从四大发明看中国古代科技

关键词 四大发明，古代科技，发明权，名称，传播效果
中图分类号 G63 文献标识码 B 文章编号 0457-6241（2016）23-0040-06
【设计思路】三年前，在学习《古代中国的发明和发现》时，一位同学突然在课堂上问了一个问题：“为什么是四大发明而不是三大发明呢？”同学们哄堂大笑！这位同学涨红了脸“辩解”道：“又不是我说的三大发明，是马克思说的！”是啊！教材中明确写道，马克思说：火药、罗盘针、印刷术——这是预兆资产阶级社会到来的三项伟大发明。这一插曲引发了同学们课堂上热烈的讨论和课后不懈的追问：“三大发明”是在怎样的历史背景下提出来的？马克思最初提出“三大发明”是为了印证中国古代科技的发达吗？“三大发明”是怎样演化为“四大发明”的？为什么中国的“四大发明”由外国人命名呢？为什么“四大发明”墙内开花墙外香呢？为什么“四大发明”没能催生出中国的近代科技呢？我们今天又该如何看待“四大发明”呢？
三年后，再上“四大发明”一课，给了我一次弥补缺憾、了却心愿的机会。我觉得，不能仅仅满足于将已经固化的“四大发明”的基础知识塞进学生的脑子里，而应当在课程标准的指导下，打破教材的束缚，引导学生开动脑筋，深入思考，以学定教，顺学而导。
《高中历史课程标准》对“四大发明”这一历史主题的学习要求是：“概述古代中国的科技成就，认识中国科技发明对世界文明发展的贡献。”①必修Ⅲ模块目标的相关要求是：在人类的思想文化由低级向高级发展的过程中，理解“不同特色的思想文化相互碰撞、相互交融，共同发展”。②课程总目标的相关要求是：“进一步树立崇尚科学精神，坚定求真、求实和创新的科学态度。”“认识人类社会发展的统一性和多样性，理解和尊重世界各地区、各国、各民族的文化传统，汲取人类创造的优秀文明成果，进一步形成开放的世界意识。”③
高二学生在初中已学过相关内容，而且从小接受爱国主义、民族精神的熏陶，对“四大发明”耳熟能详，并引以为骄傲和自豪。但“熟知未必深解”，而且肤浅甚至错误的“熟知”还有可能画地为牢，影响科学精神和世界意识的培养。
“科学史之父”萨顿指出：“科学不仅是改变物质世界最强大的力量，而且是改变精神世界最强大的力量。”因此，科学史“就是人类思想和文明史”。④科学史内容的教学既不能像以往那样只要求学生简单地背诵知识点，又不能过度专业化，把它上成科学课。而应当基于“科学”，高于“科学”，把“科学”作为特定载体，置于社会大环境中，引导学生了解与科学发展相关的社会背景，思考科学发展的深远意义，理解科学技术的发展如何推动社会变革，以及这些变革又如何影响人类社会的发展，从而在教学中体现出“历史味”。我们学习“四大发明”，一是要以实事求是的态度对待科学，既不虚骄自大，也不妄自菲薄；二是要把科技放在特定的时代背景和社会制度中去考察；三是要以开放的心态，学习世界一切优秀的文化；四是要注重史料实证，逻辑推理。
【过程设计】导入：今天是3月24日，1995年3月24日晚8时55分，中国人民的老朋友李约瑟博士在英国剑桥大学的家中逝世，享年95岁。
李约瑟原来从事胚胎学与生物化学研究，后半生致力于中国科学与文明的探索，成为世界知名的中国科学技术史专家。他的鸿篇巨制《中国科学技术史》以及他在国际学术界的活动，为世界了解中国古代科技成就及其对整个人类文明的影响，做出了不可磨灭的贡献。正如法拉在《四千年科学史》一书中所说：“多亏了李约瑟，20多项以往声称是欧洲的发明被证明中国拥有优先权。”①英国著名历史学家汤因比评论道：“李约瑟著作的实际影响，正如他的学术价值一样巨大，这是比外交承认更高层次的西方人的‘承认举动。”②
【设计意图】李约瑟以其大半生的工作使全球的学术界对中国古代的科技成就有了较为清楚的了解，在东西方两大文明之间架起了一座桥梁。研究四大发明，“李约瑟”已经成为一个永远无法绕过、永远不能忘记的名字。上课当天正值李约瑟忌辰——3月24日，通过“历史上的今天”，以李约瑟来导入新课，自然流畅，直奔主题。（用“历史上的今天”导入新课毕竟有比较大的局限，难以复制。日常上课用“司南”导入，也是一个不错的选择。）
故事1：活字印刷术是韩国发明的吗？
材料1：2001年6月，联合国教科文组织终于认定，在韩国清州发现的《白云和尚抄录佛祖直指心体要节》（印刷于1377年）为世界最古老的金属活字印刷品。2005年9月，由韩国政府资助，联合国教科文组织在清州为《白云和尚抄录佛祖直指心体要节》举行了大型纪念活动。
——江晓原：《技术与发明》
问题设计1-1：怎样证明活字印刷術的发明权仍属中国？
【学生回答，教师小结】根据宋代著名科学家沈括的《梦溪笔谈》记载：北宋平民发明家毕昇总结了历代雕版印刷丰富的实践经验，经过反复试验，在宋仁宗庆历年间（公元1041～1048年）制成了胶泥活字，实行排版印刷，完成了印刷史上一项重大的革命。《白云和尚抄录佛祖直指心体要节》的印刷，晚于毕昇发明活字印刷术300余年，就算朝鲜首先使用了金属活字，那也只是在毕昇活字印刷术的基础上所做的技术性改进或发展，这和“发明活字印刷术”不可同日而语。③中国人在雕版印刷术和活字印刷术上的发明权都是不可动摇的，韩国充其量只是夺得“铜活字印刷术”的发明权而已！
【设计意图】史料实证是指对获取的史料进行辨析，并运用可信史料努力重现历史真实的态度与方法。本设计意在让学生摆脱空洞苍白的说理和义愤填膺的争论，引导学生学会运用“文献典籍”“出土文物”等史料论证观点，初步了解求真求实的基本方法。毕竟，求真求实是历史研究的底线，历史教学必须最大限度地接近历史真实。
【过渡】除了外部的争夺，“四大发明”本身是否也存在瑕疵呢？
故事2：司南能指南吗？
材料2：1952年，当时的中国科学院院长郭沫若为访问苏联准备礼物时，请中国科学院物理研究所制作一具司南，谁知用天然磁石制作的司南却无论如何无法指南。主要原因是，即使将磁石加工得极为光滑，并且将地盘的材质从木质换成青铜，天然磁石的磁力仍远不足以克服磁勺和地盘之间的摩擦力。最后只好用电磁线圈给磁勺充磁，它才能够指南。虽然这具司南还是被作为礼物送给了苏联，但战国或汉代当然不可能有充磁的电磁线圈，所以它已经不是真正的“复制”了。
——江晓原：《科学外史》
问题设计1-2：为什么有很多人愿意维持司南这个神话呢？
【学生回答后教师小结】司南的标准图案（一个天然磁石做的汤匙）在小学课本里就有。但是迄今并未发现任何古代的司南实物，这个图案实际上是王振铎在20世纪40年代假想出来的。该图案后来上了1953年的纪念邮票，于是成为定论：中国人在战国时代发明了司南。当年王振铎的报告说他已经用天然磁石复制成功司南，但是这具司南从来没人见过，至今下落不明。①
为什么有很多人愿意维持司南这个神话呢？因为司南这个神话和指南针的发明权有很大关系。有人认为中国人只不过发现了地磁现象，这和发明指南针还有距离；而如果我们战国时代就发明了司南，那就能保障我们在指南针上的发明优先权。②
材料3：夸大中国传统科技成就，和贬抑西方古代科学的重要性，虽然好像能够帮助重建民族自尊心，其实是极端危险，是有百害而无一利的。
——陈方正：《继承与叛逆：现代科学
为何出现于西方》
问题设计1-3：透过“故事中的历史”，我们可以得到什么启示？
【学生回答，教师小结】在许多公众心目中，中国科学史就是搜寻、列举中国历史上各种发明、成就的，是寻找“中国的世界第一”的。或者干脆一句话：中国科学史研究的目的就是进行爱国主义教育。这种观点一度深入人心，几乎成为普遍的共识。不过到了今天，相当多的学者已经认识到，科学史和其他科学学科一样，只能是实事求是的、没有阶级性的、不存在政治立场的学术研究。③过分拔高中国古代科技成就的狭隘民族主义和刻意贬低中国古代科技发展水平的民族虚无主义都是不可取的。我们既不要虚骄自大，也不要妄自菲薄！
【过渡】问题设计2-1：猜一猜：大约什么时候出现“四大发明”这个名词，并让中国人引以为自豪和骄傲的？
材料4：四大发明的“发明史”（见表1）
问题设计2-2：为什么中国的“四大发明”由外国人命名呢？培根和马克思最初提出“三大发明”是为了印证中国古代科技的发达吗？
【小组讨论，教师小结】“四大发明”是在欧洲由中世纪向近代社会演进的背景下提出来的，是服务于欧洲近代社会的，在西方传教士了解、研究中国文化的过程中不断发展、延伸。
弗兰西斯·培根在《新工具》中最早提出了“三大发明”的说法，但他认为“三大发明”的起源模糊不清，并未将它们归于中国。马克思也没有说“三大发明”是中国的，他甚至认为“中国根本就没有科学和哲学”。最早将“三大发明”和中国联系在一起的是来华的传教士们，英国传教士和著名汉学家艾约瑟（1823～1905年）高度评价中国古代科技成就，是最早提出“四大发明”的学者。
【设计意图】正本清源。针对学生错误的“前概念”，巧设问题，定向突破，厘清“四大发明”的源流和发展脉络。
问题设计2-3：结合时代背景，想一想：为什么在1933年将“四大发明”写进教科书？
【学生回答，教师小结】1931年九一八事变，1932年一·二八事变，1933年日本侵占热河、察哈尔，民族危机日益严重，抗日救亡运动不断高涨。当时的历史教科书编纂者们，在民族主义思潮的启发下，发挥了西方传教士以及西方部分学者的论述，把“四大发明”之说引入到历史教科书知识谱系中。而历史教科书的广泛传播，使得“四大发明”成为中华民族重要的历史记忆资源，深深影响了国人对古代科技的认识。①民国教科书的编纂者们叙述“四大发明”的目的是想借西方学者的话语，来论证中国古代历史的光荣，进而重构对中国历史的新观念与新解释。这是近代民族主义思想启发下的中国学界的普遍反映。②
【设计意图】引导学生把“四大发明”放在特定的时代背景中去考察，理解“四大发明”和特定时代政治、经济、文化之间相互作用的关系。
问题2-4：“四大发明”非得是这四种发明吗？可以换成其他的吗？替换的依据是什么？
材料5：2008年，中国科技馆新馆推出由国家文物局和中国科协联合主办的《奇迹天工——中国古代发明创造文物展》，该展重新定义了新的“四大发明”为丝绸、青铜、瓷器、造纸印刷。
——江晓原：《技术与发明》
【學生回答，教师小结】“四大发明”是中国古代先进科技的代表，不应当成为一个固化的符号。只要符合“发明优先权、科技含金量、重大影响力”三大原则，“四大发明”也是可以替换的。例如：有人提出多种“新四大发明”：A.丝绸、中医药、雕版印刷、十进制计数；B.陶瓷、珠算、交子、农历；C.雕版印刷、赤道式装置、十进制计数法、中医中药。
【过渡】四大发明是中国人的骄傲，不但滋润了中华文明，还惠及整个人类。
1.东学西传
材料6：火药、罗盘针、印刷术——这是预兆资产阶级社会到来的三项伟大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，罗盘针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。
——马克思：《机器、自然力和科学的应用》
问题设计3-1：结合史实，说明从中国传入的四大发明怎样预兆资产阶级社会的到来。
【学生回答，教师小结】欧洲近代自然科学和资本主义制度的兴起，自然有其深刻的社会内在原因，但不能否认以“四大发明”为主体的中国科技发明的输入是其重要的外在原因。
【过渡】潮汐有涨有落，社会发展同样如此。中华民族引为骄傲的四大发明，以不同的方式回到祖国的时候，这片本应十分熟悉的故土却显得那样陌生。昔日汉唐的盛大气象不复再现，还是威仪十足的泱泱大国架子，内里却没有了那股博采众长的气度。③
2.西学东渐
材料7：表2：四大发明回传
材料8：1715年山西总兵奏请自造子母炮，康熙帝即予严斥：“子母炮系八旗火器，各省概造，断乎不可。”甚至前朝撰述火器制造的《武备志》等亦被列为禁书。此后一百多年，中国火器的制造进入停滞阶段。
——马克垚：《世界文明史》（下）
材料9：最令人费解的是，对于最能显示当时英国军事力量与科技水平的军舰模型及新式枪支武器等，乾隆帝也毫不介意，没有进行研究，而是统统送入圆明园库房封存。直到第二次鸦片战争英法联军焚毁圆明园时，侵略军见到英王送给乾隆帝的马车和榴弹炮等，仍然零件俱全、完整无损地堆积着。清政府丧失了一次了解外部世界的大好机会！
——林延清：《对马戛尔尼使团“贡品”的思考》
问题设计3-2：“李约瑟难题”——中国古代在经验技术的发展水平上远远超过西方，但为什么近代科学却首先在西方诞生，而中国反而远远落在西方后面呢？
【学生回答，教师小结】（略）
【过渡】“四大发明”在中国封建时代发挥的作用远不及西传欧洲后产生的巨大影响，可谓“墙内开花墙外香”，发人深省。下面，我们就以“中国古代科技的特点”为切入口，探究一下“李约瑟难题”。
问题设计4：下列材料反映了中国古代科技的特点是什么？
材料10：在火药的配比方面，英国化学家歇夫列里在1825年经过多次实验后，提出了黑色火药的最佳化学反应方程式。据此，在理论上，硝、硫、炭的组配比率以74.84%、11.84%、11.32%为最佳火药配方。
——刘鸿亮：《第一次鸦片战争时期中英双方
火炮的技术比较》
材料11：表3：东西方理论、实验、技术在各世纪总积分中所占比重对比①
【学生回答，教师小结】中国古代科技的特点是：重实用、轻理论、轻实验。中国古代的科技成就大多是对生产经验和自然现象的简单总结，属于经验和描述的范畴。中国古代科技领先于西方的大多在经验技能方面，其间缺少科学的概念、定律和逻辑推理，也未能提出较为系统的完整的学说。这种“传统科技”并非严格意义上的科学。所谓科学，是指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。所谓技术，泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。
爱因斯坦说：“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础，那就是：希腊哲学家发明形式逻辑体系（在欧几里得几何学中）以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系（在文艺复兴时期）。”①陈方正指出：“西方科学虽然历经转折、停滞、长期断裂和多次移殖，但从方法、理念和内涵看来，它自古希腊以迄17世纪欧洲仍然形成一个前后相接续的大传统，而且现代科学之出现虽然受外部因素（诸如社会、经济、技术等等）影响，但最主要动力仍然是内在的，即来自这个传统本身。换而言之，现代科学基本上是西方大传统的产物，忽视或者否定这一点，就没有可能了解现代科学的本事与由来。”②
四大发明主要是技术创造。像欧洲那样以实验为基础的、精于分析的一整套自然科学理论，在中国古代并没有形成。以火药为例：中国火器、火药理论一直处于前科学时期，没有形成科学理论和实验体系，使得中国火器的发展受到了根本性的制约。如缺乏精确数量概念的理论方法，火器家们用“阴阳五行化生”和“君臣佐使”学说，来解释火药成分搭配和燃烧过程，故对火药本质的反映，不免有牵强附会之嫌，这种朴素神秘的理论发展到一定阶段无助于火药质量的提高。火药从总体上看，生產方式落后，生产纯度不高，威力不能加大。③
【设计意图】通过东西方古代科技特点的对比分析，引出“科学”和“技术”的概念，尝试解读从特定视角解读“李约瑟难题”，进一步深入理解“四大发明”在历史上的作用和局限性。
结束语：科学的历史让后来者少走许多的弯路，过去的成功和失败能给未来的一代指明前进的方向。我们希望从李约瑟那里得到一本我们祖先的“光荣簿”或“功劳簿”，而李约瑟给我们的礼物，却是用他的著作架设起来的一座桥梁——沟通中国和西方文化的桥梁。④
今天，我们重温“四大发明”，一是实事求是，既不虚骄自大，也不妄自菲薄；二是以开放的心态，学习世界一切优秀的文化。“四大发明”已成过去，未来更大的创新有待同学们去创造！
【作者简介】赵剑峰，中学特级教师，安徽省淮北市实验高级中学历史教师，主要从事中学历史教学及研究工作。
【责任编辑：李婷轩】