隋唐至明清古代科技之最

2025-03-10 05:07:12

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回答1：

一、活字印刷术、指南针和火药的应用

1．北宋毕升发明活字印刷及其传播(板书)雕版印刷是活字印刷术的基础。我国古代的雕版印刷，自隋唐出现后，到了宋朝，印刷技术日臻完善。但是，雕版费时、费工的缺点也随之暴露出来。如宋太祖时，官方主持在成都刻印《大藏经》，花费了12年时间，雕板达13万块之多。因此，用活字印刷术取代雕板印刷已成为印刷业发展的必然趋势。北宋庆历年间，平民毕升发明了活字印刷术。具体做法如下：用胶泥刻活字，火烧使之坚硬，再把一个个活字排在有松脂和蜡的铁板上，加热，使蜡熔化，用平板压平字面，冷却后活字就固定在铁板上。上墨印刷。印毕，又对铁板加热，蜡熔化后取下活字，以备再用。毕升的活字印刷术奠定了现代活字印刷基本工序的基础。

(1)?元朝王祯发明的木活字转轮排字盘。(2)?敦煌发现的元朝畏兀儿文木活字。传播：活字印刷术后来陆续传到朝鲜、日本、埃及和欧洲。欧洲15世纪才有活字版，比毕升的发明晚400年。

2．北宋指南针开始用于航海及传播。战国时期，我国人民已经利用磁石的指极性制成了“司南”(看图)。它是由一把光滑的磁勺和刻着方位的铜盘组成，用手转动勺子，当勺子停下来时，勺把所指的方向就是南方。北宋时，人们又不断地试验、探索、改进，终于发现钢铁在磁石上磨过以后也能带磁，而且磁性比自然磁铁稳固，根据这个发现，制成指南针。以后又学会把指南针固定在方位盘里，制成了罗盘针。这样就大大提高了指向的稳定性，至今这种形式的罗盘针仍流行于世界各国。北宋时由于对外贸易空前发展，于是指南针就作为一种准确可靠的导航仪器应用到航海业上。南宋时期，我国的海船上已普遍装有罗盘针。传播：南宋时，由阿拉伯的人传到欧洲。

3?火药在军事上的广泛使用及其传播。火药在唐末时用于军事，到宋元时期，得到了更广泛的使用。宋建立后，为抵御辽、西夏和金的进攻，宋加紧对武器的制作和研究，火药武器不断得到改进。到了南宋，则有了新的突破，出现了管形火器，叫突火枪(看图)，以巨竹为筒，内装有原始的子弹，是世界上最原始的枪炮，它的发明，大大提高了火器发射的准确率。元朝初年，出现了用铜或铁制成的大型管形火器，统称为“火铳”，里面装有铁弹丸(见图元代铜火铳)，铳尾有火眼，用以点放，已具备了近代火炮的基本构造。火药和火药武器的广泛使用，是世界兵器史上的一个划时代的进步，使人类作战方式发生了重大变革。传播：南宋时，火药传到阿拉伯。蒙古西征时，火器也传到阿拉伯。14世纪初，伊斯兰教国家攻打西班牙时，使用了火药武器。这时欧洲国家才开始接触到火药武器并加以制造。印刷术、指南针、火药和造纸术，是我国古代的四大发明，也是我国成为世界文明古国的重要标志。提问：活字印刷、指南针和火药的发明，有什么重大历史意义?

二、科学家沈括和郭守敬

1．北宋沈括创“十二气历”及著《梦溪笔谈》沈括是一位在世界科学史上占有重要地位的科学家，被英国科学史专家李约瑟博士称为“中国科学史上最奇特的人物。”(看图)他有多方面的成就，请一位同学回答，他突出的成就表现在哪两些方面?同学答：(1)他创制的“十二气历”是一种先进、合理的历法。

(二)著有《梦溪笔谈》，记叙了我国古代许多科技成就，也包括沈括自己的不少科学创见。(2)元朝郭守敬编《授时历》及主持通惠河的开凿。(板书)郭守敬是一位大天文学家，他创制了一部历法——《授时历》。该历法以365.2425日为一回归年。现代测定的回归年为365．2419日，两者相差只有26秒。目前世界通用的“格里高利历”也采用365．2425日为一年，但它于1582年才颁布，比《授时历》晚了300年，《授时历》共施行了 364年，是我国古代最精密、使用时间最长的历法。郭守敬还是一位水利专家，他领导修筑了大都到通州之间的通惠河，使运粮漕船可以驶入大都的积水潭，大大便利了交通运输。

三、农学和医学(板书)1?元朝农学家王祯的《农书》(板书)2?宋朝针炙和法医学的成就(板书)这一部分内容由学生自己阅读，需要明确：王祯是元朝著名的农学家，他的《农书》是我国第一部系统研究农学的著作。北宋针炙铜人和南宋医学著作的出现反映了宋朝医学的新发展。

四、成熟的古代建筑(板书)北宋建筑师李诫著《营造法式》(板书)北宋出现了若干部建筑学专著，其中以李诫的《营造法式》最为著名。它集中说明了我国古代建筑技术已进入成熟阶段，它是我国古代最全面，最科学的建筑手册，也是世界上最早最完备的建筑学著作。小结归纳宋元时期高度繁荣的文化，令我们感到骄傲和自豪，但我们不能因此而妄自尊大，故步自封。让我们勇于和善于汲取世界文明中一切优秀的成果，创造出更灿烂辉煌的社会主义文化。

到公元 1300年前后，元代刘瑾所著《律吕成书》已开始使用小数记数,而西方的斯台汶直到1585年才有十进小数的概念，且他的表示方法远不如中国先进

疏通经络调活气血的铁球
在我国，很早就有人利用木球、石球和核桃球进行指力的锻炼，后来，一些豪门贵族把其发展为玻璃球和玉球，并逐渐演化为实心的铁球，这些材质不同的、在指间赏玩的球逐渐形成了我国早期的健身球。由于铁球在我国源远流长的铁球文化发展过程中，起着担纲的重要作用，因而人们习惯把“健身球运动”称之为“铁球运动”。
具体来说铁球始于宋朝，起初是实心球，又称铁蛋子，既健身又防身，是武器的一种。据资料查证，在明朝嘉庆年间，由实心球改成空心球，到清朝乾隆年间开始盛行。其通过对手部穴位的刺激作用来疏通经络、调活气血的功能逐渐为人们所认识。
我国保定地区目前是中国铁球的主要生产基地。现在的铁球在沿袭了明清古老制作技术上的基础上，经过改进与革新研制而成，工艺更加精细，结构更加科学。球的材质愈加多样，表面图案也更加丰富。内部结构也日益复杂，球内有球，并装音板，两个为一副，俗称“一公一母”。拿在手中运转起来，音响各异，有高有低，清脆悦耳，既能收到调理身心之功效，还能在铁球的清脆悦耳的音响中陶冶性情。
增加远航安全的水密隔舱:
这一船舶结构大约发明于唐代，宋以后在海船中被普遍采用，部分内河船也有采用。所谓水密隔舱，就是用隔舱板把船舱分成互不相通的一个一个舱区，舱数有13个的，也有8个的。这一船舶结构是中国在造船方面的一大发明，它具有多方面的优越性。
首先，由于舱与舱之间严密分开，因此在航行中，特别是在远洋航行中，即使有一两个舱区破损进水，水也不会流到其他舱区。从船的整体来看,仍然保持有相当的浮力，不致沉没。如果进水太多，船支撑不住，只要抛弃货物，减轻载重量，也不至于很快沉入海底。如果船舶破损不严重，进水不多，只要把进水舱区里的货物搬走，就可以修复破损的地方，不会影响船舶继续航行。如果进水较严重，也可以驶到就近的口或陆地进行修补。因此，水密隔舱既提高了船舶的抗沉性能，又产加了远航的安全性能。
其次，船上分舱，货物的装卸和管理比较方便。不同的货主可以同时在个别的舱区中装货和取化，提高了装卸的效率，又便于进行管理。
另外，由于舱板跟船壳板紧密连结，起着加固船体的作用，不但增加了船舶整体的横向强度，而且取代了加设肋骨的工艺，使造船工艺简化。
由于水密舱结构具有这些优越性，受到普遍的欢迎。1974年泉州湾后渚出土的南宋海船，1976年南朝鲜新安海底发现的元代海船，1982年泉州法石发现的南宋海船，都采用水密隔舱结构形式。新安海船有8个舱区，法石海船大约也是8个舱区。
中国船舶采用的水密隔舱结构，很早就受到国外的赞赏。元代意大利施行家马可·波罗在他的《游记》中，对中国的船舶作了详细的描述。
英国的本瑟姆曾经考察过中国的船舶结构，并且对欧洲的造船工艺进行了改进，引进了中国的水密隔舱结构。公元1795，他受英国皇家海军的委托，设计并且制造了六艘新型的船只。在他所写的论文中说，他所造的船"有增加强度的隔板，它们可以保护船只，免得进水而沉没，正像现在中国人做的一样。"后来，本瑟姆夫人在为丈夫所写的传记中指出："这不是本瑟姆将军的发明，他自己曾经公开地说过，'这是今天的中国人，一如古代的中国人所实行的'。"从此，中国先进的水密隔舱结构，逐渐被欧洲乃至世界各地的造船工艺所吸取，至今仍是船舶设计中重要的结构形式。

造船业重大发明龙骨结构
中国古代船舶的龙骨结构是造船业中的一项重大发明，对世界船舶结构的发展产生深远的影响。宋代尖底海船甲板平整，船舷下削如刃，船的横断面为V形，尖底船下设置贯通首尾的龙骨，用来支撑船身，使船只更坚固，同时吃水深，抗御风浪能力十分强。欧洲船只于十九世纪初才开始采用这种龙骨结构，比中国晚了数百年

天文记时仪器水运仪象台
宋元佑三年(公元1088年)在著名科学家苏颂的倡议和领导下，一座杰出的天文记时仪器——水运仪象台，在当时的京城开封制成。水运仪象台的构思广泛吸收了以前各家仪器的优点，尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处；在机械结构方面，采用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理，把观测、演示和报时设备集中起来，组成了一个整体，成为一部自动化的天文台。
在苏颂所著的《新仪象法要》中详细介绍了水运仪象台的设计和制作情况，并附有多幅绘图。根据《新仪象法要》记载，水运仪象台是一座底为正方形、下宽上窄略有收分的木结构建筑，高大约有十二米，底宽大约有七米，共分为三大层。
上层是一个露天的平台，设有浑仪一座，用龙柱支持，下面有水槽以定水平。浑仪上面覆盖有遮蔽日晒雨淋的木板屋顶，为了便于观测，屋顶可以随意开闭，构思比较巧妙。露台到仪象台的台基有七米多高。
中层是一间没有窗户的“密室”，里面放置浑象。天球的一半隐没在“地平”之下，另一半露在“地平”的上面，靠机轮带动旋转，一昼夜转动一圈，真实地再现了星辰的起落等天象的变化。下层设有向南打开的大门，门里装置有五层木阁，木阁后面是机械传动系统。
第一层木阁又名“正衙钟鼓楼”，负责全台的标准报时。木阁设有三个小门。到了每个时辰(古代一天分做十二个时辰，一个时辰又分为时初和时正)的时初，就有一个穿红衣服的木人在左门里摇铃；每逢时正，有一个穿紫色衣服的木人在右门里敲钟；每过一刻钟，一个穿绿衣的木人在中门击鼓。
第二层木阁可以报告十二个时辰的时初、时正名称，相当于现代时钟的时针表盘。这一层的机轮边有二十四个司辰木人，手拿时辰牌，牌面依次写着子初、子正、丑初、丑正等。每逢时初，时正，司辰木人按时在木阁门前出现。
第三层木阁专刻报的时间。共有九十六个司辰木人，其中有二十四个木人报时初、时正，其余木人报刻。例如：子正：初刻、二刻、三刻；丑初：初刻、二刻、三刻，等等。)
第四层木阁报告晚上的时刻。木人可以根据四季的不同击钲报更数。
第五层木阁装置有三十八个木人，木人位置可以随着节气的变更，报告昏、晓、日出以及几更几筹等详细情况。
五层木阁里的木人能够表演出这些精彩、准确的报时动作，是靠一套复杂的机械装置“昼夜轮机”带动的。而整个机械轮系的运转依靠水的恒定流量，推动水轮做间歇运动，带动仪器转动，因而命名为“水运仪象台”。
苏颂主持创制的水运仪象台是十一世纪末我国杰出的天文仪器，也是世界上最古老的天文钟。国际上对水运仪象台的设计给予了高度的评价，认为水运仪象台为了观测上的方便，设计了活动的屋顶，这是今天天文台活动圆顶的祖先；浑象一昼夜自转一圈，不仅形象地演示了天象的变化，也是现代天文台的跟踪器械—转仪钟的祖先；水运仪象台中首创的擒纵器机构是后世钟表的关键部件，因此它又是钟表的祖先。从水运仪象台可以反映出中国古代力学知识的应用已经达到了相当高的水平
中国古代天文仪器之简仪
郭守敬于公元1276年创制的一种测量天体位置的仪器。该仪器的结构和使用上都比浑仪简单，而且除北极星附近以外，整个天空一览无余。故称简仪。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颗星星的位置值。有两个支架托着正南北方向的金属轴，支撑着整个观测装置，使这个装置保持着北高南低的形状。这是我国首先发明的赤道装置，要比欧洲人使用赤道装置早500年左右。

中国古代天文仪器之仰仪
仰仪是我国古代的一种天文观测仪器，由元朝天文学家郭守敬设计制造。
仰仪的主体是一只直径约三米的铜质半球面，好像一口仰放着的大锅，因而得名。仰仪的内部球面上，纵横交错地刻划出一些规则网格，用来量度天体的位置。在仰仪的锅口上刻有一圈水槽，用来注水校正锅口的水平，使其保持水平设置；在水槽边缘均匀地刻划出24条线，以示方向。在正南方的刻线上安置着两根十字交叉的竿子，呈正南北方向，一直延伸到仰仪的中心，把一块凿有中心小孔的小方板装在竿子的北端，并且小方板可以绕着仰仪中心旋转。仰仪是采用直接投影方法的观测仪器，非常直观、方便。例如，当太阳光透过中心小孔时，在仰仪的内部球面上就会投影出太阳的映像，观测者便可以从网格中直接读出太阳的位置了。尤其在日全食时，利用仰仪能清楚地观看日食的全过程，连同每一个时刻，日面亏损的位置、大小都能比较准确地测量出来。因此，仰仪是很受古代天文工作者喜爱的一种天文观测仪器。
苏州石刻
苏州石刻天文图是南宋淳佑七年（即公元1247年）所刻的，原图是黄裳所献。由王致远负责书文和刻碑的工作。所依据的素材主要是北宋元丰年间（公元1078至公元1085年）的观测结果。
碑石高216公分、宽108公分，碑额题“天文图”三字，故俗称“天文碑”。碑石上部是一幅圆形全天星图，星图外圈直径约91.5公分，星图本身直径约85公分。画法是按古法，以天球北极为圆心，用三个同心圆加宿度线来表示的。整个天文图共刻恒星1434颗，星图下方有两千多字的说明，概括地叙述当时所知的一些天文知识。它保存了我国在十一世纪恒星观测的部份资料，提供了古代星宿位置的重要讯息，具极高的科学研究价值。中图是用现代星座盘观测的方式参阅苏州石刻天文图制作的星图。
山东嘉祥武梁寺石刻北斗星
山东嘉祥武梁祠石刻画像北斗星图说明以北斗七星作为车子的框架，意表《天官书》所说：“斗为帝车，运于中央”。
五代吴越文穆王前元墓石刻星象图
五代吴越文穆王前元墓石刻星象图是依“盖天说”而绘制的“盖图”，它类似于现今天文观测使用的星座盘：观测者坐北朝南（因我国位处于北半球，长年见到的日月都出现于南方），仰天观星，以看起来似乎不动点（北极星附近）为盖顶，下方为南方，日月星辰将从“左”而右周期地“旋”转运行。到了汉代，出现了改进型的盖图，图中有了三大小不等的同心圆：上规、内规、下规。在上规内的星辰，一年四季不落地平，到夜晚即可看见，故上规内又称之为“恒显圈”。内规表示“天赤道”，上规和下规间的中圈其上的星宿会陆续路经头顶上空。在下规外的星辰，终年在地平以下，常隐不现，故称之为“恒隐圈”。恒显圈和恒隐圈与中圈的距离相等。这类星图以五代吴越文穆王钱元墓的石刻二十八星宿图和苏州石刻天文图为代表。五代吴越文穆王前元墓石刻星象图是公元 941 至 960年间建造，刻星象用阴纹勾刻，星和星之间用线联接，刻工细致，星象位置也相当准确。比苏州石刻天文图早了三百多年，同时，尺寸约比苏州天文图直径大一倍

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