一个国家要有骨气，一支军队要有士气，一个人要有志气。这种自信、自强、自立、自尊的精神是一个民族的灵魂。因此，爱国主义就成为一个永恒的话题。
我国是一个历史悠久的文明古国。我们的祖先曾经对人类进步做出过巨大的贡献，并为后人留下了大量文物。这些文物无疑是中华民族的宝贵财富。它们不仅含有大量的人文信息，也含有大量的科技信息；不仅是研究历史的重要佐证，也是进行爱国主义教育的极好教材。中国科技馆在建馆初期举办了《中国古代传统技术展览》（以下简称“古展”），先后在北美和欧洲的一些主要城市展出，受到热烈欢迎。在亚特兰大展出时，美国总统卡特及夫人亲临展览会并给予很高评价；在欧洲展出时，这一展览被称为《中国－知识的摇篮》。1988年开馆至今，这一展览已接待中外观众逾百万。1996年中国科技馆被国家教委命名为《爱国主义教育基地》。爱国主义教育不仅仅是对青少年提出的，对成年人，对工人、农民、干部同样重要。实践表明，利用古代科技文物进行爱国主义教育不仅是必要的，而且是可行的。
一．爱国主义教育的内涵
爱国主义是人类早已存在的一种最古老、最深厚的感情，是指对祖国的忠诚和热爱。这种感情把个人的命运和祖国的命运紧密地联系在一起，是维护民族独立、生存和发展必不可少的高尚品德。它是共产主义道德的重要规范，是人类历史一定发展阶段的产物。不同国家、不同历史时期，爱国主义有不同的具体内容。但是，热爱祖国的人民、疆土、资源、文化、语言和民族优良的历史传统，且有民族自尊心和自豪感，则是它一贯的最基本的内容。
爱国主义教育就是培养人们热爱祖国的观点、感情和保卫祖国、维护祖国尊严的坚强意志，树立民族自尊心、自信心和责任感，引导人们关心祖国的前途，为发展祖国的经济和文化而努力奋斗。爱国主义教育的内容是非常丰富的，民族的优良传统、历史人物、文化遗产（含科技文物）、文明古迹、名胜风光、伟大成就等，都是极好的教材。
二．更新观念
传统的博物馆首先是把科技文物作为“文物”来看待的，非常看重它的收藏和研究价值，这就限制了科技文物作为一种三维教材所应发挥的作用。科技馆应该首先把科技文物作为“展品”来看待。这是因为科技馆的主要功能是教育，所有展品摆在那里都是为了传播科学知识和科学思想，而不是为了别的目的。因此，科技馆应努力发掘科技文物所包涵的科技信息，注意宣传科技文物的科学原理。这就需要改变传统的展示观念。
由于科技馆的“文物”绝大部分是仿制品，它的价值本来就无法与珍品相提并论。因此，在不改变展品原理和基本结构的前提下，采用现代制造技术和材料，把某些科技文物做成允许观众参与的形式是完全可能的。
由于“古展”涉及的技术领域十分广泛，有些内容不宜做成参与型展品，因此，加强表演项目势在必行。“古展”可作为表演项目的内容很多，如：造纸，纺织，刺绣，木版水印，篆刻，拓片，彩绘，青铜冶铸，制陶，缫丝，竹编，蜡染等。其中有些项目须用明火，且污染较大，可考虑在室外的专门场地定时进行，并采取相应的排污措施（如青铜冶铸，缫丝，蜡染）。由于这些表演是为了向观众介绍古代的技术，因此应营造一个与当时历史条件接近的仿真环境，关键技术环节最好模拟当时的生产手段和过程，以便使观众留下深刻印象。若改用现代手段（如用电炉加热），观众则感受不到在若干世纪前，古人生产的艰难。古展的表演项目不应只对少数特殊观众开放。如果人力有限，可以采取定时表演的办法，如：每天两次或只在节假日进行。为了有效利用资源，减轻国家负担，有些表演项目的产品可以纪念品的形式在小卖部出售。这样改进之后，会给管理工作带来许多新的困难。因此，在新的条件下，如何加强对“古展”的管理也是随之而来的研究课题。
在“古展”中适当引进现代展览手段是必要的，如用多媒体计算机介绍中草药的品种、性能；古代兵器的结构和使用方法；古代杰出科学家的生平事迹等，也可设置录象放映点，使观众在短暂的休息中获取知识。
“古展”的说明牌是十分重要的。说明牌的内容，一是介绍展品的历史背景，特别是中外对比的内容及对世界科技进步和社会发展的影响；二是介绍展品的技术背景及科学原理；三是可参与型展品的操作指导。说明牌的色彩、造型、字体大小、摆放位置应与展览环境协调。
三．加强中西对比，提高比较教育的比重。
在人类进步的长河中，不同区域、不同国家所经历的历史阶段，有其共同的规律性，在政治、经济、文化、科技等方面存在着可比性。同一事物出现在不同的区域、不同的国家，是受当时当地社会各方面因素制约的结果；不同事物出现在同一个区域或国家，也有其必然性。通过比较，即可加深对一个地区、一个民族进化过程的认识，也可发现这一地区、这一民族的缺陷，从而引起反思。
反映中国古代发明创造成就的小册子不少，但大都单纯地讲中国。中国的四大发明是世界性的，为什么这样提？
早在两千多年前的战国时期（公元前475-221年），我国就有了关于“司南”的记载，公元前汉初《淮南万毕术》一书中，已有关于人造磁体和磁体同性相斥的记载。到了北宋，磁针指南已到了成熟阶段。沈括在《梦溪笔谈》中记述了用磁铁磨制成针用以指南的四种方法。而大约在公元十二世纪末，指南针才由水路传入阿拉伯，进而传入欧洲。因此，中国人发明和使用指南针比西方至少早一千年。
中国的造纸术发端于公元前一世纪的西汉时代，到东汉时期（公元105年），蔡伦的造纸术已相当成熟。那时欧洲各国还在用羊皮作纸。中国的造纸术于公元七世纪传入阿拉伯，公元九世纪传入欧洲，直到十九世纪才传遍世界。因此可以保守地说，中国的造纸术至少领先西方800年。
中国是黑火药的故乡。西汉的《淮南子》（公元前150年）中已有关于硫磺的记载。公元前后成书的《神农本草经》中列有硫磺和硝。唐初《丹经内伏硫磺法》记载的乃是世界上最早的黑火药原始配方。直到十三世纪中期，火药才经印度传入阿拉伯。十三世纪末，西班牙人通过翻译阿拉伯著作把火药的初步知识介绍到欧洲，但他们并没有真正掌握火药的性质和配方。火药主要是通过战争传播的。元朝发兵西征中亚、波斯等地，使用了火枪、火箭等兵器，使阿拉伯人逐渐了解并掌握了火药的制造技术与使用方法。欧洲人又在和阿拉伯国家的战争中，接触并学会了制造火药和火器。英、法各国直到十四世纪中期才出现有关的记载。由此推算，西方国家在火药制造技术上大约要落后中国700年。
中国的雕版印刷术始于唐代，至公元九世纪，这一技术已在我国得到高度发展和相当普及，而传入欧洲已是十四世纪初的事了。因此中国领先西方约800年。
四大发明只是中国古代众多发明中的代表。中国古代在各方面的发明和发现不下百种。在宣传中国古代科学技术成就时，不应仅仅局限于四大发明。下表列出了部分其他技术的对比情况。
发明或发现的名称 | 西方落后于中国的大约时间 （单位：世纪） |
龙骨车 | 15 |
石碾 | 13 |
用水力驱动的石碾 | 9 |
水排 | 11 |
活塞风箱 | 14 |
独轮车 | 9-10 |
弓弩 | 13 |
走马灯 | 10 |
深钻技术 | 11 |
铸铁 | 10-12 |
弓形拱桥 | 7 |
铁索吊桥 | 10-13 |
船尾舵 | 4 |
瓷器 | 11-13 |
英国科学史专家李约瑟博士曾说过：“中国在公元三世纪到十三世纪之间保持了一个西方国家望尘莫及的科学知识水平”，就是在十五世纪，也还“远远超过同时代的欧洲”。中国古代灿烂的科学技术成就，古往今来受到世界人民的赞美，成为中华民族的骄傲。
这样的对比资料，由于要同时研究东、西方科技史料，因此较难得到。但这种对比，对于提高民族自信心和自豪感，是绝对必要的。
四．注意研究中国古代的科学思想以及中国没有形成自己完整的科学思想体系的原因，并将这一内容融入爱国主义教育过程
科学思想是指自然科学中重要的成果、重大学说的理论思想。从认识论角度分析科学思想的诞生过程，找出这些思想发展的脉络，发现贯穿其中的科学的思维方法，探索科学思想发展的规律，对促进现代自然科学的发展无疑是十分重要的。中国没有出现近代科学，没有形成自己完整的科学思想体系。但这不等于中国没有自己的科学思想。
古代科学最先发展起来的是天文学和数学，其次是力学。此外还有一些生物学和医学方面的研究。因为这些学科同古代人类的生产和生活关系最为密切。中国古代的科学已有两千多年的历史。在这漫长的岁月中，中国出现过十分丰富的科学思想。
例如，古人为了解释各种天象，研究天地形状及其关系，提出了最初的宇宙理论。中国的宇宙论有盖天、浑天、宣夜、昕天、穹天、安天等流派，被称为“论天六家”。如果再加上王充的平天说，就有七家。但主要的是盖浑两家。中国天文学思想与稍后的希腊、罗马天文学相比，有以下特点：
（1）古中国的宇宙论主要研究天与地的形状，天地为何不往下坠落，如何解释天体的圆周运动等，而不大注意研究日地关系，不大注重对行星视运动不规则性的理论解释。因此，在中国没有出现托勒密式的天文学家并不奇怪。
（2）中国的宇宙论没有明显的、尖锐的地心说与日心说的对立。在西方，地心说与地静说、日心说与地动说往往联系在一起。在古中国却不然，地心说可以和地动说直接联系。
（3）中国古代虽有天球概念，但没有天球层体系；虽有“九重天”的说法，但没有给每个行星各安排一个天球。其原因大概是古中国的宇宙理论只是从整体上把握天体的运动，把许多天体作为一个星群来描述，很少具体地说明各个行星运转的特殊轨道。
（4）中国较早地提出了把天体的视运动与天体的真实运动区分开来的主张，而这种区分将会导致对真实运动的否定。
墨家的《墨经》中也记载了许多力学、物理学和几何学的研究成果。其中不乏闪光的科学思想。
爱因斯坦曾有过一段精彩的论述：“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前。读者体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的过程，也很难达到清楚地理解全部情况。”“我们的科学进步得如此之快，以致大多数原始的论文很快失去了它的现实意义而显得过时了。但是，另一方面，根据原始论文来追踪理论的形成过程却始终具有一种特殊的魅力。”科学思想生动地体现了各门自然科学形成、发展和成熟的认识过程。分析中国古代在科学思想形成过程中的缺陷，并与西方科学思想的形成过程进行对比，将这一结果介绍给公众，不仅有助于理解有关的科学原理，对于提高公众，特别是青少年的科学素养，培养人们的爱国主义精神是至关重要的。
五．注意宣传中国古代科学技术外传及对世界文化发展的影响
中华民族在漫长的几千年岁月中，创造了独特的文明和光辉灿烂的文化，不仅对中华民族的繁衍发展奠定了基础，而且对人类进步和世界文明的进程起了积极的推动作用。印刷术、火药、指南针—中国的三大发明，被马克思称为“资产阶级发展的必要前提”。早在六千年以前，当世界上绝大部分地区依然处于黑暗、蒙昧的原始状态的时候，在中华民族的摇篮—黄河流域就出现了照亮原始社会的文明曙光。这是农业文明的曙光，它给人类未来的工业文明与信息文明奠定了一个决定性的基础。中华民族对人类进步的影响和推动作用，主要是通过古代科学技术外传实现的。
中国古代科学技术的外传，主要通过两条途径。
就陆路而言，张骞出使西域的故事《史记》中已有记载。第一支丝绸商队从中国到伊朗的时间是公元前106年。从科学史的观点来看，这次出使最有意义之处是中国人在这个地区进行地理探险的成功。
海路方面，从公元1世纪到3世纪中叶，西方的船只（罗马、希腊、埃及）曾到过印度所有的港口，有些船甚至远航到广东。公元360年左右，在幼发拉底河沿岸巴达尼亚每年一次的集市上，已有中国的商品（当然，这些商品不一定都是中国船只运过去的）。中国的远洋航行直到3世纪以后才开始，直到13世纪才得到充分发展。1405年，宦官、提督郑和率领由六十三艘远洋帆船组成的舰队访问了南洋好多地方，在以后的三十年中，这样的远征进行了共七次。
这些陆路和海路的交往，有些是统治者的政治需要，有些则是为了通商。毋庸置疑，这些交往必然伴随着科学技术的交流。
由于当时中国的科学技术遥遥领先于西方，因此这种交流对西方文明的发展起了积极的推动作用。其中纸的发明对人类进步有举足轻重的意义。在没有纸的年代，文化的积累和传播极为困难。古埃及人用天然生长的植物纸草，极易发脆破碎，无法保存；希腊人用羊皮书写，但羊皮价格昂贵，产量有限，不宜推广；巴比伦人把字刻在泥板上，非常笨重，而且不能记录大量文字；印度则用树皮或多罗树的树叶，这些材料象纸草一样不便保存。中国古人先是把字刻在龟甲或动物的骨骼上，进而改刻在青铜器上，再以后是使用竹片和木片。世界上现存最古老的纸，是公元1957年中国考古学家在陕西西安郊区（霸桥）一座古墓中发现的，经鉴定，其原料是大麻纤维，年代大约在公元前140至前87年间。这就是著名的“霸桥纸”。东汉时代，蔡伦对造纸技术做了重大改进，他用树皮、麻头、破布、鱼网做原料，使造纸原料来源更为广泛，而且质量大为提高。公元105年，蔡伦将这种纸献给朝廷，从此在全国推广，人称“蔡侯纸”。
中国的造纸术于公元7世纪传到印度，8世纪传到西亚。欧洲人在8世纪末才从阿拉伯人手中得到第一张纸。由于阿拉伯人严守造纸技术的秘密，以从向欧洲人出售纸的贸易中获取厚利达5个世纪之久，因此欧洲人造纸于公元12世纪才开始。这比中国发明造纸术晚了1500年。
六．注意分析中国在科学技术方面由先进变为落后的原因及背景
中国在16、17世纪以前的漫长的封建社会历史时期中，科学技术水平领先于中世纪的欧洲。到了16-17世纪（中国的明末清初），近代科学开始在西欧诞生了。这种科学运用严密的逻辑方法进行科学推理，用系统的实验方法检验假说，探索自然现象之间的因果关系，并力图运用数学对自然现象及其规律进行定量的描述。这样，近代科学就开始从直观、思辩的自然哲学中分化出来，走上了独立、系统和全面的发展道路。但是，这种近代科学并没有在当时的中国出现。中国的科学从此开始落后于西方。18、19世纪，与近代科学相结合的近代技术诞生了，开始了工业革命。此后，中国的技术也开始落后于西方。
为什么中国古代科学技术长时期处于人类科学技术史上光辉的顶峰，却没有产生近代科学技术？为什么清代以后先进的中国反而落后于西方？这是我们必须深思的。这一问题已引起越来越多的中外学者的关注。事实上回答这一问题并不是一件容易的事，因为影响的因素是多方面的。
中国文明史的一个根本特点，是中国的农耕文化出现得最早，同时中国农业文明的历史延续的时间也最长。也许由于作为经济基础的农业过早成熟，也许由于地理上东、南面有沧海相隔，西、北面有高山大漠阻挡，中国在长达六千年的历史中，基本上处于独立发展的状态，在世界上最早的古代文明发祥地中，中国是仅有的既没有中断与衰亡，也没有转移地域，而延续地发展过来的一个。中国创造了独特形态的文明，这是一种由农业经济的经济基础、君主专制的政治体制、封建士大夫的文化三个子系统构成的、有自我调节功能、再生功能与修复功能的稳定系统。因此，虽然中国农业文明很早就成熟了，但却迟迟不向工业文明过度。
我们不能仅仅满足于回味祖先给“龙的传人”留下的荣耀，而必须用科学的态度来分析、总结我们的历史。搞清这个问题，不是为了回顾历史，而是为了以更强劲的步伐走向未来，特别是对青少年一代树立民族自信心、增强紧迫感和责任感，十分重要。
七．加强对古代优秀科学家的宣传
科学技术的进步离不开科学家的努力。历史上许多优秀科学家不仅在科学技术上作出了卓越贡献，而且具有高尚的情操。他们把爱国主义思想和献身科学的精神融于一身，为后人树立了光辉的榜样。许多名垂青史的科学家都具有报效祖国、造福人民的良好品德。东汉名医华佗，既不做官，也不肯做少数统治者的御用医生，甘愿风餐露宿为民除病。明代杰出的地理学家徐弘祖，不畏艰险，以惊人的毅力从事科学的地理考察和探险达30余年，由于他行踪不定，如飘飘云霞，被人们戏称“霞客”。他和他的游记被世人赞为“奇人奇书”。中国古代曾涌现出象张衡、祖冲之、沈括、李时珍、宋应星等一大批杰出的科学家，他们为了祖国富强、民族兴旺，在科学事业上，鞠躬尽瘁，奋斗不息，象一座座丰碑树立在漫长的各个历史发展阶段，他们的生平事迹和奋斗历程是进行爱国主义教育的生动教材。在利用古代科技文物进行爱国主义教育的过程中，大力宣传这些科学家，使人们从这些科学家身上受到熏陶和启迪，树立为祖国富强而献身的精神，是非常重要的。
八．重视中国古代科学技术对当代科技发展的重要作用
中国古代科学技术对当代科技发展有着重要的促进作用。在进行爱国主义教育中，这一点是不容忽视的。主要表现在以下四个方面。
1． 中国古代的系统思维对当代科学技术综合趋向的启发作用。当前近代科学已进入发展综合、非线性、复杂性、开放系统的研究。而这类研究正是中国传统文化的优势。耗散结构理论的创建者，比利时科学家普里戈津（I·Prigogine）1986年在《探索复杂性》一书中写到：“中国文化具有一种远非消极的整体和谐。这种整体和谐是各种对抗过程间的复杂平衡造成的。”四川水利工程都江堰历经2000年而不衰，渠首工程的鱼咀、飞沙堰、宝瓶口三者巧妙结合，分水、分沙的合理性，工程维修的科学性和简单性，充满了中国古人治水的整体性和复杂性相和谐的思想，对当今水利工程建设有着丰富的启示。协同论的建立者，德国物理学家哈肯（H·Haken）说：“我认为协同学和中国古代思想在整体性观念上有很深的联系”“虽然亚里士多德也说过整体大于部分，但在西方，一到对具体问题进行分析研究时，就忘了这一点，而中医却成功地应用了整体性思维来研究人体和防治疾病，从这个意义上说中医比西医优越得多。”
2． 古代的天人合一思想，强调人与自然的和谐关系，对当代的环境科学、区域开发和可持续发展有明显的积极意义。
中国在周朝就颁布了《野禁》和《四时之禁》，不准违背时令砍伐树木，割草烧灰，扑捉鸟兽鱼虾，设立了管理山林川泽的官员。战国时期的韩非就认识到了人口膨胀带来的社会问题，他说：“今人有五子不为多，子又有五子，大夫未死而有二十五孙，是以人民众而货财寡，事力劳而供养薄，故民争虽倍赏累罚而不免不乱”（《韩非子·五蠢》）。这比马尔萨斯的人口论（1798年）早2000多年。要持续发展，首先得解决农业问题。《吕氏春秋·审时》篇说：“夫稼，为之者人也，生之者地也，养之者天也”，把农业生产中天、地、人三者之间的关系看作彼此联结的一个有机整体，主张顺天时，量地利，尽人力。这一套完整的农业思想，在现代农业生产中，仍然闪闪发光。
3．自然史料在现代科学研究中的应用
中国地域广大，历史悠久，对许多自然现象观察时间之长，记录之详，堪称世界之最。首先注意到中国天文记录重要性的是法国天文学家、数学家拉普拉斯，1796年他在《宇宙体系论》里说：“法国图书馆所藏许多手稿里，有不少是还没有经人整理的观测，它们对于天文学可能有所阐发，特别是对于天体运行上的长期差。这一工作应引起熟悉东方语文的学者们的注意，因为认识宇宙体系里的大变化并不比法国大革命（1789-1794）更少趣味”。他是看了在华传教士宋君荣（A·Gaubil）写回的手稿时说这番话的。宋君荣提供的中国关于黄赤交角的观测，为他的天体力学理论提供了佐证。第二次世界大战以后，射电天文学的出现，使对超新星遗迹的认证工作显得重要起来，而在这方面中国记录更能发挥作用。担任过美国原子能委员会的麻省理工学院教授韦斯科夫（V·F·Wisskipf）甚至这样说：“在人类历史上有两个7月4日，值得永远纪念。一个是1776年7月4日，成立了美利坚合众国。一个是1504年7月4日，中国天文学家记录了金牛座超新星的爆发，这次爆发产生了蟹状星云。”东方天文记录的现代应用，目前已成为一个很受关注的课题。
历史资料在地球科学研究工作中也很重要。竺可桢先生关于气候变迁的研究就是一例。从1952年开始，他不断地从经、史、子、集，以及笔记、小说、日记、地方志中收集有关天气变化、动植物分布、冰川进退、雪线升降、河流湖泊冻结等资料，加以整理，临终前于1972年发表《中国近五千年来气候变迁的初步研究》，重建5000年气温变化史，受到全世界的关注。文章发表后立即被译成英、德、法、日和阿拉伯诸种文字，英国《自然》杂志发表评论说：“竺可桢的论点是特别具有说服力的，着重说明了研究气候变迁的途径，西方气象学家无疑将为能获得这篇综合性研究文章感到高兴。现在，研究全球性的气候变化，已成为一个重要课题，各国都在大量投资，计算机模拟等手段均用上，而竺可桢开创的历史方法仍不失为一条途径。
4． 把传统科学作为目的基因转入现代科学中，使现代科学得以有新的发展。吴文俊院士从事几何定理的机器证明及其应用就是一个最成功的例子。
数学定理的机器证明是吴文俊院士继承我国古代数学传统开创的数学机械化工作的一部分。“机械化”是相对“公理化”而言的。公理化思想起源于古希腊，欧几里得《几何原本》就是这方面的代表作，它创造了一套用定义、公理、定理构成的逻辑演绎体系。我国的数学著作，自汉代的《九章算术》起则创造了另一种表达方式，它将246个应用问题，区分为9大部分（章），在每个部分的若干同类型的具体问题之后，总结出一般的算法。这种算法比较机械（刻板），每前进一步，都有有限多个确定的可供选择的下一步，这样沿着一条有规律的刻板的道路一直往前走就可以达到结论。而这种以算为主的刻板的做法正符合计算机的程序化。吴文俊先生利用我国宋元时期发展起来的增乘开方法与正负开方法，在HP25型袖珍计算器上，利用仅有的8个存储单元，编制一个小程序，竞可以解高达5次的方程，而且可能达到任意预定的精确度。
以上几个方面的内容，是席泽宗院士在他的报告中提出的。人们往往一提起“古代文物”就把它们和现实对立起来，以为这些只是过去的辉煌，历史因此而被割断。让公众了解这些，可以加深对古代科技文物历史价值的理解，促使人们把过去和现在联系起来。祖先留给我们的绝不仅仅是一些出土文物，他们的思想和精神将鼓舞我们为中华民族的崛起而努力奋斗。
总之，科技馆在利用古代科技文物进行爱国主义教育中，应扬长避短，发挥自己的优势，创造出一套有特色的教育方法，并注意深入发掘爱国主义教育的内涵，将这一活动更加生动活泼地开展下去。
参考文献：
《中国科学技术史》[英]李约瑟 科学出版社
《科学思想史》林德宏著 江苏科学技术出版社
《古代东亚哲学与科技文化》[日]山田庆儿 辽宁教育出版社
《中国的世界纪录（科技卷）》方克主编 湖南教育出版社
《科学的历程》吴国盛著 湖南科学技术出版社
《中国：发明与发现的国度》[美]罗伯特.K.G.坦普尔
《中国科学的传统与未来》席泽宗
本文作者：中国科技馆 刘锡印
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