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1第三单元古代中国的科学技术与文学艺第8课古代中国的发明和发现【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）对比中国四大发明在中国和西方发挥的作用，思考其不同的原因，并从中分析中国古代科技在16世纪后逐渐滞后的原因；（4）联系数学、生物、地理等相关学科知识，认识我国古代科技的辉煌成就以及处于世界先进行列的地位。2．过程与方法：（1）列表对比我国古代的科技成就，探究四大发明在中国和西欧发展的不同命运；（2）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。3．情感态度与价值观：（1）了解和认识到中华民族的伟大智慧和对世界做出的巨大贡献。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做贡献的人生理想；（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。【教学方法】1．针对本课内容繁多的特点，老师可采用表格进行系列讲解，以使学生在头脑中形成系统的认识；2．运用多媒体教学，使学生理解更直观；3．引入问题进行探究，展开课堂讨论，以培养学生分析问题和解答问题的能力。【教学内容】1．四大发明：（1）造纸术：造纸术的发明和改进是在两汉时期。魏晋南、北朝和唐宋时期，纸的质量和产量不断得到提高，唐代时传入阿拉伯帝国，后来，随着阿拉伯帝国对北非和欧洲的战争，造纸术传入北非和欧洲。●发明：①西汉前期，中国已经有了纸。中国是世界上最早发明纸的国家。根据考古发现，西汉时期(公元前206年至公元前8年)，我国已经有了麻质纤维纸。1986年甘肃天水市放马滩西汉墓中出土绘有地图的麻纸，年代为文帝、景帝(公元前179—前141年)之时。1957年西安市灞桥也出土不晚于武帝(公元前141—前87年)时的麻纸。另外，在陕西、甘肃其他地方所出土的西汉麻纸，可用于包装和书写，确是简牍、缣帛的理想代用品。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，表面不平滑，不适宜于书写，一般只用于包装。②105年，东汉宦官蔡伦改进造纸术，制成植物纤维纸。③魏晋南北朝时期，造纸技术明显进步——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。2④唐宋时期，竹纸、皮纸成为主要品种。●外传：向东，由朝鲜传入日本；向西，经阿拉伯传入欧洲。（2）印刷术：开始于隋朝的雕版印刷，经宋仁宗时的毕升发展、完善，产生了活字印刷，并由蒙古人传至了欧洲，所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的先导，为知识的广泛传播、交流创造了条件。●发明：①隋唐出现雕版印刷术雕版印刷的起源时间在公元590～640年之间，也就是隋朝至唐初。唐初已有印刷品出土。1900年，在敦煌千佛洞里发现一本印刷精美的“金刚经”末尾题有“咸同九年四月十五日（公元868年）”等字样。咸通九年，即公元868年。这是目前世界上最早的有明确日期记载的印刷品。《金刚经》卷子是唐代雕版印品中的精美之作。②北宋时期，平民毕升发明了活字印刷术。③活字印刷术的推陈出新：毕升发明活字印刷以后，朝鲜人民又开始用泥活字等方法印书，后来又采用木活字印书。到了十三世纪，他们首先发明用铜活字印书。我国使用铜活字印书比朝鲜稍晚。朝鲜人民还创造了铅活字、铁活字等。●外传：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。十五世纪，活字板传到欧洲。公元1456年，德国的戈登堡用活字印《戈登堡圣经》，这是欧洲第一部活字印刷品，比中国的活字印刷史晚四百年。活字印刷术经过德国而声速传到其他的十多个国家，促使文艺复兴运动的到来。十六世纪，活字印刷术传到非洲、美洲、俄国的莫斯科，十九世纪传入澳洲。从十三世纪到十九世纪，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。（3）火药：火药最早是炼丹家在炼丹时发明的，但应用于军事却始于唐末。●发明：①火药最早是炼丹家在炼丹时发明的。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。③宋朝在军事上广泛使用火药，抵御辽、西夏和金的进攻。（4）指南针：指南针的前身是司南，出现于战国时期，北宋时开始应用于航海。●发明：①战国时期发明“司南”，这是世界上最早的指南仪器。②后来，人们利用磁石指南的特性，制成指南针。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。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》（1119年）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，使用还不熟练。二十几年后，许兢的《宣和奉使高丽图经》也有类似的记载：“惟视星斗前迈，若晦冥则用指南浮针，以揆南北。”到了元代，指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航，在不同航行地点指南针针位的连线图，叫做“针路”。船行到某处，采用何针位方向，一路航线都一一标识明白，作为航行的依据。（5）四大发明的意义：①造纸术经阿拉伯人传入欧洲，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。②火药传入欧洲，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。③指南针的使用，促进了远洋航行，迎来了地理大发现的时代。④欧洲人借鉴中国的印刷术，造出了自己的活字印刷术，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。2．数学运算——《九章算术》和珠算：（1）《九章算术》：古代中国在数学研究及运用方面取得的成就①成书时间：东汉②主要内容：3a.采用十进位值制记数法；b.汇集许多算数命题，如开平方和立方，二次方程和联立一次方程组的解法；《九章算术》的九章的主要内容分别是：第一章“方田”：田亩面积计算；第二章“粟米”：谷物粮食的按比例折换；第三章“衰分”：比例分配问题；第四章“少广”：已知面积、体积、求其一边长和径长等；第五章“商功”：土石工程、体积计算；第六章“均输”：合理摊派赋税；第七章“盈不足”：即双设法问题；第八章“方程”：一次方程组问题；第九章“勾股”：利用勾股定理求解的各种问题。c.提出了负数的概念和正负数运算的方法。③意义和地位：a.是当时世界上最先进的应用数学著作；b.《九章算术》的问世，标志着中国古代以计算为中心的数学已经形成了完整的体系，在世界数学史上占有重要地位。(2)珠算：古代中国发明的最伟大的计算工具①起源：算筹算筹是中国古代用来记数、列式和进行各种数与式演算的一种工具。又称为筹、策、算子等。它最初是小竹棍一类的自然物，以后逐渐发展成为专门的计算工具，质地与制作也愈加精致。根据史书的记载和考古材料的发现，古代的算筹实际上是一根根同样长短和粗细的小棍子，一般长为13~14cm，径粗0．2~0．3cm，多用竹子制成，也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的，大约二百七十几枚为一束，放在一个布袋里，系在腰部随身携带。需要记数和计算的时候，就把它们取出来，放在桌上、炕上或地上都能摆弄。②出现：元末明初出现了现代样式的算盘；直到明代以后，算筹才被算盘完全取代。③普及和发展：明清时期（原因是商业的繁荣）④外传：明朝时，珠算法已传播到朝鲜、日本、东南亚以至世界其他地区。3.天象观测——《石氏星表》和浑仪：过渡：古代中国的宇宙结构学说。主要有三家：即盖天、浑天、宣夜说。盖天说即“天圆地方”说，“天员（圆）如张盖，地方如棋局”，天地之间有八根柱子撑着。浑天说则主张大地是个球形，外裹着一个球形的天穹，地球浮于天表内的水上（后来发展为“地在气中”），日月星辰附在天壳上，随天周日旋转。宣夜说认为“天”并常有一固定的天穹，只不过是无边无涯的气体，日月星辰就在气体中飘浮流动。而其中浑天说对于观测天象而言，其价值和意义要远远高于宣夜说。赤道坐标、《石氏星表》、浑仪和简仪的发明都与浑天说分不开。(1)观测机构：尧设火正、羲和之官；后世不少朝代也都设有专门的天象观测机构。(2)观测记录：①中国留下了世界上最早的日食、月食记录；中国最早的日食记录却是在殷墟甲骨文中记载的，“癸酉贞，白夕有食，佳若？癸酉贞，日夕有食，非若？”那是在公元前1200年！在《春秋》一书中，244年日食的记录有37次，其中证明可靠的就有32次！国外关于日食的最早记录是在古巴比伦的建筑废墟当中，所记录的六次日食中最早的一次是在公元前911年。从汉代到元代就记录了596次日食，古代月食记录有2000次之多，月全食就有400次。最早的月食记录是古代诗歌总集《诗经》中的一句诗：“彼月而食，则维其常。”意思是发生了月食，这是正常的天体现象。这句诗指的是公元前776年8月发生的一次月食，这是世界上最早的月食记录，古埃及出现月食记录是在公元前721年2月。东汉时期的大科学家张衡（78—139）对月食的解释就更清楚，说月亮由于太阳的照射才发光，月食是由于地球挡住了太阳光的缘故。②西汉时留下了世界上最早的太阳黑子的记录；4世界上我国最早发现太阳黑子，早在殷商甲骨文就有于太阳黑子有关的记载，在战国时期及汉代也有不少于太阳黑子有关的记载，目前公认的世界上最早的太阳黑子记载是汉书卷二十五行志下之下：“和平元年……三月乙末，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”和平元年是公元28年。我国古代非但有公认的最早的黑子记录，而且数量很多，记录很详细。从汉和平元年到明末为止，共有一百多次太阳黑子的记录，这些记录既有准确的日期，又有黑子形状、大小、位置甚至变化的情况。对太阳黑子的活动及其对地球的影响的研究提供了十分宝贵的资料。③春秋时期留下了世界上最早的哈雷慧星记录；关于哈雷慧星的记录，如果作为一个普通的星体，目前已知的最早的记录，是西汉的《淮南子》。《淮南子·兵略训》中说：“武王伐纣，东面而引岁，至而汜水，至共头而坠，彗星出，而授殷人其柄”（公元前105年）。至于记录中最早的，的确是《春秋》（公元前613年）。《春秋》一书中记有“鲁文公十四年（公元前613年）秋七月，有星学于北斗”。这是世界上关于哈雷慧星的最早记录。如果说是作为彗星，而且是哈雷慧星的记录，最早的就是哈雷，而且这颗彗星就是为了纪念它后来命名的。1705年，著名的英国天文学家哈雷根据牛顿最新的运动定律，预言了这颗在1531,1607和1682年被看到的彗星能在1758年回归，虽然哈雷于1742年去世，但这颗彗星却如期在1759年重新回来了。为了纪念哈雷，人们用他的名字来命名这颗彗星。虽然中国古代对彗星的研究比较接近正确的观点，但是他们还是无法对彗星做出解释。④编出世界上最早的星表——〈石氏星表〉：世界上现存最古老的星表，保留了一百多颗恒星的赤道坐标数据(3)创制观测仪器：①浑仪：最晚在汉武帝的时代，天文家们已经使用浑仪。在望远镜发明之前，浑仪一直是世界上最优良的天文观、测仪器。②简仪：元代科学家郭守敬革新的一种天文观测仪器简仪是我国古代的一种天文观测仪器，它与浑仪一样用于测量天体的位置。但是，浑仪的结构比较繁杂，观测时经常发生环与环相互阻挡视线的现象，使用极不方便。元朝天文学家郭守敬将浑仪化为两个独立的观测装置，安装在一个底座上，每个装置都十分简单实用，而且除北极星附近以外，整个天空一览无余。因此，古人称这种装置为“简仪”。简仪的主要装置是由两个互相垂直的大圆环组成，其中的一个环面平行于地球赤道面，叫做“赤道环”；另一个是直立在赤道环中心的双环，能绕一根金属轴转动，叫做“赤经双环”。双环中间夹着一根装有十字丝装置的窥管，相当于单镜筒望远镜，能绕赤经双环的中心转动。观测时，将窥管对准某颗待测星，然后在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这