教学设计1：先进的科学技术

第17课先进的科学技术教学目标知识与能力了解四大发明，能够说出造纸术的发明对世界文明发展作出的巨大贡献和产生的巨大影响。了解秦汉时期“医圣”张仲景和“神医”华佗在医学领域取得的杰出成就。了解我国现存最早的数学专著《九章算术》，知道秦汉时期数学领域的突出成就。过程与方法阅读课文，结合造纸术发明前后的有关图片、图表等历史资料展开自由讨论，阐明造纸术的发明对世界文明发展作出的巨大贡献。课前收集有关张仲景和华佗的故事，了解张仲景、华佗的主要医学成就及事迹。整理秦汉时期有关造纸术、医学和数学等学科技术领域的杰出成就，并制作成简单的表格。情感态度和价值观了解造纸术的发明过程，认识我国古代劳动人民的聪明才智，激发民族自豪感。通过对张仲景和华佗的事迹，学习古代科学家刻苦钻研的精神，培养学习科学的兴趣。教学重点难点重点：了解中国古代先进的科学技术，激发民族自豪感。难点：在激发学生民族自豪感的同时，使学生加深对中国历史和文化的认同感。教学过程［导入新课］请问：我们现在一般将字写在什么东西上面？这个问题是不是太简单了，对，都是书写在纸上。那么再问：在纸没有出现之间都写在什么东西上呢？在纸发明以前，我国通常用竹木简或帛做书写工具在殷商时代，我国使用的书写材料主要是龟甲和牛骨，需经特殊处理并由专门人员用刀刻写。在铜器和玉石器上也有铸刻文字的。西周时期，文字主要是铸刻在铜器上。到了春秋时代，竹木简牍盛行，并开始使用丝帛书写，《墨子》里就说到“书之竹帛，传遗世子孙”。直到东汉，竹木简牍和丝帛仍然是重要的书写材料。西汉末年，刘向校定皇家图书时，都是先写在竹简上，以便随时改动，待整理完毕，才将定本誊写在帛上。东汉的皇家藏书处东观所藏图书，就是竹简和帛两大类。竹简是把竹材锯成圆筒，再剖成竹片。书写以前，先要在火上烘干，以防止虫咬和腐烂。简有一定的长度，如2尺4寸的简是用来写经典、法律和国史的，一尺长的简是用来写信的(所以后来把信叫做“尺牍”)。简上的文字，是用笔墨书写的；要删改，就得用刀削掉(所以后世又把删改文章叫做“笔削”)。在没有竹子的地方，则用木材锯成段，再劈成片，刮削使平，成为木简。宽的叫“版”，或叫“方”。那么这些书写方式很显然不太方便，竹木简很笨重，据史书记载，秦始皇每天批阅的竹木简奏章重到1石左右(1石重120斤)，东方朔向汉武帝上一个奏章用了3000片竹简，要由两个人抬进宫去，汉武帝两个月才看完。帛又很贵，不能大量使用。随着文化的发展，需要有一种既便宜又方便的书写材料，这就推动人们从事造纸术的研究，这就加快了纸的出现，你知道纸是在什么时候出现的吗？最初的纸是怎样制造出来的呢？纸对人类文明的发展起到了什么作用呢？这个时候在其他方面还有那些成就呢？［造纸术的发明与改进］问：造纸术发明前字都写在什么东西上？学生回答：书写材料有陶器、龟甲、青铜器、竹木简或帛等。问：这些书写材料有什么特点呢？回答：竹木简太笨重，帛的价格又十分昂贵，因此这些都不利于文化的传播。引导学生看书上的材料《秦简》和《史记》中的一段话“天下之事无小大皆决于上。上至以衡石量书，日夜有呈，不中呈不得休息。”以此将一个小故事，让学生从这些材料中认识到使用这些书写材料的难处，从而认识到纸的发明就成为历史的必然。问：造纸术是怎么发明出来的呢？西汉前期，人们从“积漂絮成絮片”中得到启示，发明了纸。西汉初期，已经出现用于书写和绘图的纸1986年，考古工作者在甘肃天水放马滩发掘了14座古墓葬，其中秦墓13座，汉墓1座。这座汉墓的时代在西汉文景时期。在棺内的死者胸部，发现一幅纸质地图，残长厘米，宽厘米。纸质薄而软，因墓内积水受潮，仅存不规则碎片，出土时呈黄色，现褪变为浅灰间黄色，表面沾有污点。纸面光滑平整，用细黑线条绘制山脉、河流、道路等图形。这幅纸质地图是我国目前所知的最早的纸张实物，说明我国早在西汉初期就已发明了可以绘写的纸。引导学生看书上的小体字和插图《西汉早期麻纸》，知道是由于蚕丝的出现才逐渐产生了纸。那个时侯由于生产蚕丝需要将蚕丝煮烂，浸在水中反复锤打成丝绵，这个过程叫做“漂絮”。工匠们发现在漂絮时有一些残絮遗留在席子上形成一层薄膜，晾干后就成为一张薄薄的丝绵片，可以用于书写。后来，人们改用植物纤维为原料，通过同样的操作过程，制造出最早的纸。问：毕竟来说，蚕丝是有限的，为了使纸张得到普及，你觉得应该怎样去做？回答：这个时侯，东汉时期的蔡伦，在总结前人造纸经验的基础上，用树皮、麻头、破布和旧鱼网等做造纸原料，扩大了原料来源，降低了造纸的成本，同时又提高了纸的产量和质量。问：那么为什么蔡伦改进的纸又被称为“蔡侯纸”呢？回答：因为蔡伦曾经受封为龙亭侯，因此人们为了纪念他的功绩，将他改进的纸称为“蔡侯纸”。公元3－4世纪，纸的使用在我国就已经相当普遍。请同学们看书上的《造纸术外传时间表》，问：中国造纸术的发明对人类文化发展有什么贡献？回答：在我国的造纸术外传之前，世界各国使用的书写材料有的笨重，有的很脆，有的又很贵，不适于大量使用。中国的造纸术逐渐传播到世界各地后，促进了文化的交流和教育的普及，深刻地影响了世界文明的发展进程。正是由于纸的出现，我国的一些重大科学技术成就得以以文字的形式保存下来，让我们后人了解到当时我国在世界上的先进地位和突出成就。同学们，我们现在生病了会怎么去做呢？对，就是去看医生。那么医生怎样来治病救人的呢，他们有什么理论和治病原则没有呢？［“医圣”张仲景和“神医”华佗］问：张仲景是什么时期的人？回答：东汉时期杰出的医学家。问：张仲景对我国医学作出了什么贡献？回答：张仲景著有《伤寒杂病论》。张仲景和《伤寒论》张仲景(约150—219)，名机，南阳郡涅阳(今河南南阳市西南)人，是一位在医学上有卓越贡献的医学家。曾任长沙太守。他写了医学名著《伤寒杂病论》16卷。这部书经晋代名医王叔和整理，分成《伤寒论》和《金匮要略》两部。《伤寒论》22篇，是在以往医学著作基础上的进一步发展，它的贡献主要是辨症施治。辨症指辨明症状，先分析是阳症(抗病力强，病势亢奋的病症)还是阴症(抗病力强，病势虚衰的病症)，再由阴阳辨明表里，辨明虚实，再辨明寒热。这就是中医诊断学上著名的“八纲”。施治指辨症以后进行的治疗。张仲景用汗(用发汗的方法排病)、吐(用催吐的方法排病)、下(用下泄的方法排病)、和(用和解的方法去病毒)来概括各种症状的治法，发挥了祖国医学“辩证论治”的传统，奠定了中医治疗学的基础。《金匮要略》25篇，论述了内、外、妇、产各科的四十多种疾病，记载了二百六十多个药方。书里论述了疾病发生的各种原因，主张早期防治。《伤寒杂病论》共收300多个药方，现在常用的人工呼吸等急救方法也最早见于这部书。后来传到朝鲜、日本、越南等国家，对传入地区的医学发展起到了推动作用。问：那么，我们后世尊称他为什么？为什么？回答：张仲景在《伤寒杂病论》一书中全面阐述了中医理论和治病原则，奠定了中医治疗学的基础，因此被后世尊称为“医圣”。请同学们看书上插图《河南南阳医圣祠》以及《张仲景医学著作书影》，让他们了解到纸的出现大大方便了各种知识的交流和传播。问：同学们，我们大多都看过《三国演义》，其中“桃园三结义”的关羽（关云长）受伤之后，是谁来给他治病的，采取的是什么方法呢？回答：华佗为他“刮骨疗伤”。问：那么华佗在医学上究竟有那些成就呢？请同学们看书并回答：华佗擅长针灸和外科手术。他为关云长“刮骨疗伤”用的就是外科手术。后来他为了减轻病人的痛苦，研制成全身麻醉药剂“麻沸散”，并在给患者服用麻沸散后成功实施了开腹手术，这是世界医学史上的创举。问：华佗被人尊称为什么？为什么？回答：被人们誉为“神医”，因为他医术高明，具有救死扶伤的精神。华佗华佗(145—208)，又名(古敷字)，字元化，沛国谯(今安徽亳州)人。他是个民间医生，一生不愿做官，不愿追求名利富贵。朝廷征召他做官，地方举他当孝廉(汉朝选拔统治人才的科目之一，举为孝廉的人，往往被任命为“郎”官)，他都拒绝了。他擅长内、外、妇、儿、针灸各科，尤精外科。创有称为“五禽戏”的保健体操。行医的足迹遍及今天的江苏、山东、河南、安徽的部分地区，治愈的病人很多。由于他医术高明和具有救死扶伤的精神，人们赞扬他为“神医”。建安十三年(208年)为曹操所害。麻沸散麻沸散是华佗创制的用于外科手术的麻醉药。《后汉书·华佗传》载：“若疾发结于内，针药所不能及者，乃令先以酒服麻沸散，既醉无所觉，因刳(ｋū，剖开)破腹背，抽割积聚(肿块)。”华佗所创麻沸散的处方后来失传。传说系由曼陀罗花(也叫洋金花、风茄花)1斤、生草乌、香白芷、当归、川芎各4钱，南天星1钱，共6味药组成；另一说由羊踯躅3钱、茉莉花根1钱、当归3两、菖蒲3分组成。据后人考证，这些都不是华佗的原始处方。五禽戏和《马王堆出土的导引图》我国劳动人民很早就认识到运动保健的重要性，并创造了一套以呼吸运动与躯体运动相结合的医疗体育方法。早在春秋战国时，以呼吸运动为主的“导引”方法已相当普遍。到了汉代，导引疗法又得到进一步发展。1973年在长沙马王堆3号西汉墓中就出土了绘有各种运动姿势的帛画导引图四十多幅。华佗吸收前人的成就，加上自己的研究成果，创造了一套“五禽之戏”，即摹仿虎、鹿、熊、猿、鸟等5种禽兽动作姿态的保健体操。据说其弟子吴普每天做五禽戏，常年不断，“年九十余，耳目聪明，齿牙完坚”(《后汉书·华佗列传》)。我们在前面也知道了，由于纸的出现，大大方便了教育，促进了文化的传播和发展。这个时候数学就首当其冲。［九章算术］问：《九章算术》之前，我国在数学上有那些成就？回答：秦及先秦有《算数书》，西汉在研究这些成果后出现了《周髀算经》，率先提出了几何学中勾股定理的一个特例，就是“勾三股四玄五”，这比西方早了约500多年。同时汉代还出现了“游珠算盘”，具备了珠算的雏形，这是当时世界上最先进的计算工具。（引导学生看《游珠算板复原模型》，让学生切实感受到当时人们的思想和水准）问：那么这个时候出现的《九章算术》又取得了什么成就呢？《九章算术》《九章算术》是我国古代一部数学专著。它是通过多人之手，经过长时间的修改删补，到东汉时期才逐渐形成定本。现在流传的是刘徽注释本，原本早已失传。全书分为九章，其中：①“方田”，主要是面积的量法和分数算法；②“粟米”，主要为粮食交易计算法；③“衰分”，主要为分配比例的算法；④“少广”，主要为政府组织粮食运输、平均负担的计算法；⑦“盈不足”，主要为盈亏问题的解法和用同类计算方法解算其他类型算术题；⑧“方程”，主要为联立一次方程组解法和正负数；⑨“勾股”，主要为勾股定理的应用和测量问题的解法。全书汇集了246个应用题及其解算方法，系统总结了先秦到东汉初期的数学成就。书中的分数解算方法、联立一次方程解法、负数等，是当时居于世界先进地位的成果。问：我国的《九章算术》在世界上有什么地位？回答：这本书总结了周秦到汉代的数学成就，记载了与生产实践密切相关的田亩面积和谷仓容积的计算方法，还总结出负数运算、一元二次方程解法等当时世界上最先进的数学运算方法。它的出现标志着以计算为中心的中国古代数学体系的形成。唐宋时被列为国家规定的数学教科书，隋唐时传入朝鲜、日本，现已被译成日、俄、德、法等多种文字。这是我国古代流传下来的最早的一部数学专著，其中的许多成果处于当时世界的领先地位，它奠定了中国古代数学的基础。请同学们念材料阅读李约瑟所说的一句话，证实《九章算术》在世界上的地位。《九章算术》是数学知识的光辉的集成，它支配着中国计算人员一千多年的实践……土地的丈量、谷仓容积、堤坝和河渠的修建、税收、兑换率——这些似乎都是重要的实际问题。“为数学”而数学的场合极少。这并不意味着中国计算人员对真理不感兴趣，但他们感兴趣的不是希腊人所追求的那种抽象的、系统化的学院式的真理。——李约瑟：《中国科学技术史》“它们改变了世界上事物的全部面貌和状态，又从而产生了无数的变化；看来没有一个帝国，没有一个宗教，没有一个显赫人物，对人类事业曾经比这些机械的发现施展过更大的威力和影响。”——英国科学家弗兰西斯·培根其实在这个时候的科学技术成就还很多，比如还有张衡发明的地动仪等。张衡是东汉时期伟大的科学家，最主要的成就是制造地动仪。地动仪的关键部件是中间那根垂直竖立的都柱，它上粗下细，重心高，支面小，重心不稳，只要有一点微弱的震动就会倾斜。遇到哪个方向发生地震，地壳震动，地震波传到地动仪，由于惯性的作用，都柱就朝哪个方向倾倒，触动杠杆，与杠杆相连的龙嘴就会张开，嘴里的小铜球也就落在下面的蛤蟆嘴里。这就是利用物体的惯性来拾取大地震动波进行远距离测量的原理。张衡发明的这台地动仪制造于公元132年，是世界上公认的最早测定地震方位的仪器。它比古波斯的类似仪器早一千二百多年，比欧洲最早的地动仪早一千七百多年，充分显示了我国古代地震学的先进水平。张衡张衡(78—139)字平子，南阳西鄂(今河南南阳北)人。少年时好学，17岁离开家乡去关中一带游历，又到洛阳学习五六年。后来，他回到家乡专心研究学问，写成了著名的文学作品《二京赋》。他逐渐又从文学创作转向哲学、天文、历法、数学等方面的研究。33岁那年，他被召到洛阳做起草文书的郎中，几年以后升任太史令。他进一步钻研天文、历法，精心观测日月星辰的运动规律。后来，他又注意研究地震。公元132年，设计制造出可以测定发生地震方位的地动仪。他还上书反对当时盛行的谶纬迷信，指责提倡谶纬迷信的人是为了升官发财，主张把谶纬迷信一律查禁。此外，他在史学、数学、地理、机械