教学目标
通过本课的学习，使学生比较清楚地掌握宋元时期灿烂辉煌的科学技术成就的基本概况，包括活字印刷术的发明、指南针和火药的应用及向世界的传播，科学家沈括、郭守敬的科技成就及贡献的有关史实，由此进一步了解中华民族对世界文明的重大贡献。
通过引导学生对课本中插图的观察、想象以及对具体材料的分析，探究活字印刷术、指南针和火药的发明过程，初步培养学生进行历史感知、历史想象的形象思维能力。通过对宋元科学技术高度发展原因的分析，培养学生全面、系统的思考问题的初步能力以及概括、归纳的能力。
通过学习宋元时期的科学技术，对学生进行初步的科技史教育，使学生认识到我们的祖先在科学技术和文化方面居于世界领先地位，以及中华民族对人类文明的巨大贡献，激发学生的爱国主义情感和民族自豪感；学习古代科学家勤于探索、坚持不懈、勇于创新的精神。
教材分析和教学建议
一、重点和难点
本课的主题是宋元文化，而且是灿烂的宋元文化，可见宋元文化在整个历史发展过程中的特殊地位。它上承隋唐、下启明清，以自己鲜明的时代特色和独特的风格创造了中华文明史上又一个文化高峰。本课主要介绍了宋元时期的科技成就，向学生展现了我国古代的重大科技发明和中华民族对人类文明的杰出贡献。
本课的重点：活字印刷术的发明、指南针和火药的应用及向世界的传播。上述发明和造纸术的发明，统称为四大发明，是中华民族对世界文明的重大贡献。(1)毕升发明活字印刷术。隋唐时期出现雕版印刷，但它毕竟费工费时，且不经济，印刷术的改进创新成为发展的必然趋势。北宋的毕升发明了活字印刷术，解决了上述问题，大大促进了文化的传播和发展，并逐渐传至世界各地。(2)指南针的应用与传播。早在战国时期，我国人民就制成了“司南”；北宋时，随着人工造磁法的掌握，人们用磁针指南制成了指南针；也是在北宋，指南针开始应用于航海事业，成为一种准确可靠的导航仪器；南宋时，指南针经阿拉伯人传至欧洲，为后来欧洲航海家的环球航行和发现美洲提供了重要的条件。(3)火药的应用和传播。它是我国古代炼丹家发明的，唐朝末年开始应用于军事上，宋元时期广泛应用于战争，13、14世纪火药和火药武器传入阿拉伯和欧洲。(4)造纸术、活字印刷术、指南针、火药的发明和传播，反映了我国古代科技的领先地位，是我国成为世界文明古国的重要标志，是中华民族对人类文明进步所作出的巨大贡献。
本课的难点：充分认识中国古代四大发明对世界历史的影响。四大发明的传播给世界带来了巨大的变化和影响，但初一学生对世界历史的内容知之甚少，对这一问题难以产生联想和分析。结合马克思、培根的话，让学生感知世界面貌的改变，建立其历史的纵横联系，会有助于对难点的理解。
二、教法建议
1.教师可以先给学生出示《中国古代文化发展阶段示意简图》，通过对示意简图的阅读得出结论：中华文明悠久绵长、根深叶茂、硕果累累。
2.讲述活字印刷术的发明和传播，教师可按以下步骤引导学生进行探究学习。(1)回忆隋唐时期雕版印刷的发展状况以及现存的雕版印刷品等相关知识，从已知的知识入手──温故引新。(2)思考“雕版印刷的缺欠和不便之处”，教师适当举例说明。如：宋太祖时由官方主持刻印《大藏经》，耗时12年、雕版13万块，印完后堆积如山的雕版派不上用场。另外，当时一个刻工一天只能刻四五十个字，一本六万字的书就需要三四年才能刻完。由学生通过示例归纳出结论，并切实感到改革雕版印刷术的必要。(3)观察教材中毕升的画像，阅读小字部分，了解活字印刷术的发明，简要归纳出活字印刷中的四道工序：刻制单字、排版、印刷、拆版。建议把“动动手”的活动在此时进行，既可以亲身感受活字印刷的过程，又可以体验发明创造的艰辛，并有助于理解学习的内容。(4)对比雕版印刷和活字印刷的不同，体会毕升的创“新”在哪里?突出两个“变”：变死字为活字，变死版为活版，既经济又省时。(5)引导学生思考“活字印刷术发明的作用”。(6)结合地图了解活字印刷术在世界各地的传播。(7)指导学生观察插图，进一步了解活字印刷术在以后的不断改进和发展的状况(木活字、锡活字、铜活字以及套色印刷等)。引导学生联想到今天，印刷业已告别了“铅与火”的时代，进入到“光与电”的时代。(举例：今天印刷出版的速度)
3.学习指南针的发明和传播，要求学生通过对教材的阅读、插图的观察和史料的理解，对指南针的发明过程(战国、北宋)、指南仪器的构造和使用方法以及指南针的应用(北宋)、传播(南宋)的过程作出解答。
4.教师在引导学生观察汉代的司南模型时，首先指出司南是世界上最早的指南仪器，它的发明是人类从靠天辨向到以物辨向的历史飞跃，并为简单实用的指南针的制作奠定了基础。第二，提出设问引导观察：司南是由哪两部分组成的?是根据什么原理制成的?(根据磁石指南的原理制成的)培养学生观察、识图的能力。引导学生观察宋朝的罗盘针模型时，带着下列问题进行思考：罗盘针比司南有哪些进步?它是用什么方法制成的?这种导航仪器为什么会在北宋末年得到很快的应用?它的广泛应用对中国和世界有何作用?在思考和解答的过程中，学生既了解指南针的发明过程，又能加深对科技发明是时代的产物的认识。
5.教师要求学生阅读教材中的材料，并用计算机大屏幕显示另外提供的资料。
舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。 ──北宋朱《萍州可谈》
渺茫无际，天水一色，舟舶来往，惟以指南针为则。昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣。 ──南宋赵汝适《诸蕃志》
教师引导学生思考：从以上材料中分别获得了什么信息?突出的变化是什么?北宋时指南针已经用于航海，特别是在阴晦天时要靠指南针辨其方向，而在晴天仍是观测日月星辰。南宋时则完全靠指南针来定方向。两材料都说明指南针已成为船舶航行辨别方向的护身法宝。“沉石寻孤屿，浮针辨四维”，南宋诗人朱继芳的诗句更道出了那个时代人们由于小小的浮针而打开崭新视野的豪情。指南针的应用使人类可以全天候航行，将“原始航海时代推至终年”。由此指南针也被世人誉为“水上之友”。它的传播，为后来欧洲航海家的环球航行创造了条件。通过材料的阅读和分析，引导学生感知历史现象，作出合理的想象，并适时地插入一些富有趣味性的讲述。
6.学习火药的应用和传播，首先要明确中国是火药发明的故乡，火药在唐朝末年开始用于军事，宋元时期火药武器广泛用于战争。第二，引导学生观察教材中的插图，出示材料：
“开庆元年(1259年)……又造突火枪，以巨竹为筒，内安子窠，如燃放，焰绝然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步。”
──《宋史·兵志》
由学生依据材料描绘突火枪的外观、制造时间、结构及燃放时的特征。突火枪是古代的一种用火药发射弹丸的竹管射击火器，是世界上最早的管形射击火器，是步枪、火炮的鼻祖。第三，13、14世纪火药和火药武器传至阿拉伯和欧洲。第四，大家动脑筋，观察、阅读导入框中的发射图和文字材料，比较金元时期的火箭发射与今天的火箭发射的原理是否相同。
7.学习了活字印刷术、指南针、火药的应用和传播后，不仅要能够分类概括，还要掌握中国古代的四大发明在人类文明史上的重要地位。建议组织学生进行讨论，加深对重大历史意义的认识。造纸术的发明，为人类提供了经济、便利的书写材料，是人类文字载体的革命；印刷术的出现，加快了文化的传播，改变了欧洲只有上等人才能读书的状况；指南针应用于航海，为欧洲航海家进行环球航行和发现美洲提供重要条件，促进了世界贸易的发展；火药武器的使用，改变了作战方式，帮助欧洲资产阶级摧毁了封建堡垒，加速了欧洲的历史进程。(通过大屏幕出示资料)英国近代科学家培根的精辟论述：
“印刷术、火药和指南针这三种东西，已改变了世界的面貌。第一种在文学上，第二种在战争上，第三种在航海上，由此又引起了无数的变化。这种变化如此之大，以致没有一个帝国，没有一个宗教教派，没有一个赫赫有名的人物，能比这三种发明在人类的事业中产生更大的力量和影响”。
四大发明是中国的先民们以罕见的聪明才智为世界留下的一串光耀千古的足迹，是为人类文明进步作出巨大贡献的象征。您现在访问的是中国学科吧旗下教案网http://www.jsfw8.com/jafs/
8.为了调动学生的学习兴趣，课前可以布置学生搜集与沈括、郭守敬有关的故事，课上由2～3人讲述，并要求学生根据教材内容归纳出沈括、郭守敬的科学成就，从而培养学生综合归纳问题的能力。
9.全课讲完后，教师提出设问：“为什么说宋元时期是我国古代科技发展的高峰?”“什么因素促使宋元时期科技得到如此巨大的成就?”引导学生回忆宋元的历史发展，得出：宋元时期政治的发展、经济的繁荣、各民族各地区间经济文化的交流、承继隋唐时期文化和吸收外来文化、各族人民的聪明才智和辛勤的劳动等等，都是宋元时期文化灿烂辉煌的原因。从中体会文化与政治、经济的关系。
三、学法指导
1.指导学生通过对本课的学习和理解，注重总结、归纳。能够概括提炼本课所涉及的基本知识要点，自制《宋元时期的科技成就简表》(包括时间朝代、发明者或科学家、科技成就、历史地位、影响)。这样将有助于学生深入、牢固地掌握知识，学会总结归纳的学习方法。
2.指导学生观察本课中的有关插图，阅读相关的历史材料，提示一些观察的角度和思考的问题(参见教法建议)，培养学生注意观察学习的习惯和依据史料获取信息、学习历史的方法。
3.指导学生学会联系。学习本课文化史内容可与同一时期的经济、政治特点联系，加深理解和掌握宋元时期文化灿烂的背景，懂得文化的繁荣同国家的政治、经济、对外关系等方面的发展都有着密切的关系。
4.指导学生动手制作，体验自制泥活字(木活字等)、排版、印刷工序的操作过程，不仅可以感受科技发明的过程，而且培养动手实践的能力。北京的学生，还可以组织小考察队，实地调查地形、水源状况，进一步了解所开凿的通惠渠。
5.除了理解和接受教科书上的知识以外，还应引导学生收集、查阅、整理其他科技成就的相关信息，进一步拓宽知识，丰富对本民族历史的了解。
四、问题探究
动脑筋
1.想想看，雕版印刷和活字印刷有什么不同?为什么说活字印刷“既经济，又省时”?今天的印刷业又有了什么新发展?
雕版印刷费工、费时，一次印刷后的雕版又无法再派上用场，很不经济。活字印刷术突出两个“变”：变死字为活字，变死版为活版，既经济又省时。联系到今天，印刷业已告别了“铅与火”的时代，进入到“光与电”的时代。(举例：激光照排、电脑排版、高速印刷机等)
2.导入框里的图，是我国金元时期的火箭发射示意图，想想看，它和今天的火箭发射原理是否相同?
两个发射原理是一样的，都是利用燃料的燃烧所产生的反作用力，来推动火箭向前、升空。
练一练
B
活动与探究
1.动动手：
①选材：用橡皮泥、胶泥、土豆(或小木块)等做材料，并将这些材料制成大小一致的长方块。
②刻字：试着在所制成的小方块材料的平面上用刀刻出一些活字。
③排字：将刻好的活字排成诗句或格言。
④印刷：在活字上蘸满墨后印在纸上。
⑤注意事项：刻字时要在所选的材料平面上刻制反字，只有这样印出的才是正字。
2.试一试：
①准备材料：一根针、一块磁铁、一根干草、一个盛了水的碗。
②试做并观察：按教材中“试一试”的操作程序完成。
(北京市朝阳区教研中心 姚岚)
参考资料
北宋东京的一次烟花表演
导入框中的烟花故事，是根据曾在北宋都城东京开封居住过的孟元老的《东京梦华录》改编的。该书记载：那时开封城里演出杂技百戏，军士们装成各种模样，手持武器和盾牌出阵对舞，“忽作一声霹雳，谓之爆仗。则蛮牌者引退，烟花大起。……或就地放烟火之类，又一声爆仗，乐部动拜新月慢曲，有面涂青绿戴面具金睛……又爆仗一声，有假面长髯、展裹绿袍靴筒如钟馗像者”。这里叙述的一千多年前的宋朝游乐场面，颇近乎西方的万圣节，人们都戴着假面具。可注意的是，当时燃放烟花爆竹已很盛行。我国科技史家潘吉星认为，这些烟花爆竹“是用固体火药为原料”制成的。本课导入框中所绘古代火箭武器，是1232年金军在开封抵御蒙古军时用的，是当时的大火箭“飞火枪”。此图采自《中国火箭技术史稿》。
活字印刷的发明
北宋中期，约1041—1048年，毕升发明了活字印刷术。关于毕升的生平事迹，历史上没有记载。只有沈括在《梦溪笔谈》一书中介绍活字印刷术时，提到毕升是个“布衣”，也就是说毕升是个普通老百姓，没有做过官。下面是《梦溪笔谈·技艺》中有关毕升发明活字印刷术的记载：“庆历中(1041—1048)，有布衣毕升，又为活板。其法用胶泥刻字，薄如钱唇，每字为一印，火烧令坚。先设一铁板，其上以松脂、蜡和纸灰之类冒之，欲印则以一铁范置铁板上，乃密布字印。满铁范为一板，持就火炀(yáng，熔化)之，药稍熔，则以一平板按其面，则字平如砥。若止印三二本，未为简易；若印数十百千本，则极为神速。常作二铁板，一板印刷，一板已自布字，此印者才毕，则第二板已具，更互用之，瞬息可就。每一字皆有数印；如‘之’‘也’等字，每字有二十余印，以备一板内有重复者。不用则以纸贴之，每韵为一贴，木格贮之。有寄字素无备者，旋刻之，以草火烧，瞬息可成。不以木为之者，木理有疏密，沾水则高下不平，兼以药相粘，不可取，不若燔(fán，烧)土，用讫再火令药熔，以手拂之，其印自落，殊不沾污。升死。其印为予群从所得，至今宝藏。”毕升的发明在当时没有得到重视，这样一位伟大的发明家，除了沈括将他的名字记载下来，在历史上再无踪迹。毕升死后，他发明的部分泥活字被沈括的晚辈所获得，才引起沈括的重视，并把这发明记录下来。中原的活字印刷技术，后来传到宁夏、新疆等地，在西夏和回鹘也都使用活字印刷。1991年宁夏出土的《吉祥遍至口和本续》西夏文木活字印本，为我国现存的最早木活字印刷品，刻于1160～1205年。
活字印刷术后来陆续传到世界各地
约在13世纪，我国活字印刷术就传入朝鲜半岛。朝鲜高丽王朝末期，已开始使用金属活字印刷，到李朝获得大发展。日本直到16世纪，才开始有活字印刷术，是壬辰(1592年)日本侵朝战争后由朝鲜传过去的。当时日本从朝鲜带回数以万计的铜活字和铸字工，从此日本有了活字刊印本。中国活字印刷传到越南更晚至19世纪。我国活字印刷术传到欧洲在15世纪，是从我国新疆沿中亚、西亚逐步传到欧洲的。1450～1455年德国谷腾堡用金属活字印出欧洲第一套《拉丁文文法》。我国科技史专家潘吉星先生指出：“谷腾堡完成其活字试验所处的时代，正是中国印刷术在欧洲传播和进一步发展的一个高潮。而在谷腾堡时代我们仍能看到中国的技术影响。”(《中国科学技术史·造纸与印刷卷》)。
指南针的发明
战国时期，我国人民已经发现磁石指南北的特性，制出了“司南”。《鬼谷子·谋》记载，郑人外出采玉，带了司南以便不迷失方向；《韩非子·有度》记载，“先王立司南以端朝夕”，用司南确定准确的时间。这些说明司南在当时已在多方面得到应用。但是，由于司南是用天然磁石琢磨而成，磁性较弱，加上转动时与底盘摩擦力较大，指南效果比较差，长期未能得到广泛应用。北宋初期，人们发现了人工磁化法，用天然磁石摩擦钢针，制出指南针。关于指南针的装置方法，沈括的《梦溪笔谈·杂志一》记载约有四种：把磁针横贯灯芯浮于水上，把磁针架在碗沿上，把磁针放在指甲上，用缕丝缀住针腰挂在空中。其中以缕悬法的灵敏度最高。它的具体装置方法，是将缕丝的一端用蜡粘在磁针腰部，另一端悬在木架上，针下放一个标有方位的圆盘，静止时针便指向南北。这种悬挂型的指南针，基本上确立了近代罗盘的构造。以后，人们学会把指南针固定在方位盘里，制出了罗盘针。当时的罗盘还是水罗盘，即将磁针横贯着灯芯浮在水面上。水罗盘在南宋时已得到普遍使用。至于旱罗盘，我国到了明朝嘉靖年间(1522—1566)时才出现。
火药是由我国古代炼丹家发明的
在南北朝时，我国炼丹家陶弘景在《本草经集注》中就提到“消石”(即硝石)燃烧：“以火烧之，紫青烟起，云是真消石也。”科技史家潘吉星认为：“由于硝石和硫黄都可当药物，所以把硝、硫、炭构成的起火爆炸混合物叫作‘火药’。”9世纪写成的我国道教炼丹书籍《真元妙道要略》也有关于火药燃烧的记载：“有以硫黄雄黄合硝石并蜜烧您现在访问的是中国学科吧旗下教案网http://www.jsfw8.com/jafs/
之，焰起烧手面及烬屋舍者。”
火药用于军事
火药的重要性是在军事应用中显示出来。火药武器的应用，开始于唐朝末年。唐末和北宋的火箭，是在箭头附近装上用火药制成的燃烧物，点燃后用弓射向敌营，延烧敌人的营房、军械和人员。火炮是用抛石机把火药制成的爆炸物抛向远方，爆炸物中混有铁片一类杀伤物或致毒药物，以杀伤敌人。南宋时出现了管形火器。《宋史·兵志》记载，宋理宗开庆元年(1259年)，防守寿春(今安徽寿县)的士兵发明了突火枪，“以巨竹为筒，内安子窠(kē)，如烧放，焰绝然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步”。子窠就是原始的子弹，突火枪是世界上最早的管形火器，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”。
金军使用震天雷
1232年4月，蒙古大汗窝阔台命大将速不台率军以火器和抛石机围攻金都城开封，金守将赤盏合喜令部下以火器“震天雷”和“飞火枪”抵抗，双方展开了六昼夜激战，死伤甚巨。金人终于守住了都城。《金史》记载当时的战况说：“其守城之具有火炮名‘震天雷’者，铁罐盛药，以火点之，炮起火发，其声如雷，闻百里外，所围半亩以上，火点著铁甲皆透。……又有飞火枪，注药，以火发之，辄前烧十余步，人亦不敢进。蒙古兵惟畏此二物。”
指南针、火药传入欧洲
指南针发明以后，我国人民首先把它应用在航海事业上。南宋时候，阿拉伯商人和波斯商人，经常搭乘我国的海船往来贸易，也学会使用指南针。他们又把指南针传入欧洲。指南针的应用推动了欧洲的航海事业。
南宋时，火药传到阿拉伯；蒙古西征时，火器也传到阿拉伯。欧洲人首先是西班牙人，在13世纪后期通过阿拉伯人的著作才知道火药。14世纪初，阿拉伯国家攻打西班牙时，使用火药和火器，欧洲人于是开始接触到火药和火器，并学习制造。1326年英国开始制造铁火瓶，1338年法国开始制造装火药的铁罐，这是欧洲应用火药和火器的最早记录。
沈括
沈括(1031—1095)，字存中，钱塘(今浙江杭州)人。北宋杰出的科学家。他出身于封建官僚家庭，青年时代即在沭阳(今属江苏)任主簿，大力修治沭河，灌田70万亩。宋仁宗时中进士，授职扬州司理参军，因熟悉天文学，还命其兼管司天监事，负责观测天象和修订历法，提出了与现今阳历相似的“十二气历”。宋神宗时参加过王安石变法运动，时常出京到各地察访新法实施情况，先后到过两浙、河北等地，还奉命出使过辽国。每到一地，都留心观察自然风物和风土人情，随时做记录。他由浙江雁荡山的地形，认识了水的侵蚀作用；从太行山岩石中海洋生物的遗迹，推知山东的陆地原为海洋。他博学多才，对科学、技术、文学、艺术和历史、考古等都有较深的研究。晚年，定居于润州(今江苏镇江)，修筑梦溪园，举平生见闻，撰《梦溪笔谈》一书。
《梦溪笔谈》
《梦溪笔谈》是沈括集科学研究、社会考察、文史掌故以至街谈巷议、奇闻异说等，兼收并蓄写作而成的。该书完成于11世纪末。包括《梦溪笔谈》26卷，《补笔谈》3卷，《续笔谈》1卷，共30卷。全书分为故事、辩证、乐律、象数、人事、官政、权智、艺术、书画、技艺、器用、神奇、异事、谬误、讥谑、杂志、药议共17目，609条，是一部综合性的著作。其中最有价值的是自然科学和科学技术部分，有二百多条，包括天文、历法、地理、制图、地质、气象、数学、物理、化学、水利、建筑、冶金、医药、农业、动物、植物以及武器制造等，足以反映北宋的科学水平。
郭守敬
郭守敬(1231—1316)，字若思，顺德邢台(今属河北)人。元朝天文学家和水利专家。他的祖父郭荣“通五经，精于算数水利”。郭荣曾让郭守敬拜当时天文、地理专家刘秉忠为老师。郭守敬32岁那年，刘秉忠的老同学张文谦将郭守敬推荐给元世祖。元世祖召见郭守敬，郭守敬面陈发展华北水利的六项建议，每奏一项，元世祖都叹曰：“任事者如此，人不为素餐矣。”当即授提举诸路河渠。不久，郭守敬随张文谦视察宁夏一带，修复了不少古渠，提升为都水少监。
元朝初期，承用金朝的大明历。大明历的误差已很显著。至元十三年(1276年)，元世祖下令由太子赞善王恂、都水监郭守敬领导，设立太史局，召集南北历官，修订新历。并且命御史中丞张文谦、枢密副使张易主管此事。王恂主要负责历法本身。郭守敬主要负责仪器和观测。郭守敬创制了近二十件天文仪器，主持了大规模的测量，他自己也作了许多观测。经过四年努力，新历告成，被命名为《授时历》，于至元十八年(1281年)颁行。就在这一年，王恂病故，当时尚有许多材料尚未整理定稿。郭守敬花了两年时间，最终写成定稿。
晚年，郭守敬又转归水利工作。至元二十七年(1291年)春，他领导整修大都至通州的运粮河，经一年多的时间，运河修通，定名通惠河。为了解决通惠河水源不足的问题，郭守敬主持修筑了白浮渠，“引北山(今北京昌平神山)白浮泉水，西折而南，经瓮山泊(今北京昆明湖)，自西水门入城，环汇于积水潭”。充足的水源，保证了漕粮船只可以直接驶入大都积水潭，积水潭上出现了“舳舻蔽水”的盛极景象。
图画说明
毕升
这是1959年王凤祚根据历史记载进行想象而创作的塑像，现陈列在中国历史博物馆。毕升头戴软脚幞头，身穿圆领长衫。他右手托着一块活字版，左手拿一块活字，完全沉浸于忘我的工作状态。
转轮排字
这是元代王祯发明的转轮字盘，用于分类排放活字字模。字盘为圆盘状，分为若干格，活字字模依韵排列在格内。字盘下有立轴支承，立轴固定在底座上。排版时两人合作，一人读稿，一人转动字盘，方便快捷地取出所需要的字模排入版内。印刷完毕后，将字模逐个还原格内。这一改革，既提高了拣字效率，又减轻了劳动强度。
汉朝的司南模型
司南模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。司南的地盘是用青铜做成的，内圆外方，中心圆面磨得非常光滑，中心圆外依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共计24个方位。中心的小勺是用天然磁铁磨成的，磁铁的正极磨成长柄，勺头底部是半球面，非常光滑。使用时把磁勺放在地盘中间，用手转动勺柄，等到磁勺停下来，勺柄所指的方向就是南方。这种司南直到8世纪仍在使用。这里的司南模型是中国历史博物馆的展品。
宋朝的罗盘针模型
指南针最初的装置方法，都是以磁针为主体。在磁针的形状和装置上，人们曾做过多种试验。据沈括《梦溪笔谈》的记载，北宋时有4种不同装置的针型指南针，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。但人们发现，这四种装置的指南针都没有地盘，使用时不得晃动，受到很多限制。于是便将指南针和方位盘联成一体，这就出现了更便于使用的罗经盘，又称罗盘针。这是指南针发展史上的一大飞跃。我国古代有关罗盘针的记载，最早见于南宋曾三异的《因话录》一书。
南宋突火枪
1259年，宋军和蒙古军作战时，寿春府(今安徽寿县)的军民创制了以竹管为筒能发射“子窠”的突火枪。这种“子窠”，用石子和铁块制成。筒里除装“子窠”外，还装有火药。火药点燃后，产生很强的气压，将“子窠”射出。“子窠”就是原始的子弹。以后管形火器里的“子窠”又发展成为弹丸，枪弹由石弹、铅弹发展到铁弹。
元代火炮
火炮也叫火铳，是古代用金属铸造的以火药气体压力发射弹丸的管形火器。插图元代火炮是至顺三年(1332年)铸造的，现藏于北京中国历史博物馆。它重6.94公斤，长35.3厘米，炮口直径10.5厘米。炮筒中部盖面镌有“至顺三年二月十四日，绥边讨寂军，第三百号马山”等三行铭文。铜火炮是装置在木架上发射的，木架的形状似一条长板凳。将铳筒嵌装在板凳上。因为在炮筒的尾部两侧各有一个约2厘米的方孔，这样通过方孔在尾部穿一根铁栓，就可以使炮筒固定在木架上。为使火炮高低俯仰，炮筒下加垫木楔，赋予不同的射角，以求达到需要的射击距离。