王素芳 張晶 蔡中祥 公茂玉

關(guān)鍵詞：大國(guó)工程;自然地理學(xué);課程思政

所謂“大國(guó)工程”，是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界、改造世界并對(duì)人類(lèi)命運(yùn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的精神實(shí)踐和物質(zhì)實(shí)踐的統(tǒng)一，至少包含三個(gè)基本特征，即時(shí)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(gè)大國(guó)工程的建設(shè)與完成，都是國(guó)家意志、國(guó)家情懷、科技實(shí)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(cái)富。地理學(xué)就是研究地理環(huán)境的科學(xué)[2]。自然地理學(xué)的研究對(duì)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(guó)工程的建設(shè)有十分緊密的聯(lián)系。因此，在《自然地理學(xué)》課程思政的實(shí)踐中，嘗試將大國(guó)工程與課程更好融合，用大國(guó)工程力量提升學(xué)生的國(guó)家認(rèn)知和民族認(rèn)同。

一、大國(guó)工程的思政內(nèi)涵

1. 大國(guó)工程體現(xiàn)辯證法哲理

隨著科學(xué)技術(shù)和人類(lèi)認(rèn)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(shí)。工程實(shí)踐多是人們認(rèn)識(shí)世界、改造世界的過(guò)程。大國(guó)工程往往是人們對(duì)自然地理環(huán)境的全新塑造。改造自然的過(guò)程也會(huì)有利有弊，需要人們用唯物辯證法的思想來(lái)認(rèn)知大國(guó)工程。

2. 大國(guó)工程體現(xiàn)科學(xué)決策

大國(guó)工程往往涉及國(guó)民政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方方面面，其謀劃、決策、實(shí)施等各個(gè)階段都體現(xiàn)了科學(xué)決策、精準(zhǔn)施策。從1918年孫中山首次提出開(kāi)發(fā)三峽水利的設(shè)想，到1992年七屆全國(guó)人大五次會(huì)議表決通過(guò)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(zhǎng)坎坷的決策過(guò)程[3]。其間專(zhuān)家學(xué)者反復(fù)探討，黨內(nèi)、黨際和黨群充分民主協(xié)商。

3. 大國(guó)工程體現(xiàn)科技實(shí)力

每一次的大國(guó)工程建設(shè)，都是中華兒女面對(duì)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(xué)家們采取了以橋代路、片石通風(fēng)路基、通風(fēng)管路基（主動(dòng)降溫）、碎石和片石護(hù)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(lái)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(kāi)創(chuàng)了我國(guó)數(shù)個(gè)第一：第一次采用大直徑隧洞穿越黃河;第一次在我國(guó)水利史上采用泥水加壓平衡盾構(gòu)進(jìn)行隧洞施工;第一次應(yīng)用雙層襯砌的結(jié)構(gòu)[4]。

4. 大國(guó)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(wàn)人，其中2011年要完成19萬(wàn)人的搬遷安置，年度搬遷安置強(qiáng)度即搬遷安置人口在國(guó)內(nèi)和世界均創(chuàng)歷史紀(jì)錄，在世界水利移民史上前所未有[5]。無(wú)論是三峽工程的百萬(wàn)移民，還是南水北調(diào)中線工程的三十多萬(wàn)移民，都從民族大義和國(guó)家整體利益發(fā)展出發(fā)，舍小家，為大家。以愛(ài)國(guó)、奉獻(xiàn)、協(xié)作、拼搏、創(chuàng)新為基本內(nèi)涵[6]的移民精神是以愛(ài)國(guó)主義為核心的民族精神在當(dāng)代社會(huì)的繼承、豐富和發(fā)展。

5. 大國(guó)工程體現(xiàn)制度優(yōu)越性

社會(huì)主義同資本主義比較，它的優(yōu)越性就在于能做到全國(guó)一盤(pán)棋，集中力量，保證重點(diǎn)[7]。在幾乎所有的大國(guó)工程中，這一點(diǎn)都有所體現(xiàn)。北盤(pán)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(pán)江“U”形大峽谷，地勢(shì)十分險(xiǎn)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(jì)師不斷將橋梁位置高移，工程建設(shè)難度極高，英國(guó)BBC稱(chēng)其“難以想象”。美國(guó)紐約全長(zhǎng)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(qiáng)烈國(guó)家意志推動(dòng)和全體建設(shè)者的努力下，全長(zhǎng)1 341.4米的世界最高大橋北盤(pán)江第一橋工程僅耗時(shí)3年多，總投資10.28億元。

二、大國(guó)工程與理論教學(xué)的融合

《自然地理學(xué)》課程理論教學(xué)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(shí)。大國(guó)工程內(nèi)涵豐富，在理論教學(xué)過(guò)程中，大國(guó)工程與課程的結(jié)合不能牽強(qiáng)附會(huì)，也不必面面俱到，需要結(jié)合各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合不同大國(guó)工程的典型要素和特殊地理環(huán)境，開(kāi)展探索實(shí)踐。

1.點(diǎn)式融合

點(diǎn)式融合指根據(jù)課程的某一個(gè)具體知識(shí)點(diǎn)開(kāi)展結(jié)合。如北斗導(dǎo)航系統(tǒng)工程、中國(guó)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(rèn)知宇宙和天體的章節(jié)關(guān)系密切，可圍繞天體這一知識(shí)開(kāi)展（表1）。具體教學(xué)中可以采用問(wèn)題引導(dǎo)和案例解說(shuō)的方式。

2.線式融合

線式融合指的是將大國(guó)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(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了工程的不同特性，如三北防護(hù)林工程。三北防護(hù)林工程是指在我國(guó)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(guó)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(gè)省級(jí)行政區(qū)，總面積406.9萬(wàn)平方千米。三北防護(hù)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(guò)程，也是人為對(duì)地理環(huán)境改造、重新塑造地貌的過(guò)程，分別涉及氣候、地貌、生物等多章節(jié)教學(xué)內(nèi)容。在不同的章節(jié)，可結(jié)合不同的教學(xué)內(nèi)容恰當(dāng)融合（表2）。

3.面式融合

面式融合指根據(jù)教學(xué)需求，對(duì)大國(guó)工程開(kāi)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(guó)工程建設(shè)中的重要程度有很大影響。如凍土地貌對(duì)青藏鐵路修建產(chǎn)生的影響，喀斯特地貌對(duì)于“中國(guó)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(guò)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(xué)過(guò)程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，就需要對(duì)青藏鐵路工程進(jìn)行深度挖掘和深度教學(xué)融合（表3）。

三、大國(guó)工程與實(shí)踐教學(xué)的融合

情境教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)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(xué)》實(shí)踐教學(xué)中的水文實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)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(tái)之便，也更易讓學(xué)生產(chǎn)生情感共鳴。在教學(xué)內(nèi)容上，通過(guò)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(xué)內(nèi)涵，從地貌、地質(zhì)、土壤、水文、氣象氣候等幾個(gè)方面結(jié)合，同時(shí)也可將工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中蘊(yùn)藏的科學(xué)探索精神、開(kāi)拓創(chuàng)新精神等引入課堂教學(xué)。

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(kù)東岸河南省淅川縣開(kāi)挖干渠，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)江流域與淮河流域的分界線，南陽(yáng)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(tái)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(gè)地塹就是罕見(jiàn)的平原埡口—方城埡口。東西長(zhǎng)15千米，南北寬20千米，兩側(cè)地面高程達(dá)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(kāi)山鑿路。同時(shí)中線大部分線路與我國(guó)第二、三級(jí)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(guò)渡的地形地勢(shì)之便，減少了工程量。

2.工程設(shè)計(jì)方案的水文因素

我國(guó)大江大河的基本走勢(shì)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(zhǎng)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(shí)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(dòng)幅度和擺動(dòng)速度均很大。為確保穿黃工程萬(wàn)無(wú)一失，水利部先后組織長(zhǎng)江設(shè)計(jì)院和黃委會(huì)設(shè)計(jì)院分別獨(dú)立設(shè)計(jì)渡槽凌空穿黃和隧洞遁地穿黃兩個(gè)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(guò)多干擾，也減弱了散亂流水和河床侵蝕對(duì)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(guò)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(lèi)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(tái)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(shí)也會(huì)對(duì)工程沿線地區(qū)的土壤環(huán)境帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。因此，工程在設(shè)計(jì)實(shí)施時(shí)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(duì)土壤造成的不利影響。

4.工程建設(shè)過(guò)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(duì)規(guī)劃區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)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(xì)砂，通過(guò)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(fù)面影響。還有一個(gè)對(duì)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(qiáng)水敏性和脹縮性，對(duì)環(huán)境濕熱變化非常敏感[12]。膨脹土在我國(guó)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(jì)發(fā)生的具有一定規(guī)模的膨脹土滑坡超過(guò)100處。為解決這個(gè)問(wèn)題，工程施工時(shí)引進(jìn)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(qiáng)度和承載能力。

5.工程實(shí)現(xiàn)蘊(yùn)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(diǎn)是：全線基本自流。這正得益于對(duì)自然規(guī)律的遵循和靈活運(yùn)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(shì)南高北低，丹江口水庫(kù)的海拔高于京津地區(qū)，且沿途所經(jīng)過(guò)的地方基本全都是平原地形。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，“水往低處流”，基本可以實(shí)現(xiàn)自流，這樣工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本也較低。于是設(shè)計(jì)丹江口大壩的壩頂由原來(lái)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(shí)現(xiàn)全程自流。

在當(dāng)代學(xué)科交叉融合更加明顯的趨勢(shì)下，大國(guó)工程的深厚內(nèi)涵不僅僅是工科學(xué)生需要掌握的，也是其他課程教學(xué)取之不盡的科學(xué)和精神源泉，需要各科教師結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，圍繞四個(gè)自信的建立，深度挖掘大國(guó)工程的價(jià)值，用大國(guó)工程現(xiàn)地教學(xué)，了解大國(guó)謀略、揭秘科學(xué)原理、感受社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化、傳播大國(guó)形象。