简述宋元时期中国的科技成就，说明各自对社会生产生活的影响。
引入盒子的烟花故事，取材于孟元老的《东京梦》，故事发生在北宋都城开封。书中记载，当时开封城内有数百个杂技，士兵们装扮成各种形状，手持武器和盾牌，成双成对地跳舞。“突然一声霹雳，那叫爆炸。然后外卡选手退赛，烟火大。.....或当场放烟花，又是一声爆炸，乐部移步拜月缓缓，脸上涂满绿色，戴着金眼面具...而另一个爆炸，留着长胡子，戴着面具，像钟馗一样裹着绿靴子。”这里描述的一千多年前宋朝的游乐场景，与西方的万圣节相当接近，人们戴着面具。可以注意到，燃放烟花爆竹在当时是非常流行的。中国科学技术史家潘继兴认为，这些烟花爆竹是由固体火药制成的。本课导入盒中抽出的古代火箭武器，是1232年开封金军使用的，是当时的大火箭“飞火枪”。这张图摘自中国火箭技术的历史草稿。
活字印刷的发明
北宋中期，大约1041-1048，毕升发明了活字印刷术。毕升的生平事迹，历史上没有记载。只有沈括在《孟茜笔谈》中介绍活字印刷术时提到毕升是“布”，也就是说毕升是一个普通百姓，从未做过官。以下是《孟茜碧潭技艺》中毕升发明活字印刷术的记载:“在李青(1041-1048)，有一个布衣毕升，也是陷阱。其法用泥刻字，薄如钱唇，每字为印，火使其坚。首先，设置一个铁板，在铁板上暴露树脂、蜡和纸灰。如果要打印，在铁板上放一个铁板，打印得很密。如果铁扇是盘子，拿着就化了。如果药稍微融化，用平板压一下，字就平如磐石了。停印三两本不容易；如果你印几十万份，那速度会非常快。我经常做两个铁板，一个印的，另一个已经自己印好了。只是这台打印机打完，第二版已经有了，互通性更强，可以瞬间使用。每个字都有几个印章；如‘之’、‘也’，每个字都有20多印，以防一板有重复。不用的话就贴在纸上，每韵一张，存放在木格里。那些没有思想准备的送话，旋一下，用草烧一下，瞬间就能搞定。不以木为材者，木质纹理较密，但遇湿不平整，不宜粘药。如果不烧土，用完后可以把药物融化，然后用手刷一下，它的封口就会脱落，不会沾染。上升到死。是为团印的，还是个宝。”毕升的发明在当时并没有受到重视。这样一个伟大的发明家，除了沈括记载了他的名字，历史上没有任何痕迹。毕升去世后，他发明的一部分泥活字在沈括那里被后辈获得，引起了沈括的注意，并记录了这项发明。中原的活字印刷技术后来传到宁夏、新疆等地，西夏和回鹘也使用活字印刷。宁夏1991出土的西夏文木活字版画是我国现存最早的活字版画，刻于1160 ~ 1205年。
活字印刷术后来传遍了全世界。
大约13世纪，中国活字印刷术传入朝鲜半岛。韩国高丽王朝末期开始使用金属活字印刷，到了李朝有了很大发展。直到公元16世纪，活字印刷术才开始在日本存在，是在仁辰(1592)年日本入侵朝鲜后，由朝鲜传下来的。当时，日本从朝鲜带回了数万台铜活字和打字机，从此日本有了活字印刷版。活字印刷术在中国传播到越南是在公元19世纪。中国的活字印刷术在15世纪传到欧洲，又从新疆沿中亚、西亚逐渐传到欧洲。从1450到1455，约翰内斯·古腾堡用金属活字印刷了欧洲第一套拉丁文语法。中国科学技术史专家潘继兴先生指出:“约翰内斯·古腾堡完成他的活字实验的时代，是中国印刷术在欧洲传播和进一步发展的一个高潮。在约翰内斯·古腾堡时代，我们仍然可以看到中国的技术影响力。”(《中国造纸印刷科学技术史》卷)。
指南针的发明
战国时期，我国人民已经发现了磁铁指南北的特点，造出了“司南”。《鬼谷子牟》记载郑人外出采玉，为不迷路，带走了司南；《中庸》记载“王力新浪应先争朝夕”，用新浪确定确切时间。这些说明当时新浪已经在很多方面得到了应用。但由于新浪采用天然磁铁制作，磁性较弱，旋转时新浪与底盘的摩擦力较大，导向效果较差，因此长期以来没有得到广泛应用。北宋初期，人们发现了人工磁化法，用天然磁铁摩擦钢针制成指南针。沈括《孟茜碧潭杂志一》中指南针的安装方式大概有四种:将磁针跨灯芯漂浮在水面上，将磁针放在碗沿上，将磁针放在钉子上，用一缕缕的丝线悬挂在空中。其中wisp悬浮法的灵敏度最高。它的具体安装方法是将线的一端用蜡粘在磁针的腰上，另一端挂在木架上。针下放一个标有方位的圆盘，静止的时针指向南北。这种悬挂式指南针基本上确立了现代指南针的结构。后来，人们学会了把指南针固定在方位盘里，制成了罗盘针。当时的指南针还是水罗盘，就是磁针在水面上漂过灯芯。水罗盘在南宋时期被广泛使用。至于旱罗盘，中国直到明朝嘉靖年间(1522-1566)才出现。
火药是古代中国的一位炼金术士发明的。
南北朝时，我国炼丹家陶弘景在《本草笔记》中提到“除石”(即硝石)的燃烧:“若以火焚之，紫烟升腾，云实除石。”科技史家潘继兴说:“由于硝石和硫磺可以入药，所以硝石、硫磺和碳组成的火爆混合物称为火药。”写于公元9世纪的中国道教炼丹术著作《贞元妙道略》也记载了火药的燃烧:“有人用硫磺、雄黄混硝石、蜂蜜烧之，火烧伤手、脸、房屋。”
火药用于军事。
火药的重要性表现在军事应用上。火药武器的应用始于唐末。唐末、北宋的火箭，在箭旁装上火药制成的燃烧材料，点燃后用弓射向敌营，烧毁敌营、军械和人员。炮兵用投石机将火药制成的炸药抛向远方，炸药中混有铁片或有毒药物，以杀伤敌人。南宋时期出现了管状火器。《宋史·军事志》记载，宋理宗开元年间(1259)，守寿春(今安徽寿县)的士兵发明了火枪。“以巨竹为桶，烧安子窝(kē)，然后火焰熄灭，如枪声，远闻。子弹是原始子弹，闪光枪是世界上最早的管状火器。它的发明大大提高了火器射击的准确性。元朝初年，出现了用铜或铁制成的大型管状火器，统称为“器”。
8金j用霹雳。
1232年4月，蒙古汗窝阔台命令大将苏布泰率大军，带着火器和投石机围攻金都都城开封。金守将赤战河西命令部下用火器“惊天动地”和“飞火枪”进行抵抗，双方展开了长达六昼夜的激战，伤亡惨重。金人终于守住了首都。《晋史》记载了当时的战况，说:“以‘震天雷’之名守城者，有盛药的铁罐。当它们被火点燃时，枪就会燃烧起来，发出雷鸣般的声音。几百里外都听得到，半亩多围起来。火满甲。.....有会飞的火枪，有注射毒品的，有用火攻的。烧了十多步，人不敢进。蒙古兵只怕这两样东西。”
指南针和火药被引入欧洲。
指南针发明后，我国人民首先将其应用于航海。南宋时期，阿拉伯商人和波斯商人经常使用中国船只进行贸易，并学会了使用指南针。他们再次将指南针引入欧洲。指南针的应用促进了欧洲的航海。
南宋时，火药传到了阿拉伯；蒙古西行，火器也传到了阿拉伯。欧洲人最早是西班牙人，直到13世纪后期通过阿拉伯人的著作才知道火药。14世纪初，阿拉伯国家进攻西班牙时使用了火药和火器，于是欧洲人开始接触火药和火器，并学会了制作。1326年，英国开始制造铁火瓶，1338年，法国开始制造装满火药的铁罐，这是欧洲最早的火药和火器应用的记录。
沈括
沈括(1031—1095)，钱塘(今浙江杭州)人。北宋杰出的科学家。他出生在一个封建官僚家庭。青年时期在沭阳(今江苏)任总簿记员，大力修沭河，灌溉土地70万亩。宋仁宗初中时是秀才，后被任命为扬州刺史参军。因为对天文学比较熟悉，他还被任命为天文系的主管，负责观测天象和修订历法，提出了类似于现在阳历的“十二齐历”。我在宋神宗的时候，参加过王安石的变法运动，经常出京视察新法的实施情况。去过浙江、河北等地，还奉命做驻辽大使。每到一处，注意观察自然风光和风土人情，随时做好记录。他从浙江雁荡山的地形了解到水的侵蚀。从太行山岩石中的海洋生物遗迹推断，山东的陆地最初是一片海洋。他学识渊博，对科技、文学、艺术、历史、考古都有很深的研究。晚年定居润州(今江苏镇江)，建孟茜公园，著书《孟茜笔谈》。
孟茜碧潭
《孟茜笔谈》作者沈括，集科学研究、社会调查、文史轶事、流言轶事于一身。本书完成于11年底。其中《孟茜笔谈》26卷，《补笔谈》3卷，《续笔谈》1卷，《* * *》30卷。全书分为故事、辩证法、音乐、意象、人事、政务、智慧、艺术、书画、技艺、器术、魔术、奇事、谬误、嘲讽、杂志、医议***17项，609篇。这是一部综合性的作品。其中最有价值的是自然科学和科学技术，有200多篇，包括天文、历法、地理、地图学、地质学、气象学、数学、物理、化学、水利、建筑、冶金、医药、农业、动物、植物和武器制造等，足以反映北宋的科学水平。
郭守敬
郭守敬(1231—1316)，顺德邢台(今河北)人。元代的天文学家和水利专家。他的祖父郭蓉“通晓五经，精于计算水利”。曾请郭守敬拜当时的天文地理专家刘为师。郭守敬32岁时，刘的老同学向推荐了郭守敬。元世祖召见郭守敬，郭守敬向他提出了发展华北水利的六点建议。每打一个，元世祖就叹一口气:“如果你是仆人，你就不是吃素的。”立即获准提升所有的河流和运河。不久，郭守敬随张文倩游览宁夏，修了许多古运河，并提倡少督。
元初继承了金代的明历。《大明历》的误差已经显著。至元十三年(1276)，元世祖下令成立由赞善太子、王勋、京师巡抚郭守敬领导的太史局，召集南北官员修订新历法。此外，还任命了政务委员会的副特使张文倩和张仪负责此事。王迅主要负责日历本身。郭守敬主要负责仪器和观测。郭守敬创造了近二十种天文仪器，主持了大规模的测量，并亲自进行了多次观测。经过四年的努力，新历法完成，命名为《时历》，颁布于至元十八年(1281)。这一年，王勋去世，当时还有很多材料没有定稿。郭守敬花了两年时间才敲定。
晚年，郭守敬转向水利工作。至元二十七年春(1291)，率部整治运粮河，运粮河大部分到达通州。一年多后，运河完工，命名为通惠河。为了解决通惠河缺水的问题，郭守敬主持修建了百福渠，“从北山(今北京昌平神山)引百福泉水，向西转向南，经翁山泊(今北京昆明湖)，从西水门入城，汇入积水潭”。充足的水源保证了运粮船只可以直接驶入大渡河积水潭，积水潭被水覆盖。
图片描述
毕昇
这是王凤佐根据史料记载于1959年创作的雕像，现陈列于中国历史博物馆。毕升戴着软脚帽，穿着圆领长袍。他右手拿着活字，左手拿着活字，完全沉浸在忘我的工作状态中。
转轮排版
这是元代王镇发明的轮型板，用来分类排放活字。表盘呈圆盘状，分成若干格，活字字体按韵排列在格内。表盘下方有立轴支架，立轴固定在底座上。排版时两人配合，一人看稿，一人转动拨号盘，方便快捷地将所需字体取出，排放到版材中。打印后，逐个恢复字体。这项改革不仅提高了拣词效率，而且降低了劳动强度。
汉代的新浪模式
新浪模型是后人根据历史记载和汉代遗址地下出土的实物制作的。新浪的站点是青铜做的，内圆外方，中间的圆面很光滑。中圆外依次排列八卦、天干、地支、二十八宿，计二十四个方位。中间的勺子用天然磁铁打磨，磁铁的阳极打磨成长柄，勺头底部呈半球形，非常光滑。使用时，将磁勺放在场地中间，用手转动勺柄，直到磁勺停止，勺柄指向南方。这种新浪一直沿用到8世纪。这里的新浪模型是中国历史博物馆的展品。
宋代指南针模型
指南针最初的安装方法是基于磁针。已经对磁针的形状和装置进行了许多实验。据沈括《孟茜笔谈》记载，北宋时期有四种不同装置的针规，即水浮法、挂法、钉法和碗唇法。但是发现这四种设备的圆规都没有地盘，使用时一定不能晃动，受到很多限制。所以指南针和方位盘合二为一，就产生了更方便的指南针，也就是俗称的罗盘针。这是指南针发展史上的一大飞跃。中国古代关于罗盘针的记载最早见于南宋曾三益的《银华录》。
南宋火枪
1259年，宋军在与蒙古军队作战时，寿春府(今安徽寿县)的军民创造了一种以竹筒为枪管的火枪，可以发射“子真”。这种“窝”是用石头和铁做的。除了“子珍”，枪管里还装着火药。火药点燃后，产生强大的气压，射出“子弹”。“子真”是原子弹。后来管状火器中的“子弹”发展为弹丸，子弹从石子弹、铅子弹发展到铁子弹。
元代火炮
火炮，又称火铳，是古代用金属铸造，在火药气体的压力下发射弹丸的管状火器。插图元代火炮铸造于顺治三年(1332)，现藏于北京中国历史博物馆。重6.94公斤，长35.3厘米，枪口直径10.5厘米。炮身中部的盖子上有三行铭文，如“顺顺三年二月十四，绥边为静军，马山三百号”。青铜加农炮是在一个木制的框架上发射的，这个框架的形状像一个长板凳。把铲子放在长凳上。由于枪管尾部两侧各有一个2厘米左右的方孔，通过方孔在尾部穿一个铁插销就可以将枪管固定在木架上。为了使枪俯仰高低，在枪管下加了一个木楔，给出不同的射击角度，以达到所需的射击距离。