“大國工程”融入地理類課程教學的應(yīng)用研究

王素芳 張晶 蔡中祥 公茂玉

關(guān)鍵詞：大國工程;自然地理學;課程思政

所謂“大國工程”，是人類認識世界、改造世界并對人類命運產(chǎn)生深遠影響的精神實踐和物質(zhì)實踐的統(tǒng)一，至少包含三個基本特征，即時間上的延續(xù)性、空間上的跨度性和福祉上的廣泛性[1]。每個大國工程的建設(shè)與完成，都是國家意志、國家情懷、科技實力、人民智慧的集中體現(xiàn)，其建設(shè)中的科技創(chuàng)新、技術(shù)攻關(guān)、困難磨礪和人文精神故事是中華民族共同的財富。地理學就是研究地理環(huán)境的科學[2]。自然地理學的研究對象是地理環(huán)境中的自然環(huán)境，主要涉及地質(zhì)、地形地貌、氣候、水文等方面，與大國工程的建設(shè)有十分緊密的聯(lián)系。因此，在《自然地理學》課程思政的實踐中，嘗試將大國工程與課程更好融合，用大國工程力量提升學生的國家認知和民族認同。

一、大國工程的思政內(nèi)涵

1. 大國工程體現(xiàn)辯證法哲理

隨著科學技術(shù)和人類認知的發(fā)展，尊重自然規(guī)律，倡導(dǎo)人與自然環(huán)境和諧共處已是共識。工程實踐多是人們認識世界、改造世界的過程。大國工程往往是人們對自然地理環(huán)境的全新塑造。改造自然的過程也會有利有弊，需要人們用唯物辯證法的思想來認知大國工程。

2. 大國工程體現(xiàn)科學決策

大國工程往往涉及國民政治、經(jīng)濟、社會等方方面面，其謀劃、決策、實施等各個階段都體現(xiàn)了科學決策、精準施策。從1918年孫中山首次提出開發(fā)三峽水利的設(shè)想，到1992年七屆全國人大五次會議表決通過興建三峽工程議案，直至2009年三峽工程全面竣工，三峽工程經(jīng)歷了漫長坎坷的決策過程[3]。其間專家學者反復(fù)探討，黨內(nèi)、黨際和黨群充分民主協(xié)商。

3. 大國工程體現(xiàn)科技實力

每一次的大國工程建設(shè)，都是中華兒女面對新事物、新難題的一次科研沖鋒和技術(shù)飛越。青藏鐵路是世界海拔最高的高原鐵路，建設(shè)面臨著三大世界鐵路建設(shè)難題：千里多年凍土的地質(zhì)構(gòu)造、高寒缺氧的環(huán)境和脆弱的生態(tài)。最終科學家們采取了以橋代路、片石通風路基、通風管路基（主動降溫）、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等措施，解決千年凍土所帶來的難題。由于黃河底部地質(zhì)條件復(fù)雜，修建隧道十分困難。南水北調(diào)中線穿黃工程建造穿黃隧洞，其關(guān)鍵技術(shù)研究開創(chuàng)了我國數(shù)個第一：第一次采用大直徑隧洞穿越黃河;第一次在我國水利史上采用泥水加壓平衡盾構(gòu)進行隧洞施工;第一次應(yīng)用雙層襯砌的結(jié)構(gòu)[4]。

4. 大國工程體現(xiàn)民族精神

南水北調(diào)中線丹江口大壩因加高需搬遷移民34.5萬人，其中2011年要完成19萬人的搬遷安置，年度搬遷安置強度即搬遷安置人口在國內(nèi)和世界均創(chuàng)歷史紀錄，在世界水利移民史上前所未有[5]。無論是三峽工程的百萬移民，還是南水北調(diào)中線工程的三十多萬移民，都從民族大義和國家整體利益發(fā)展出發(fā)，舍小家，為大家。以愛國、奉獻、協(xié)作、拼搏、創(chuàng)新為基本內(nèi)涵[6]的移民精神是以愛國主義為核心的民族精神在當代社會的繼承、豐富和發(fā)展。

5. 大國工程體現(xiàn)制度優(yōu)越性

社會主義同資本主義比較，它的優(yōu)越性就在于能做到全國一盤棋，集中力量，保證重點[7]。在幾乎所有的大國工程中，這一點都有所體現(xiàn)。北盤江第一橋由于地處高原邊界深山地區(qū)，跨越河谷深切600米的北盤江“U”形大峽谷，地勢十分險峻，地質(zhì)條件非常復(fù)雜。且周邊喀斯特地貌山體硬度較低，為避免溶洞和裂隙，設(shè)計師不斷將橋梁位置高移，工程建設(shè)難度極高，英國BBC稱其“難以想象”。美國紐約全長3.2千米的地鐵第二大道輾轉(zhuǎn)80多年，耗資45億美元。而在強烈國家意志推動和全體建設(shè)者的努力下，全長1 341.4米的世界最高大橋北盤江第一橋工程僅耗時3年多，總投資10.28億元。

二、大國工程與理論教學的融合

《自然地理學》課程理論教學的核心內(nèi)容是氣象、水文、地貌、土壤、生物五大基本自然要素的基本特征、結(jié)構(gòu)、成因、區(qū)域分布與變化規(guī)律等基本知識。大國工程內(nèi)涵豐富，在理論教學過程中，大國工程與課程的結(jié)合不能牽強附會，也不必面面俱到，需要結(jié)合各章節(jié)知識點，結(jié)合不同大國工程的典型要素和特殊地理環(huán)境，開展探索實踐。

1.點式融合

點式融合指根據(jù)課程的某一個具體知識點開展結(jié)合。如北斗導(dǎo)航系統(tǒng)工程、中國空間站建設(shè)、神州系列衛(wèi)星的發(fā)射等，主要是跟我們認知宇宙和天體的章節(jié)關(guān)系密切，可圍繞天體這一知識開展（表1）。具體教學中可以采用問題引導(dǎo)和案例解說的方式。

2.線式融合

線式融合指的是將大國工程的要素跟不同章節(jié)內(nèi)容以串珠子的形式融合，不同章節(jié)的知識點對應(yīng)了工程的不同特性，如三北防護林工程。三北防護林工程是指在我國東北、西北、華北建設(shè)的大型人工林業(yè)生態(tài)工程，東起黑龍江賓縣，西至新疆的烏孜別里山口，北抵國境線，南沿海河、永定河、汾河、渭河、洮河下游、喀喇昆侖山，包括新疆等13個省級行政區(qū)，總面積406.9萬平方千米。三北防護林工程既是根據(jù)特定氣候條件、因地制宜培塑生物群落和生態(tài)環(huán)境的過程，也是人為對地理環(huán)境改造、重新塑造地貌的過程，分別涉及氣候、地貌、生物等多章節(jié)教學內(nèi)容。在不同的章節(jié)，可結(jié)合不同的教學內(nèi)容恰當融合（表2）。

3.面式融合

面式融合指根據(jù)教學需求，對大國工程開展全面深入的挖掘和剖析。這往往跟自然地理環(huán)境在大國工程建設(shè)中的重要程度有很大影響。如凍土地貌對青藏鐵路修建產(chǎn)生的影響，喀斯特地貌對于“中國天眼”FAST工程的選址影響，這種影響是關(guān)鍵性且多方面的。青藏鐵路修建過程中最核心的三大困難：凍害、高寒缺氧環(huán)境和脆弱的生態(tài)，也恰恰是高原凍土地貌教學過程的重點和難點，就需要對青藏鐵路工程進行深度挖掘和深度教學融合（表3）。

三、大國工程與實踐教學的融合

情境教學是培養(yǎng)學生地理核心素養(yǎng)的有效方式之一[8]。我校地處中原大地，校區(qū)緊鄰南水北調(diào)中線工程，因而將《自然地理學》實踐教學中的水文實習設(shè)計為考察南水北調(diào)中線工程和南水北調(diào)穿黃工程，不僅有近水樓臺之便，也更易讓學生產(chǎn)生情感共鳴。在教學內(nèi)容上，通過現(xiàn)地考察南水北調(diào)穿黃工程，深度挖掘南水北調(diào)中線工程和穿黃工程的地理學內(nèi)涵，從地貌、地質(zhì)、土壤、水文、氣象氣候等幾個方面結(jié)合，同時也可將工程設(shè)計和建設(shè)中蘊藏的科學探索精神、開拓創(chuàng)新精神等引入課堂教學。

1.工程選址中的地貌考量

南水北調(diào)中線工程一路自丹江口水庫東岸河南省淅川縣開挖干渠，經(jīng)過長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿華北平原中西部邊緣，經(jīng)隧道過黃河，沿京廣鐵路西側(cè)北上到北京市。河南方城是北亞熱帶與南暖溫帶的分界線，長江流域與淮河流域的分界線，南陽盆地和華北平原的分界線，伏牛山脈與桐柏山脈的分界線，華北地臺與秦嶺地槽的分界線，五線交匯處是一段沉陷的山地，形成了東北窄西南寬的喇叭狀地塹，這個地塹就是罕見的平原埡口—方城埡口。東西長15千米，南北寬20千米，兩側(cè)地面高程達200米以上，而地塹最低處僅為145米。南水北調(diào)中線巧妙地利用該埡口翻越伏牛山脈和桐柏山脈，避免了大規(guī)模的開山鑿路。同時中線大部分線路與我國第二、三級階梯分界線基本平行，全程利用了山地向丘陵和平原地區(qū)過渡的地形地勢之便，減少了工程量。

2.工程設(shè)計方案的水文因素

我國大江大河的基本走勢多為自西向東流，而南水北調(diào)工程則是人為創(chuàng)建一條南北向的徑流水道，且跨長江、淮河、黃河、海河四大流域，穿越大小河流600多條。為保證渠道內(nèi)的水不受沿線河流水的污染，同時工程也不影響沿線河流原有的河床和流量，中線工程渠道主要采用渡槽等方式橫跨河流。

在所有南北橫跨的河流中，黃河水文情況非常復(fù)雜。河南省境內(nèi)的黃河下游段更是典型的游蕩型河道，水流散亂，主槽擺動幅度和擺動速度均很大。為確保穿黃工程萬無一失，水利部先后組織長江設(shè)計院和黃委會設(shè)計院分別獨立設(shè)計渡槽凌空穿黃和隧洞遁地穿黃兩個方案，與凌空架設(shè)渡槽相比，隧洞穿黃是將輸水工程置于黃河河床之下，不僅可以避免外界氣象條件的過多干擾，也減弱了散亂流水和河床侵蝕對工程的影響，因此最終選定隧洞穿黃的方案。

3.工程建設(shè)過程中的土壤因素

南水北調(diào)中線工程河南段干渠沿線主要土壤類型有褐土、黃棕壤和潮土。褐土分布在太行山山前洪積沖積平原、豫西沙河以北的淺山丘陵、階地及豫中平原西部的緩崗臺地上，土壤有一定的淋溶作用和粘化作用。黃棕壤是北亞熱帶的地帶性土壤，分布在沙河以南的豫西南丘陵低山區(qū)，土壤質(zhì)地粘重，結(jié)構(gòu)不良，耕作性能差。潮土主要分布在華北沖積平原和豫中京廣鐵路以東、沙潁河以北的平原部分[9]。

南水北調(diào)工程改變了水資源的自然地理分布，同時也會對工程沿線地區(qū)的土壤環(huán)境帶來深遠影響。因此，工程在設(shè)計實施時充分采取防滲排水綜合工程措施，防止土壤鹽堿化，預(yù)防污水灌溉可能對土壤造成的不利影響。

4.工程建設(shè)過程中的地質(zhì)因素

穿黃工程是南水北調(diào)中線總干渠特大型河渠交叉建筑物，是總干渠上規(guī)模最大的關(guān)鍵性工程[10]。如此關(guān)鍵的工程，在論證初期需要對規(guī)劃區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行詳盡的勘察。穿黃工程穿越黃河河床及北岸漫灘，淺層普遍分布有飽和粉細砂，通過地層年代、黏粒含量、土層剪切波速的判別方法，初判為可液化土層[11]。液化土層土體含水量較大，土體不穩(wěn)，容易變形，因而工程中要考慮其負面影響。還有一個對工程影響較大的就是膨脹土。膨脹土是一種富含高嶺土、蒙脫石以及伊利石等礦物成分的區(qū)域性特殊土，其具有強水敏性和脹縮性，對環(huán)境濕熱變化非常敏感[12]。膨脹土在我國云南、貴州、四川、廣西、河北、河南、湖北、陜西、安徽和江蘇等地有分布。南水北調(diào)中線工程施工階段累計發(fā)生的具有一定規(guī)模的膨脹土滑坡超過100處。為解決這個問題，工程施工時引進改性土生產(chǎn)成套設(shè)備，將具有一定自由膨脹率的天然土，摻入一定比例的水泥（一般不大于8%），以改變其土料的膨脹性，提高土體抗剪強度和承載能力。

5.工程實現(xiàn)蘊含的自然規(guī)律

南水北調(diào)中線工程區(qū)別與東線工程的一大特點是：全線基本自流。這正得益于對自然規(guī)律的遵循和靈活運用。南水北調(diào)中線工程所在區(qū)域雖然地形比較復(fù)雜，但整體地勢南高北低，丹江口水庫的海拔高于京津地區(qū)，且沿途所經(jīng)過的地方基本全都是平原地形。根據(jù)萬有引力定律，“水往低處流”，基本可以實現(xiàn)自流，這樣工程建設(shè)和運營成本也較低。于是設(shè)計丹江口大壩的壩頂由原來的162米加高到176.6米，水位從157米提高到170米，整體比北京高出百米，實現(xiàn)全程自流。

在當代學科交叉融合更加明顯的趨勢下，大國工程的深厚內(nèi)涵不僅僅是工科學生需要掌握的，也是其他課程教學取之不盡的科學和精神源泉，需要各科教師結(jié)合自身教學實踐，圍繞四個自信的建立，深度挖掘大國工程的價值，用大國工程現(xiàn)地教學，了解大國謀略、揭秘科學原理、感受社會經(jīng)濟變化、傳播大國形象。