1 “发明和发现的国度”

1 “发明和发现的国度”
一、教学目标
二、教材分析和教学建议
1.知识结构
2.教材分析与建议
课时安排
2课时。

重点
古代中国的伟大科技成就。

难点
古代中国伟大科技发明发现的方法与精神；造成近代中国科技落后深刻的社会原因。

教材内容分析与建议
本课教材主要从七个方面向学生介绍了古代中国几千年的科技成就：一，四大发明；二，数学成就；三，天文学成就；四，农学成就；五，医学成就；六，建筑成就；七，造船与航海。

这些成就一方面展示了古代中国人民的勤劳智慧以及对世界文明发展作出的巨大贡献，另一方面也提出了一个重大问题引起学生的思考，即造成中国科技在近代落后的原因是什么和当代中国应如何迅速发展科技振兴民族。

由于本课内容涉及的学科领域及其层面较为广泛，建议在教学时应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视资料进行教学演示，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。

本课引言部分依据建构主义教学理论，从学生的旧知和已知领域出发，引导学生的学习向未知的新领域进发，以最终达到在新知与旧知基础上的知识结构重组。

教师在教学中应深入领会这一教学导入方法的科学性，在日常教学中有创新性的发展与突破。

引言最后引用了罗伯特·K·G·坦普尔在《中国：发明与发现的国度──中国科学技术史精华》一书中对古代中国的赞颂语，高度概括中国古代科技成就及意义，从而极大地鼓起学生的求知欲望和民族自豪情绪。

建议教师在教学中充分注意到这一点，设计两个问题：一，古代中国的四大发明是什么？除此之外，你还知道哪些发明和古代科学家？二，西方学者为什么称中国是“发明和发现的国度”？教师在导入时，应充分注意用自己充沛的情绪和情感去感染和激发学生的情绪及学习热情。

第一目“走向世界的四大发明”，教材以简洁的语言和形象的实物图片，介绍了古代中国的四大发明及其传入欧洲，重点阐述了四大发明对推动欧洲社会的进步进而推动世界发生巨变的深
远影响。

本目内容共分三个层次：一，古代中国的四大发明是造纸术、指南针、火药、印刷术；二，四大发明先后传入欧洲；三，四大发明对欧洲历史发展乃至世界历史发展的重大意义。

由于四大发明是本课的重要概念，建议教师在本目教学中首先增加有关四大发明产生和外传的基本内容，充分利用学生的旧知结构，并采用实观教学的手段，引导学生的思考从感性了解走
向理性思考。

造纸术的发明和改进是在两汉时期，火药应用于军事始于唐末，指南针和活字印刷术出现于北宋时期。

这些凝聚着古代中国人民无穷智慧的发明和发现，先后经陆上和海上丝绸之路传播到东亚、东南亚、西亚、非洲和欧洲，极大地促进这些地区生产力的发展。

尤其是传播到欧洲后，与其内在经济结构的深刻变化结合起来，西欧各国实现了从封建社会形态到资本主义社会形态的飞跃。

西欧的发展遥遥领先于世界，从而奠定了它在近代世界史的中心地位，成为世界文明发展
的火车头。

由于16～18世纪西欧社会性质的根本性变化是说明四大发明重大影响的关键性因素，因此建议教师在教学中适当介绍这一时期西欧手工工场时期社会发展的基本内容，以帮助学生在掌握
较丰富的新知基础上顺利实现知识结构的重组。

教学建议，从本目“学思之窗”提出的两个问题入手，调动学生的学习积极性，在教师和学生的共同参与下，将四大发明和西欧16～18世纪巨变的相关知识再现和补充进来，然后用历史比较的方法思考四大发明在中国和西欧发展命运不同的原因。

第二目“十进位值制和割圆术”。

本目是对古代中国数学发展史上两个突出成就──十进位
值制记数法和圆周率计算的介绍。

教材首先明确了数学在自然科学中的地位。

这一观点深刻体现自然科学自身的体系性特征及其发展的基本规律，这就潜在提供了一个探讨近代中国科技发展停滞不前原因的基础观点。

建议教师在教学时应适当加以介绍，以引起学生的重视和理解。

教材在介绍两大突出数学成就时，其基本思路是：该成就在数学发展过程中的地位──发现或发明的过程和方法──横向比较该成就的先进性。

对十进位值制记数法，教材着重介绍了该项数学成就产生的思辨过程及其数学价值。

十进位值制记数法的产生缘于人们对自然数认识的扩大和实际需要，体现了数学发展与人类思维发展、人类生活需要之间的因果关系，揭示了数学作为一门思维科学的本质特征。

马克思称颂十进位值制记数法是“人类最美妙的发明之一”，正是对这一数学方法内在的特点及在数学王国中地位的精当概括。

而中国先民正是这一“最美妙发明”的最早发明人，早在商代的中国先民就已使用这一记数方法，甲骨文和金文中的自然数数字，《国语》中的叙述都是这一发明的最好记录。

对圆周率计算这一数学问题，教材则主要从圆周率计算的演进历史和割圆术成果两个方面来介绍。

古代中国数学界一直重视对圆周率的求算，从西汉初成书的《周髀算经》中的“古率”到五世纪的祖冲之演算出“约率”和“密率”，历时七八百年的不懈努力，方取得了领先世界一千余年的伟大成就。

这其中，深刻体现锲而不舍地追求真理的科学精神。

建议教师在教学中能把握住这一点，适时而自然地引导学生去感受、去领悟。

通过割圆术具体方法的详细介绍，主要是为了从中导出这一数学方法中所蕴含的科学思想，即微积分思想萌芽和辩证思维。

对本目内容的教学，建议教师在充分利用教材所提供的图像资料基础上，调动学生动手参与的积极性，从而切身体会数学王国的奇妙和理解数学进步带给人类在思维发展和社会进步两方面的福祉，进一步加强学生对数学课学习的理性认识。

第三目“赤道坐标和浑仪”。

本目主要介绍古代中国在天文学方面的两大突出成果──赤道
坐标和天文观测工具的发明。

本目教学必须结合地理学科中的相关知识进行教学，建议教师在教学中适当补充古代中国的宇宙结构学说，或引导学生通过图书馆、网络查阅等手段获取这些知识，以帮助学生理解古代天文学成就产生的基本方法和路径。

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”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。

关于赤道坐标，教材主要解释了这一坐标体系建立的基本内容，突出中国是最早使用赤道坐标的国家，并用历史比较的方法和现代天文学的认定来肯定其天文观测的科学价值。

而《石氏星表》就是依据赤道坐标观测和记录恒星的科学结果，从而确立古代中国在星象观测方面的领先地位。

同样，浑仪也是依据赤道坐标而制作的观测仪器，它经过元代科学家郭守敬的进一步革新，成为在望远镜发明以前世界上最先进的天文观测工具。

教学建议，本目导入方式有二，一是利用“学思之窗”中的问题，通过师生问答的方式进入天文学内容的学习；二是借助于“资料回放”激趣、激疑，以求证的方式进入本目学习。

第四目“人工选择和杂交育种”。

中国是一个古老的农业大国，农业和畜牧业的发展是一切农业文明演进的物质基础，因此教材充分注意到了中国古代科技发展的农业国特色，着重介绍了中国古代农业技术发展的两大突出成就──人工选择和杂交育种。

本目内容的学习涉及到生物学科的某些知识，由于教学安排的差异，建议教师根据具体教学的实际需要，适当补充相关学科内容，也可利用初中生物教材的知识对本目的一些生物学方面的
基本概念作必要的理解。

本目介绍了混合选择法和人工杂交育种在古代中国的运用情况，并由此引出两部中国古代重要的农学著作──《胜之书》和《齐民要术》，交代了中国古代对于农业生产技术进行系统总结的突出成就。

教材就是以这两部农学著作中的典型材料，来说明和阐释两大农业技术在中国发展、
运用及其在世界生物学技术发展史上的地位。

教学建议适当采用当代中国水稻杂交育种及袁隆平的事例，来帮助学生加深对本目学习内容的印象，并形成科学发展必须造福于人类的正确的科学发展观。

第五目“《黄帝内经》和针灸疗法”。

本目以传统中医学的奠基之作──《黄帝内经》和传统中医治疗的独特方法──针灸疗法为范例，从最基础、最具特色的角度介绍古代中国医学的发
展成就。

《黄帝内经》这一概念应是本目教学的中心。

教材对《黄帝内经》的介绍，摒弃大量芜杂不经的内容，从中撷取三个最基本、最独特也是运用最广泛的医学成就来反映传统中医学的本质面貌。

这三项成就就是：经络学说、四诊法和针灸疗法。

教学建议，可以安排学生到本地中医院进行社会考察，向老中医请教关于传统中医学的基本知识，并了解在当今传统中医的发展趋向，使学生逐步形成在宏大的历史视野中观察具体历史现
象的思维方式和认识能力。

教学中还应充分注意发挥“历史纵横”、“学思之窗”、“清代复制和针灸铜人图”和“针灸甲乙经影图”等所补充史料的作用，也可组织学生进行适当的网络搜寻和学习。

第六目“辽代应县木塔”。

本目图文并用，主要从两个方面介绍中国古代建筑成就：古代中
国建筑特色和突出的建筑典范。

古代中国建筑不同于西方建筑之处，主要表现在建筑取材、构思、造型三方面。

有人曾说过，建筑是凝固的诗、具象的文化。

古代中国建筑风格充分反映了中国传统文化的特质，建议教师在教学中能充分注意从这一角度进行对学生启发和引导，以进一步拓展教学的文化深度和厚度。

教材在介绍古代中国建筑奇观时，采用了详略结合的手法，将万里长城、赵州桥、北京故宫及明清陵寝这些广为人知的伟大建筑一笔带过，而用浓墨重彩着重描述山西应县辽代木塔。

因此本目教学的重点应当放在对辽代应县木塔的教学上。

对应县辽代木塔的教学，建议教师从以下几个方面开展：一、辽代应县木塔在建筑方面的价值（这些可以通过阅读应县木塔平面图、剖面图及解说文字来做到）；二、结合佛教在中国传播的历史来分析木塔建筑所反映的契丹民族的社会演变；三、结合古代中国民族融合的相关内容，帮助学生从民族团结的角度认识木塔的历史价值，进一步增强文物保护的意识。

契丹族原无佛教信仰，唐末，耶律阿保机统一各部，扩大经略，即有意吸收内地文化，以收揽汉人。

据说公元902年，辽太祖阿保机始置龙化州（西拉木伦河上流今内蒙古自治区翁牛特旗以西地方），即已有辽境第一佛寺──开教寺的创建。

到了927年，攻陷信奉佛教的女真族渤海部，迁徙当地的僧人崇文等五十人到当时都城西楼（后称上京临潢府，今内蒙古自治区林东），特建天雄寺安置他们，宣传佛教。

帝室常前往佛寺礼拜，并举行祈愿、追荐、饭僧等佛事，这样，佛教的信仰就逐渐流行于宫廷贵族之间。

到了太宗会同元年（937），取得了燕云十六州（今河北、山西北部），这一带地方原来佛教盛行，更促进了辽代佛教的发展，而王朝利用佛教的政策亦更加显著。

其后诸帝，都对佛教特加保护，在圣宗、兴宗、道宗三朝（983—1100）中间，辽
代佛教遂臻于极盛。

本课介绍的木塔建于公元1056年（辽清宁二年），位于山西省应县佛宫寺内，平面八角形，共九层，塔高67.31米，底层直径30.27米。

为中国现存最大最高的多层木结构建筑，也是世界
现存最高的古代木结构建筑。

塔的外观为五层六檐，内设九层，第二层以上各层平座内均为暗层。

塔身为楼阁式，立在一个分为上下两层的砌石台基上。

塔身明暗各层都有内外两圈柱子，所有的柱子用梁枋连接成筒形的框架。

塔的每层由平座、柱、门拱和屋檐组成，攒尖的塔顶，配以各层屋檐、平座和回廊。

为避免各层重复韵律所产生的单调感，各层檐下门拱造型各异，丰富多彩，共计60多种。

每层都安置有泥塑佛像，底层的释迦牟尼坐像高达11米，至今保存完好。

九百多年来，应县木塔经历了地震十余次而毫无损坏，反映出中国木结构建筑技术的水准。

第七目“郑和宝船和牵星术”。

本目以郑和下西洋为结点，将古代中国造船术的发展和航海定位的牵星术组成一个有机的知识结体，介绍给广大学生。

本目纵向介绍了古代中国造船技术的产生和发展，起自旧石器时代，中历殷商、春秋、隋、宋元诸朝，终于明代郑和宝船的建造。

建议教师在此处适当增加这些历史时期与造船技术发展相关的史实知识，帮助学生理解，形成鲜活的历史场景，并把握政治、经济与文化科技发展之间的辩证关系。

也可指导学生上网查阅相关资料，激活学生的学习内驱力。

牵星术和指南针是古代航海技术中最为重要的基础技术。

本目以郑和下西洋为切入口，介绍航海中的定位技术──牵星术，对第一目介绍的四大发明中的指南针作了一个呼应和重要补充。

因此，建议教师在教学中可以在这一方面设置悬疑，使整个教学结构更显完整、知识的内在联系
更为紧密。

牵星术是当时世界上利用天文导航的先进技术，建议教师联系地理学科的天文基础知识，指导学生查找相关资料，动手制作牵星板，在具体生动的活动中获得知识的快乐体验。

并指导学生同时搜寻稍后时期西欧哥伦布、达伽马航海的相关资料，从中获得西欧航海的定位方法，与郑和航海的定位术作一比较。

这样既为牵星术的世界水平作了定位，也为讨论近代中国科技落后的原
因作了一个辅垫。

三、教学设计与案例
1.教学设计
由于本课内容涉及的知识面极广、跨越的历史时期颇多，因而教师在教学中切不可因循旧法而使课堂教学零碎杂乱，应该以培养学生的科学精神与科学方法为旨归，让学生在深切的知识体
会中获得深刻的思想体悟。

采用传统的课堂教学方法的教师在教学中，建议充分挖掘教材中的可实验性材料，在注意教学内容体系、知识结构完整和教学流畅的基础上，适当留给学生以自己动手的时间和空间，将相关学科的知识在学生的动手中糅合成有用的实用的知识模块，有利于学生逐步培养科学精神与科
学方法。

建议有条件的学校，在教学中采用探究性活动学习的方法，在事先动员和组织学生的基础上，将第一课时定位为教材基本内容学习及相关知识领域拓展，第二课时定位为主题讨论与探究。

事先充分的动员和精心的组织工作是确保整个教学活动顺利进行的基本条件。

因此，教师应依据学生的心理特点和知识能力状况安排活动的开展，让每一个学生都能以较大的热情投入到学
习活动中去。

第一课时以学生汇报和交流其课外学习的知识成果和思想感悟为主要内容，教师以主持人的方式介入或以质询、咨询的方式介入，引导学生的活动、启发学生的思考维向。

在第一课时学习的基础之上，教师可以相机提出一系列问题要求学生来解答，最后教师将古代中国科技的辉煌与近代中国科技的黯淡作一比较，提出第二课时的讨论主题：是什么让中国的科学技术在近代落后了？在古代中国科技发展和近代西方科技发展中我们得到哪些启示？然后布置学生依据自己已有的材料、兴趣、观点、能力等自由结合成几个小组，这些小组在课后依据自己的观点倾向整理和补充相应的材料，拟成发言稿，以备第二课时开展讨论。

第二课时，学生围绕主题进行讨论。

讨论可参照辩论赛形式进行，先后开展小组观点陈述、相互攻辩、自由辩论、总结陈述四个阶段。

教师可以主持人身份或评讲人身份介入课堂，起到点拨、引领方向的作用。

最后，可要求各组将本组的所有发言整理成文，打印分发给全体同学，作
为课后继续进行深入讨论的材料和依据。

2.教学案例
案例一探究性活动学习方案
（一）目标设定
1.从感性与理性结合上，了解中国古代科学文化的发展线索和中国古代科学技术文化上的重大事件，增强民族自豪感；同时，从近代落后的事实和原因思考中，激发学生“为中华之崛起而
读书”的意识。

2.引进“研究性学习”方法，采取“长作业”、编印《中国古代科学文化例选》等的形式，阅读有关中国古代科学文化的主要资料、典籍，使信息素养、问题意识、文言阅读、运用多学科知识解释科学现象、有条理的进行说明事理等能力获得训练。

（二）教学活动组织
学习内容组织：
1.依据本课教学内容，可以从以下自选一项：
①中国古代科学发明实例（实物、技术、原理、现象）（每人一项，班级内不能重复）
②中国古代科学家与科学著述（生平事迹、著述内容与体例、科学史上地位、影响）（每
人一项，不能重复）
③中国古代科学技术发展大事年表（时间、地点、出处）（每人负责一个朝代，不能遗漏）
④中外科学技术交流的事例（时间、内容）（每人1～2项，有中外印证）
2.成果形式：
①中国古代科学发明实例──题目、原文、现代科学观点的原理说明。

②中国古代科学家与科学著述──传记、著作题解、著作或传记选段介绍。

③中国古代科学技术发展大事年表──对相应时期科学发展述评。

④中外科学技术交流的事例──从历史角度的述评。

以上成果形式均应制作成相应课件，用于课堂交流。

操作步骤设计：
1.操作过程
①从教材或资料中（历史教材；科普读物；辞书、科技著作、网络等）找到线索；
②依据线索，找到有关的原始记载，摘录并作好翻译，同时进行复述或改写；
③用自己所学过的相关学科知识，对这一事物的有关原理等作出分析解释；或整理翻译；
④按照要求整理成文，用统一格式进行“电子化处理”后打印装订。

⑤对作业作综合评价：参照我校“研究性学习课程的评价方案”。

2.保障措施
①统一动员：印发“导引”，自寻方向和课题，一周内初报。

②活动机制：采取“主题协作组”的形式。

③教师介入：不设“指导教师”，让学生根据需要主动上门求教。

（三）教学程序安排
1.寻找线索，确定方向──以收到“预研究”报告结束。

2.找到凭证，初步整理──以填妥“开题报告”开始，以收到“中期报告”为标志结束。

3.整理成文，交流评价──以学生交出“研究报告”为标志，课堂交流，共同参与。

4.从学生的“研究成果报告”找出较好的内容，编成《中国古代科学文化例选》小册子。

印
发全体学生。

案例二在介绍“四大发明”时，用实物投影、电脑、幻灯打出四张图片。

图片1：西汉的纸和东汉蔡伦改进造纸术：
早在西汉时期，中国人就制造出了纸。

近年出土了这张西汉时代的纸绘地图，充分证明了这一点。

至东汉时，宦官蔡伦改进了造纸术，使植物纤维纸逐渐取代竹木简成为古代中国的主要书写材料。

后传入欧洲，结束了羊皮纸和小牛皮纸的时代，有力地推动了欧洲文化的发展。

图片2：汉代的司南模型和北宋的指南针模型：
战国时期中国人就已经知道了磁性指南的特征。

汉代就制作出了实际可用的司南，至北宋时即制作了用于航海的指南针，并在南宋时期制作了更为方便和精确的罗盘针，大量使用于当时的海上商船。

后经阿拉伯人传入西欧，为西欧开辟新航路、进行殖民扩张提供了条件。

不过在茫茫大海上，仅仅知道了方向还是不够的，还必须知道自己船只所处的位置，才能确定自己的航线。

那么，海上定位这个问题，咱们智慧的先人是如何解决的呢？请大家课后注意一
下本课的最后一项学习内容。

图片3：绘制宋代的突火枪、突火箭和元代火药铳实物图。

中国古代的练丹家最早发明了火药，到唐代末年战争频仍，火药开始应用于军事。

宋元时期各民族政权之间战争不断发生，火药在军事上的应用更为广泛，技术也得到进一步发展。

火药传至欧洲后，经欧洲人的进一步改进，使得冷兵器时代首先在欧洲结束了。

先进的西方火药不仅使欧洲封建贵族走向衰落，而且成了西欧资产阶级开拓殖民地的有力武器。

然而火药武器在中国却没有得到高度重视，其技术一直没有得到重大改进，直到鸦片战争中国的冷兵器被西方的热兵器
所打败。

图片4：唐代雕版印刷品《金刚经》卷子和毕升活字版模型
隋唐时期中国即盛行雕版印刷，《金刚经》卷子是唐代雕版印品中的精美之作。

到北宋年间，雕版工毕升发明了活字印刷术，极大推进了中国的文化事业发展。

后来传播到东亚、西亚、欧洲。