山地专题营：防灾减灾，你我同行

2016年7月，来自贵州、湖北、湖南、江西、四川的营员们参加了以“走进山地，放飞梦想”为主题的高校科学营山地专题营。山地专题营旨在使青少年了解山地科学的研究进展、前沿动态和山地科学研究的基本方法，激发青少年科学兴趣，引导青少年崇尚科学，鼓励他们励志从事山地科学研究事业。营员们走进中科院成都山地所，参观重点实验室、山地科技博览馆，聆听大师讲座，体验科技互动、创新展示，参加科学实验等实践活动。营员们还参观了都江堰水利工程、四川省博物院，领略了古蜀文明的璀燦，感受古人超凡智慧的魅力。丰富多彩而又特色鲜明的活动使得营员们学习科技知识，感悟名家智慧，领略科学魅力，体验科研文化。

活动简介

山地专题营的100名营员分成4组走进中科院成都山地所科研实验室，零距离接触各实验室的科研环境和学术氛围，动手参与科学小实验，与成都山地所的科研人员一起探寻山地科学的奥秘。科学小实验包括认识土壤、土壤酸碱度测定、成灾水土研究、工程防治设计4个板块。指导教师丰富的活动设计让营员们在科学实践中感受快乐，通过实验室教师们的详细介绍，科研工作的神秘面纱逐渐掲开，营员们无不被科研的奇妙折服。

实验内容

课题一：认识土壤

土壤的组成和土壤结构描述

通过野外观察记录，采用传统土壤学研究方法，从土壤结构特性等方面认识土壤。通过观察土壤组成、土壤结构、土壤团聚体、根系分布和土壤颜色，以及土壤动物等，使营员对土壤本身有更进一步的了解和认识，能够从专业角度分析和判断土壤质地和土壤结构，培养营员的观察能力、描述能力。实验方法采用土壤学描述记录法。

土壤团聚体稳定性实验

该实验通过营员的观察和亲自动手，更好地认识土壤团聚体，理解什么是土壤团聚体稳定性。利用实验提供的不同土地利用方式下采集到的土壤团聚体，营员自行设计实验，尝试研究有机质和土壤质地与土壤团聚体稳定性的关系，并在动手实验中发现问题，得到解决问题的方法，学习与其他营员的合作与交流。

土体三相组成百分比测试

利用实验室提供的工具，测量取自野外山坡上的土样密度，测量土体中土粒、水、气的相对百分含量，计算出土体中土粒、水、气的相对体积百分含量。由营员自行写出设计实验的测试步骤，并完成参数测试。

贡嘎山区土壤类型和特征研究

认识土壤分布的垂直地带性；指导营员思考土壤形成的地形、气候、母质和植被等影响因素；学习土壤樣品的采集制备方法，学习样品编号和记录。

课题二：不同类型土壤酸碱度对比实验课题

土壤pH值是土壤溶液中氢离子活度的负对数，是土壤重要的基本性质，也是影响土壤肥力的重要因素之一，它直接影响土壤养分的存在形态和有效性。我国各类土壤pH值变化范围很大，可用“东南酸，西北碱，南北差异大”这句话来描述。本实验采用比色法和电位法测定土壤的pH值。比色法便于野外测定，但准确度低，而电位法多用于实验室，具有准确、快速、方便等优点。

课题三：山地灾害成灾土水课题

成灾土体中气、液、固三相体积组成测定

通过对土体的仔细观察，了解土体的三相（固、液、气）组成特征，介绍土体固、液、气三相组成的大致状态；学生自己设计实验思路，编写实验方案，测试出土体中固、液、气三相组成的相对质量百分含量；学生自己设计转化公式，计算出土体中固、液、气的相对体积百分含量。

含水率对土体自身形态的影响

根据含水率概念，配制出10%、15%、25%不同含水率的土样；观察、描述不同含水率的土样各自特性。

不同含水率土体强度的直剪实验介绍试样直剪强度概念，介绍土体制样的基本操作方法；以1.9g/cm3的干密度，制备不同含水率直剪试样各1个；使用四联直剪仪，采用l00kPa法向压力，测得各自含水率土样的抗剪强度；根据测得的抗剪强度，绘制“含水率——抗剪强度关系”图；分析数据结果。

水对土体承载力的影响

用积木搭建土体颗粒与水体示意装置。积木代表土体颗粒，中部空隙代表土壤孔隙，空隙中放置气球代表孔隙水。对气球进行吹气使气球变大，与积木产生接触力，代表孔隙压力。随着气球进气量的增加，气球对积木压力变大，代表孔隙压力增大的过程。最后观察积木搭建的骨架是否稳固，进而理解孔隙水压和有效压力的概念，以及孔隙水压对土体承载力的影响。根据实验，学生写出对孔隙水压的理解，以及土体失稳发生的条件。

课题四：工程防治课题

让学生能够对岩土工程加固技术有一个直观的认识，了解岩土工程加固技术，并启发其思考岩土工程加固技术的原理。同时培养学生的团队合作精神，通过团队内的讨论、实验，取得实验的成功。实验内容为在倒立的状态下，如何让装满沙土的纸杯内的沙土不掉落。

活动总结

重视理论与实践的结合

在活动中，不仅要注重对营员科学理论的教育和引导，还积极引导营员将所学理论与实践相结合。通过动手科学小实验活动，让营员们更加深刻地体验到理论与实践的差异、联系和相互应用关系，不仅收获科学理论知识、学习方法，还提高了他们的动手实践能力、独立思考能力，激发了学习的兴趣和欲望。

方案设计科学，合理调配时间

在设计活动时，采取灵活多样的活动方式，既考虑营员的学习兴趣，又充分调配各个实验环节的时间，在原有理论学习的基础上，通过动手实验、交流讨论、团队合作等，积极调动营员的学习兴趣和求知欲望。在有限的时间内，确保每个营员都能参与到每一个实验环节中去，既充足有效，又避免浪费。

富有山地科学特色的实验设计

将山地灾害按照线性因果的原则分解为认识灾害、分析成灾要素、研判处置方法、实施工程防治等实验板块。每个板块既相互独立又先后承接，让营员们在认知山地灾害成灾原理的基础上，溯果追因，分小组完成实验。通过每个板块的实验掌握山地灾害发生和防治的系统性规律，启发在今后学习和处置问题时的系统性思考和科学应对能力，使营员们既了解了山地灾害相关的基本原理和防治手段，又提高了创新思维方法和自主创新能力。

反响积极的活动效果

通过学习掌握山地灾害的主要形式、成因、成灾基本要素和原理等理论知识，再结合亲手完成防治工程的设计和实施，将学习理论运用于具体的灾害处置，学以致用，全面提升了营员们的意见表达、独立思考和协同创新能力，培养了科学的思维方式，学会了开展系统性研究学习的习惯，增强学习的主动性和独立性。同时，结交了一大批新朋友，激发了他们对山地科学的浓厚兴趣和科技动手能力。

“通过科学知识的学习，我们认知了中国土壤的类型和特征，了解了各类型土壤的抗侵蚀能力。我们还学习了工程防治山地灾害的技术，并且成功运用学到的知识完成了科学实验。山地专题营使我们亲身体验到科学的魅力和力量，感受到科学带给我们的无限乐趣，同时也坚定了我们的科学理想。”endprint