元代的文化艺术和科学技术有很高的成就。各族人民在文学艺术(包括戏曲、诗歌、绘画等)、史学、哲学等方面创作了许多优秀作品。元曲在中国文学史上占有很重要的地位。在科学技术方面，也有许多发明创造。元朝疆域辽阔，国内各民族之间和中外之间经济、文化交流的加强，为天文、地理、农学等学科的发展提供了良好条件。13、14世纪的欧洲尚处在“黑暗时代”，而元代的文化科学水平在世界上居于领先地位。
文学艺术
戏曲艺术在元代有很大的发展。元曲和南戏先后出现繁荣局面。元曲包括杂剧和散曲，而杂剧以其艺术上的创造性、内容的现实性，成为这个时代文学的突出成就。
杂剧是中国历代歌舞艺术、讲唱伎艺长期发展而成的新的戏曲形式。它把歌曲、宾白、舞蹈结合在一起，成为一种综合的艺术。元代创作杂剧见于名目的共约六百多种，现存两百多种，杂剧作家有两百人左右。13世纪50年代到14世纪初，是元杂剧鼎盛时期。著名剧作家有关汉卿、王实甫、白朴、马致远、康进之、高文秀等，活动中心在大都，著名作品有《窦娥冤》、《拜月亭》、《西厢记》、《墙头马上》、《汉宫秋》、《李逵负荆》等。14世纪初至60年代，活动中心移至杭州，主要作家有郑光祖、乔吉、宫天挺、秦简夫等，主要作品有《倩女离魂》等。其中关、马、郑、白被誉为“元曲四大家”。散曲起源于民间小曲和少数民族音乐，分小令、带过曲、套曲三种基本格式。前期散曲家有关汉卿、马致远、卢挚等，后期有张养浩、刘致、张可久、乔吉等。少数民族作家也有许多成就，女真人李直夫创作了杂剧《虎头牌》，蒙古人阿鲁威，女真人奥敦周卿、王景，畏兀儿人贯云石，回回人萨都剌、丁野夫等都是著名的散曲家。南戏原是浙江温州一带的地方剧，宋时已盛行，元初衰落。到元朝后期，杂剧由盛转衰，南戏则得到了发展。它不像杂剧那样在折数和宫调上有严格规定，押韵和宫调都较自由，登场演唱的角色可生可旦，声腔也各有发展。现存元代南戏剧本十六种，片断一百一十九种，存目三十三种，以高则诚的《琵琶记》成就最高。
长篇小说兴起于元末。施耐庵和罗贯中分别于元末明初创作了《水浒传》和《三国演义》。这两部长篇章回小说在艺术上有很高的成就，它们的问世，标志着中国古典小说已发展成熟。
史学
元代官私史学著作很丰富，少数民族也有自己的史学著作。胡三省以毕生精力撰成《资治通鉴注》，对《通鉴》作校勘、解释、考证，并对史事有所评论，或直言不讳地表达自己对宋亡的哀痛，或隐晦曲折地抨击元朝统治。马端临的《文献通考》是杜佑所著《通典》的进一步丰富和扩大。《通考》共分二十四门，其中经籍、帝系、封建、象纬、物异五门为《通典》所无;其余十九门，则在《通典》基础上离析其门类，加以充实而成。凡天宝以前史实，作拾遗补缺;天宝以后至宋嘉定五年(1212)作续修，所载宋制最详。《通考》材料取舍严格，注意历史变通，在治史方法上值得肯定。作者还常常通过历史叙述表达对人民的同情和对统治者的抨击。
元朝按前代设局修史的传统制度，分别于至正四年、五年修成《辽史》、《金史》和《宋史》。当时的中书右丞相脱脱为都总裁，铁睦尔达世、贺惟一、张起岩、欧阳玄、吕思诚等为总裁官。其中铁睦尔达世是康里人，参加三史纂修的还有唐兀人斡玉伦徒，畏兀儿人廉惠山海牙、沙剌班等。
成书于13世纪中叶的《元朝秘史》是蒙古族最早的历史和文学著作。乌思藏著名学者布思端(Bu-stonrin-po-che)所著《吐蕃佛教源流》和公哥朵儿只所著《红册》，是元代藏族最重要的两部历史名著。元代还有许多汉文书籍译成少数民族文字，也有一些蒙古等少数民族著作译成汉文。
哲学
元朝统治者以理学作为维护封建统治的思想工具。蒙古统治北方之初，北方儒士对南方理学了解极少。公元1235年蒙古军占领德安(今湖北安陆)时，俘理学家赵复至燕，理学始在北方广为传布，于是出现了许衡、郝经、姚枢、窦默、刘因等理学家。及统一江南，南方朱学人物吴澄、许谦等，陆学人物陈苑等，均为一代理学名家。其中许衡、刘因、吴澄称为元代三大理学家。元代理学在学说上继承宋代理学，并无多大创造，但也自有特色：朱陆之争渐变为朱陆“和会”，以吴澄最明显;以许衡为代表的理学家与过去空谈性命不同，比较倾向日用生理，提出“治生论”;以刘因为代表的理学家提出返求六经的主张，比较务实。元代理学的这些演变，在理学发展中起着承上启下的作用，成为明清理学思想的滥觞。
除了正统的理学思想外，元代还出现了邓牧的“异端”思想和谢应芳的无神论思想。邓牧自称“三教外人”，表示不列入儒佛道行列。他在《伯牙琴》中对“君”和“吏”进行了无情的抨击，揭露皇帝是最大的剥削者和掠夺者，幻想重新出现尧、舜时代。谢应芳一生致力于破除世俗迷信和反对佛、道宗教迷信，所著《辨惑编》是反对迷信的专著。
科学技术
元代在科学技术方面最突出的成就有：
①天文学。杰出的天文学家郭守敬、王恂等为编订《授时历》，创制了简仪、仰仪、圭表、景符等十余种天文观测仪器，在元朝控制的范围内陆续设立了二十七所观测台、站，在测定黄赤大距和恒星观察等方面取得了丰富准确的数据。至元十八年(1281)正式颁布了《授时历》。这部历法以365.2425日为一年，废除上元积年、日法，采用近世截元法，在人类历法史上取得了重大成就。
②地理学。《大元大一统志》的编纂、河源的探索、《舆地图》的问世是元代地理学的主要成绩。《大元大一统志》由岳铉主编，虞应龙等参加修撰，成书于大德七年(1303)。该书对全国路府州县的建置沿革、坊郭乡镇、山川里至、土产风俗、古迹人物，皆有详述，取材多于宋、金、元地志，因而具有很大价值。至元十七年，元世祖忽必烈令女真人都实探求黄河河源，认为星宿海(火敦脑儿)即河源。都实的考察经过由潘昂霄撰成《河源志》。道士朱思本考察了今华北、华东、中南十省地理，参阅《大元大一统志》等地理著作，以“计里画方”法，制成《舆地图》。
③农学。元代三部农书的发行标志着元代农学有很大发展。由司农司编写的《农桑辑要》，反映了6世纪到13世纪末中国植物栽培的进展，总结了中国13世纪以前的农业生产经验，保存了大量古农书资料。王桢著的《农书》是一部对全国农业作全面系统研究的农书，全书共分《农桑通诀》、《百谷谱》、《农器图谱》三大部分。作者认为不违农时，适时播种，因地制宜选择作物，选择良种，及时施肥，改造土壤，兴修水利是取得丰收的保证。他总结了各种农作物的栽培方法，其中关于棉花的种植法更有现实意义。他绘制了各种农具、农业机械图三百零六幅，对提高耕作技术有很大作用。畏兀儿人鲁明善的《农桑衣食撮要》。
④医学。元代也有很多新成就。李杲、朱震亨在伤寒、肺痨等内科学上有新的学说，均属“金元四大家”;葛可久精于医治肺痨;危亦林在麻醉、骨折复位手术上有新创造;滑寿善针灸。
元代在印刷术、火炮技术、造船术、航海术、水利工程技术等方面也有许多成就。
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