“大国工程”融入地理类课程教学的应用研究

王素芳 张晶 蔡中祥 公茂玉

关键词：大国工程;自然地理学;课程思政

所谓“大国工程”，是人类认识世界、改造世界并对人类命运产生深远影响的精神实践和物质实践的统一，至少包含三个基本特征，即时间上的延续性、空间上的跨度性和福祉上的广泛性[1]。每个大国工程的建设与完成，都是国家意志、国家情怀、科技实力、人民智慧的集中体现，其建设中的科技创新、技术攻关、困难磨砺和人文精神故事是中华民族共同的财富。地理学就是研究地理环境的科学[2]。自然地理学的研究对象是地理环境中的自然环境，主要涉及地质、地形地貌、气候、水文等方面，与大国工程的建设有十分紧密的联系。因此，在《自然地理学》课程思政的实践中，尝试将大国工程与课程更好融合，用大国工程力量提升学生的国家认知和民族认同。

一、大国工程的思政内涵

1. 大国工程体现辩证法哲理

随着科学技术和人类认知的发展，尊重自然规律，倡导人与自然环境和谐共处已是共识。工程实践多是人们认识世界、改造世界的过程。大国工程往往是人们对自然地理环境的全新塑造。改造自然的过程也会有利有弊，需要人们用唯物辩证法的思想来认知大国工程。

2. 大国工程体现科学决策

大国工程往往涉及国民政治、经济、社会等方方面面，其谋划、决策、实施等各个阶段都体现了科学决策、精准施策。从1918年孙中山首次提出开发三峡水利的设想，到1992年七届全国人大五次会议表决通过兴建三峡工程议案，直至2009年三峡工程全面竣工，三峡工程经历了漫长坎坷的决策过程[3]。其间专家学者反复探讨，党内、党际和党群充分民主协商。

3. 大国工程体现科技实力

每一次的大国工程建设，都是中华儿女面对新事物、新难题的一次科研冲锋和技术飞越。青藏铁路是世界海拔最高的高原铁路，建设面临着三大世界铁路建设难题：千里多年冻土的地质构造、高寒缺氧的环境和脆弱的生态。最终科学家们采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基（主动降温）、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施，解决千年冻土所带来的难题。由于黄河底部地质条件复杂，修建隧道十分困难。南水北调中线穿黄工程建造穿黄隧洞，其关键技术研究开创了我国数个第一：第一次采用大直径隧洞穿越黄河;第一次在我国水利史上采用泥水加压平衡盾构进行隧洞施工;第一次应用双层衬砌的结构[4]。

4. 大国工程体现民族精神

南水北调中线丹江口大坝因加高需搬迁移民34.5万人，其中2011年要完成19万人的搬迁安置，年度搬迁安置强度即搬迁安置人口在国内和世界均创历史纪录，在世界水利移民史上前所未有[5]。无论是三峡工程的百万移民，还是南水北调中线工程的三十多万移民，都从民族大义和国家整体利益发展出发，舍小家，为大家。以爱国、奉献、协作、拼搏、创新为基本内涵[6]的移民精神是以爱国主义为核心的民族精神在当代社会的继承、丰富和发展。

5. 大国工程体现制度优越性

社会主义同资本主义比较，它的优越性就在于能做到全国一盘棋，集中力量，保证重点[7]。在几乎所有的大国工程中，这一点都有所体现。北盘江第一桥由于地处高原边界深山地区，跨越河谷深切600米的北盘江“U”形大峡谷，地势十分险峻，地质条件非常复杂。且周边喀斯特地貌山体硬度较低，为避免溶洞和裂隙，设计师不断将桥梁位置高移，工程建设难度极高，英国BBC称其“难以想象”。美国纽约全长3.2千米的地铁第二大道辗转80多年，耗资45亿美元。而在强烈国家意志推动和全体建设者的努力下，全长1 341.4米的世界最高大桥北盘江第一桥工程仅耗时3年多，总投资10.28亿元。

二、大国工程与理论教学的融合

《自然地理学》课程理论教学的核心内容是气象、水文、地貌、土壤、生物五大基本自然要素的基本特征、结构、成因、区域分布与变化规律等基本知识。大国工程内涵丰富，在理论教学过程中，大国工程与课程的结合不能牵强附会，也不必面面俱到，需要结合各章节知识点，结合不同大国工程的典型要素和特殊地理环境，开展探索实践。

1.点式融合

点式融合指根据课程的某一个具体知识点开展结合。如北斗导航系统工程、中国空间站建设、神州系列卫星的发射等，主要是跟我们认知宇宙和天体的章节关系密切，可围绕天体这一知识開展（表1）。具体教学中可以采用问题引导和案例解说的方式。

2.线式融合

线式融合指的是将大国工程的要素跟不同章节内容以串珠子的形式融合，不同章节的知识点对应了工程的不同特性，如三北防护林工程。三北防护林工程是指在我国东北、西北、华北建设的大型人工林业生态工程，东起黑龙江宾县，西至新疆的乌孜别里山口，北抵国境线，南沿海河、永定河、汾河、渭河、洮河下游、喀喇昆仑山，包括新疆等13个省级行政区，总面积406.9万平方千米。三北防护林工程既是根据特定气候条件、因地制宜培塑生物群落和生态环境的过程，也是人为对地理环境改造、重新塑造地貌的过程，分别涉及气候、地貌、生物等多章节教学内容。在不同的章节，可结合不同的教学内容恰当融合（表2）。

3.面式融合

面式融合指根据教学需求，对大国工程开展全面深入的挖掘和剖析。这往往跟自然地理环境在大国工程建设中的重要程度有很大影响。如冻土地貌对青藏铁路修建产生的影响，喀斯特地貌对于“中国天眼”FAST工程的选址影响，这种影响是关键性且多方面的。青藏铁路修建过程中最核心的三大困难：冻害、高寒缺氧环境和脆弱的生态，也恰恰是高原冻土地貌教学过程的重点和难点，就需要对青藏铁路工程进行深度挖掘和深度教学融合（表3）。

三、大国工程与实践教学的融合

情境教学是培养学生地理核心素养的有效方式之一[8]。我校地处中原大地，校区紧邻南水北调中线工程，因而将《自然地理学》实践教学中的水文实习设计为考察南水北调中线工程和南水北调穿黄工程，不仅有近水楼台之便，也更易让学生产生情感共鸣。在教学内容上，通过现地考察南水北调穿黄工程，深度挖掘南水北调中线工程和穿黄工程的地理学内涵，从地貌、地质、土壤、水文、气象气候等几个方面结合，同时也可将工程设计和建设中蕴藏的科学探索精神、开拓创新精神等引入课堂教学。

1.工程选址中的地貌考量

南水北调中线工程一路自丹江口水库东岸河南省淅川县开挖干渠，经过长江流域与淮河流域的分水岭方城垭口，沿华北平原中西部边缘，经隧道过黄河，沿京广铁路西侧北上到北京市。河南方城是北亚热带与南暖温带的分界线，长江流域与淮河流域的分界线，南阳盆地和华北平原的分界线，伏牛山脉与桐柏山脉的分界线，华北地台与秦岭地槽的分界线，五线交汇处是一段沉陷的山地，形成了東北窄西南宽的喇叭状地堑，这个地堑就是罕见的平原垭口—方城垭口。东西长15千米，南北宽20千米，两侧地面高程达200米以上，而地堑最低处仅为145米。南水北调中线巧妙地利用该垭口翻越伏牛山脉和桐柏山脉，避免了大规模的开山凿路。同时中线大部分线路与我国第二、三级阶梯分界线基本平行，全程利用了山地向丘陵和平原地区过渡的地形地势之便，减少了工程量。

2.工程设计方案的水文因素

我国大江大河的基本走势多为自西向东流，而南水北调工程则是人为创建一条南北向的径流水道，且跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，穿越大小河流600多条。为保证渠道内的水不受沿线河流水的污染，同时工程也不影响沿线河流原有的河床和流量，中线工程渠道主要采用渡槽等方式横跨河流。

在所有南北横跨的河流中，黄河水文情况非常复杂。河南省境内的黄河下游段更是典型的游荡型河道，水流散乱，主槽摆动幅度和摆动速度均很大。为确保穿黄工程万无一失，水利部先后组织长江设计院和黄委会设计院分别独立设计渡槽凌空穿黄和隧洞遁地穿黄两个方案，与凌空架设渡槽相比，隧洞穿黄是将输水工程置于黄河河床之下，不仅可以避免外界气象条件的过多干扰，也减弱了散乱流水和河床侵蚀对工程的影响，因此最终选定隧洞穿黄的方案。

3.工程建设过程中的土壤因素

南水北调中线工程河南段干渠沿线主要土壤类型有褐土、黄棕壤和潮土。褐土分布在太行山山前洪积冲积平原、豫西沙河以北的浅山丘陵、阶地及豫中平原西部的缓岗台地上，土壤有一定的淋溶作用和粘化作用。黄棕壤是北亚热带的地带性土壤，分布在沙河以南的豫西南丘陵低山区，土壤质地粘重，结构不良，耕作性能差。潮土主要分布在华北冲积平原和豫中京广铁路以东、沙颍河以北的平原部分[9]。

南水北调工程改变了水资源的自然地理分布，同时也会对工程沿线地区的土壤环境带来深远影响。因此，工程在设计实施时充分采取防渗排水综合工程措施，防止土壤盐碱化，预防污水灌溉可能对土壤造成的不利影响。

4.工程建设过程中的地质因素

穿黄工程是南水北调中线总干渠特大型河渠交叉建筑物，是总干渠上规模最大的关键性工程[10]。如此关键的工程，在论证初期需要对规划区的工程地质和水文地质进行详尽的勘察。穿黄工程穿越黄河河床及北岸漫滩，浅层普遍分布有饱和粉细砂，通过地层年代、黏粒含量、土层剪切波速的判别方法，初判为可液化土层[11]。液化土层土体含水量较大，土体不稳，容易变形，因而工程中要考虑其负面影响。还有一个对工程影响较大的就是膨胀土。膨胀土是一种富含高岭土、蒙脱石以及伊利石等矿物成分的区域性特殊土，其具有强水敏性和胀缩性，对环境湿热变化非常敏感[12]。膨胀土在我国云南、贵州、四川、广西、河北、河南、湖北、陕西、安徽和江苏等地有分布。南水北调中线工程施工阶段累计发生的具有一定规模的膨胀土滑坡超过100处。为解决这个问题，工程施工时引进改性土生产成套设备，将具有一定自由膨胀率的天然土，掺入一定比例的水泥（一般不大于8%），以改变其土料的膨胀性，提高土体抗剪强度和承载能力。

5.工程实现蕴含的自然规律

南水北调中线工程区别与东线工程的一大特点是：全线基本自流。这正得益于对自然规律的遵循和灵活运用。南水北调中线工程所在区域虽然地形比较复杂，但整体地势南高北低，丹江口水库的海拔高于京津地区，且沿途所经过的地方基本全都是平原地形。根据万有引力定律，“水往低处流”，基本可以实现自流，这样工程建设和运营成本也较低。于是设计丹江口大坝的坝顶由原来的162米加高到176.6米，水位从157米提高到170米，整体比北京高出百米，实现全程自流。

在当代学科交叉融合更加明显的趋势下，大国工程的深厚内涵不仅仅是工科学生需要掌握的，也是其他课程教学取之不尽的科学和精神源泉，需要各科教师结合自身教学实践，围绕四个自信的建立，深度挖掘大国工程的价值，用大国工程现地教学，了解大国谋略、揭秘科学原理、感受社会经济变化、传播大国形象。