“大國工程”融入地理類課程教學的應用研究

王素芳 張晶 蔡中祥 公茂玉

關鍵詞：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生深遠影響的精神實踐和物質實踐的統一，至少包含三個基本特征，即時間上的延續性、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，其建設中的科技創新、技術攻關、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境的科學[2]。自然地理學的研究對象是地理環境中的自然環境，主要涉及地質、地形地貌、氣候、水文等方面，與大國工程的建設有十分緊密的聯系。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、大國工程的思政內涵

1. 大國工程體現辯證法哲理

隨著科學技術和人類認知的發展，尊重自然規律，倡導人與自然環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. 大國工程體現科學決策

大國工程往往涉及國民政治、經濟、社會等方方面面，其謀劃、決策、實施等各個階段都體現了科學決策、精準施策。從1918年孫中山首次提出開發三峽水利的設想，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，三峽工程經歷了漫長坎坷的決策過程[3]。其間專家學者反復探討，黨內、黨際和黨群充分民主協商。

3. 大國工程體現科技實力

每一次的大國工程建設，都是中華兒女面對新事物、新難題的一次科研沖鋒和技術飛越。青藏鐵路是世界海拔最高的高原鐵路，建設面臨著三大世界鐵路建設難題：千里多年凍土的地質構造、高寒缺氧的環境和脆弱的生態。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。由于黃河底部地質條件復雜，修建隧道十分困難。南水北調中線穿黃工程建造穿黃隧洞，其關鍵技術研究開創了我國數個第一：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進行隧洞施工;第一次應用雙層襯砌的結構[4]。

4. 大國工程體現民族精神

南水北調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和世界均創歷史紀錄，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展出發，舍小家，為大家。以愛國、奉獻、協作、拼搏、創新為基本內涵[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、豐富和發展。

5. 大國工程體現制度優越性

社會主義同資本主義比較，它的優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。北盤江第一橋由于地處高原邊界深山地區，跨越河谷深切600米的北盤江“U”形大峽谷，地勢十分險峻，地質條件非常復雜。且周邊喀斯特地貌山體硬度較低，為避免溶洞和裂隙，設計師不斷將橋梁位置高移，工程建設難度極高，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80多年，耗資45億美元。而在強烈國家意志推動和全體建設者的努力下，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、結構、成因、區域分布與變化規律等基本知識。大國工程內涵豐富，在理論教學過程中，大國工程與課程的結合不能牽強附會，也不必面面俱到，需要結合各章節知識點，結合不同大國工程的典型要素和特殊地理環境，開展探索實踐。

1.點式融合

點式融合指根據課程的某一個具體知識點開展結合。如北斗導航系統工程、中國空間站建設、神州系列衛星的發射等，主要是跟我們認知宇宙和天體的章節關系密切，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內容以串珠子的形式融合，不同章節的知識點對應了工程的不同特性，如三北防護林工程。三北防護林工程是指在我國東北、西北、華北建設的大型人工林業生態工程，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，總面積406.9萬平方千米。三北防護林工程既是根據特定氣候條件、因地制宜培塑生物群落和生態環境的過程，也是人為對地理環境改造、重新塑造地貌的過程，分別涉及氣候、地貌、生物等多章節教學內容。在不同的章節，可結合不同的教學內容恰當融合（表2）。

3.面式融合

面式融合指根據教學需求，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境在大國工程建設中的重要程度有很大影響。如凍土地貌對青藏鐵路修建產生的影響，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、高寒缺氧環境和脆弱的生態，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

情境教學是培養學生地理核心素養的有效方式之一[8]。我校地處中原大地，校區緊鄰南水北調中線工程，因而將《自然地理學》實踐教學中的水文實習設計為考察南水北調中線工程和南水北調穿黃工程，不僅有近水樓臺之便，也更易讓學生產生情感共鳴。在教學內容上，通過現地考察南水北調穿黃工程，深度挖掘南水北調中線工程和穿黃工程的地理學內涵，從地貌、地質、土壤、水文、氣象氣候等幾個方面結合，同時也可將工程設計和建設中蘊藏的科學探索精神、開拓創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，經隧道過黃河，沿京廣鐵路西側北上到北京市。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，兩側地面高程達200米以上，而地塹最低處僅為145米。南水北調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過渡的地形地勢之便，減少了工程量。

2.工程設計方案的水文因素

我國大江大河的基本走勢多為自西向東流，而南水北調工程則是人為創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雜。河南省境內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計院和黃委會設計院分別獨立設計渡槽凌空穿黃和隧洞遁地穿黃兩個方案，與凌空架設渡槽相比，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.工程建設過程中的土壤因素

南水北調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，土壤質地粘重，結構不良，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的土壤環境帶來深遠影響。因此，工程在設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，預防污水灌溉可能對土壤造成的不利影響。

4.工程建設過程中的地質因素

穿黃工程是南水北調中線總干渠特大型河渠交叉建筑物，是總干渠上規模最大的關鍵性工程[10]。如此關鍵的工程，在論證初期需要對規劃區的工程地質和水文地質進行詳盡的勘察。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，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域性特殊土，其具有強水敏性和脹縮性，對環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。南水北調中線工程施工階段累計發生的具有一定規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成套設備，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.工程實現蘊含的自然規律

南水北調中線工程區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律的遵循和靈活運用。南水北調中線工程所在區域雖然地形比較復雜，但整體地勢南高北低，丹江口水庫的海拔高于京津地區，且沿途所經過的地方基本全都是平原地形。根據萬有引力定律，“水往低處流”，基本可以實現自流，這樣工程建設和運營成本也較低。于是設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，用大國工程現地教學，了解大國謀略、揭秘科學原理、感受社會經濟變化、傳播大國形象。