000年

71%

公元1001年——1500年

57%

公元1501——1840年

4%

生：分小组热烈讨论。2分钟后分小组展示讨论结果。

师：咱们把握一个原则：一定时期的科学文化艺术是一定时期的政治、经济、社会生活各方面的反映。这是思考这个题的方向。归纳如下：

中国古代科技长时间领先于世界的原因：

政治：中国最早建立封建制度，是当时社会制度最先进的国家。统一是主流，社会相对稳定。

经济：中国农业、手工业长期处于世界领先地位，推动了科技发展。

文化：文化交流频繁，各民族互相学习，共同创造了古代文化，也能不断吸取外来先进文化提高自己。

人民：广大劳动人民的辛勤劳动和创造。

探究2：根据下列材料和所学知识概括中国古代科技的特点。

材料一：中国古代科技具有很强对的实用性，服务于生产和巩固统治的需要。中国历代王朝都采取“以农为本”的立国、治国方略，坚持专制主义中央集权，因而科技成果直接为农业生产和强化大一统的君权服务。中国古代科技著作大多是对试生产经验的直接记载或对自然现象的直观描述，具有较强的经验性。在研究方法上，主要采取整理古籍和总结个人认识经验，而不注重科学实验。古代科技理论的技术化倾向严重，而这些技术又不具有开放性，没有转化为普遍的社会是生产力。科学理论在大多数情况下寓于实际当中，没有抽象出系统而独立的理论。

材料二：火药的起源与炼丹术有着密切的关系，是古代炼丹士在炼丹时无意中配制出来，至今已有一千多年历史，但中国人一直不知道火药的化学分子式。

生：自主学习，分析材料，得出结论。

师：归纳概括中国古代科技的特点：

1、具有很强的实用性，服务于生产和巩固统治的需要。

2、具有较强的经验性。

3、研究方法主要是传统的典籍整理与经验总结。

4、不重视理论总结。

探究3：中国古代的经验科学领先世界一千年，但为何中国没有产生近代实验科学？

生：分小组讨论。2分钟后展示讨论成果。

师：归纳同学们的观点：1、封建制度 2、小农经济 3、八股取士 4、闭关锁国 5、重经验轻实验的科技传统……

师：同学们各抒己见，讨论热烈，其实同学们刚才探究对的是一个科学史上著名的难题叫“李约瑟之谜”，它是英国著名的科学史的学者李约瑟在其著作《中国科学技术史》中提出的，并在学界引起了热烈的争论。李约瑟不仅提出了这个问题，他也花费了多年时间与大量的精力，一直努力地试图寻求这个难题的谜底。下面我们来看一下李约瑟自己是怎么解答这一谜题的。

李约瑟的观点：一是中国没有具备宜于科学成长的自然观；二是中国人太讲究实用，很多发现滞留在了经验阶段；三是中国的科举制度扼杀了人们对自然规律探索的兴趣，思想被束缚在古书和名利上，“学而优则仕”成了读书人的第一追求。师：李约瑟所涉及到的这个方面同学们在刚才的探究中已经涉及，甚至有很多同学分析的比李约瑟这位国际知名学者还要深刻，可见科学并不是高不可攀的，只要我们肯去开动脑筋。

本课小结：

本节课我们从古代诺贝尔奖的假想中学习了领先世界的中国古代科技发明，在现代诺贝尔奖中国的落后中探究了中国科技辉煌不在的缘由。在去年屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖之后，国务院总理李克强抢致信国家中医药管理局，对屠呦呦获奖表示祝贺。贺信中先写到“屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，是中国科技繁荣进步的体现。……充分展现了我国综合国力和国际影响力的不断提升。”我们多希望将来的诺贝尔科学讲台上多出现几个王呦呦，李呦呦，刘呦呦……使曾经辉煌的东方巨龙在科技的赛场上真正实现超越和复兴！

同学们，责任在你们肩上，如果你们每一个人都具有科学思辨对的精神，探索未知的勇气和勇攀高峰的毅力，相信终有一天，你们可以代表中国堂堂正正地站在诺贝尔科学奖的领奖台！

布置作业：

学案第二部分，巩固练习的选择题和材料题。