FAST科普研學旅行中的喀斯特地貌野外觀察建議

楊通智 何昌美 解紹迪

（平塘民族中學, 貴州 黔南布依族苗族自治州 558399）

新一輪高中地理課程改革突出了地理實踐力的培養(yǎng)要求，強調(diào)把學生引向課堂外，在真實的環(huán)境下學習。[1]《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）明確提出野外觀察地貌的要求，但受條件限制，教師通常會采用觀看視頻、圖像等方式來替代野外觀察。雖然運用視頻、圖像營造直觀生動的地理課堂教學環(huán)境也可達成課標要求，但無法取代在真實環(huán)境下的野外觀察學習。教師如能利用假期或周末帶領學生開展野外觀察，讓學生在觀察中體驗和反思，對于鞏固課堂學習成果、彌補課堂不足、培養(yǎng)學生地理實踐力具有積極的促進作用。本文以FAST科普研學旅行中的喀斯特地貌為例，提出了基于課標要求的野外觀察建議，以期為野外觀察類教學提供借鑒參考。

一、課標要求

必修1.4內(nèi)容要求：通過野外觀察或運用視頻、圖像，識別3～4種地貌，描述其景觀的主要特點。課標要求“識別”地貌類型和“描述”地貌景觀的主要特點，方法是“通過野外觀察或運用視頻、圖像”。[2]顯然，課標首要突出了“野外觀察”的要求。

“FAST”，即“500米口徑球面射電望遠鏡”的英文簡稱，俗稱“中國天眼”，位于貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼，因其強大的天文科普資源優(yōu)勢，已成為一個研學旅行熱門打卡點。FAST所在區(qū)域喀斯特地貌發(fā)育充分、分布廣泛，次級地貌類型豐富多樣。教師可利用假期或周末帶領學生到FAST科普基地（中國天眼科普基地），對當?shù)乜λ固氐孛差愋瓦M行野外觀察和識別，從形態(tài)和組成上描述其景觀特點，分析其成因和對人類活動的影響。這對于鞏固課堂學習成果、彌補課堂不足、開闊學生視野和培養(yǎng)學生地理實踐力，具有積極的促進作用。

二、FAST科普基地喀斯特地貌野外觀察條件

基地文化園有一占地面積約65000m2的喀斯特生態(tài)園（見圖1），園內(nèi)分布有相對集中的天然石芽群。石芽群內(nèi)溶溝、石芽、小型溶蝕洼地，以及溶蝕凹槽、溶窩等微喀斯特地貌發(fā)育充分?？λ固厣鷳B(tài)園西南方向200m處的冉家溝有盲谷發(fā)育，霸王河流經(jīng)此處時，部分徑流流入谷內(nèi)，由此潛入地下成為伏流。

圖1 FAST科普基地文化園

由基地文化園至FAST瞭望臺（乘坐專用擺渡車前往）沿途可觀察到發(fā)育充分的喀斯特峰叢及洼地地貌。FAST臺址大窩凼是一個由8座錐狀峰叢與其圍繞的倒錐狀洼地組成的組合體——峰叢洼地。[3]在大窩凼周邊區(qū)域，還有多個峰叢洼地交錯分布。FAST瞭望臺建于臺址旁一座地勢較高的峰叢頂部，視野開闊，有利于觀察識別周邊喀斯特峰叢洼地地貌。

此外，基地所在的天文小鎮(zhèn)交通便捷，餐飲、酒店等設施齊全?；貎?nèi)主要的喀斯特地貌景觀觀察點均可乘車直達，游覽道路設施完備，開展喀斯特地貌野外觀察過程有安全保障。

三、野外觀察達成目標

1.觀察識別溶溝、石芽、漏斗、盲谷、峰叢洼地等喀斯特地貌，描述其景觀特點，分析其成因。

2.分析FAST選址大窩凼的原因，理解喀斯特地貌對人類活動的影響，培養(yǎng)人地協(xié)調(diào)觀。

3.了解常見野外觀察地貌的方法，提高地理野外觀察實踐能力。

四、野外觀察過程建議

1.觀察前準備

為了能切實有效開展喀斯特地貌野外觀察，建議在觀察前要求學生復習高中必修《地理一》“喀斯特地貌”教學內(nèi)容，或通過查閱資料，熟知喀斯特地貌概念、發(fā)育條件、常見喀斯特地貌類型等相關知識。尤其要了解“峰叢洼地”是由多個錐狀峰叢正地形與倒錐狀洼地負地形組成的組合體，中心為面積較大的圓形或橢圓形封閉洼地，四周被多個峰叢圍繞。[4]

(1) 長江漢口地區(qū)為一級階地地層，土質(zhì)條件差，當位于軟土地區(qū)的基坑工程進行逆作法施工作業(yè)時，考慮到土體流變的影響，支護結構墻體變形和立柱沉降與開挖時間成正相關。因此，為了將施工中支護結構墻體變形、立柱/樁與墻間的沉降差異控制在合理范圍內(nèi)，并減小施工對周圍環(huán)境的影響，應盡可能縮短深基坑逆作法暗挖土方的開挖時間，以及在每層土體開挖到相應標高時及時澆筑梁板結構。

鑒于在實地觀察大窩凼過程中估算其規(guī)模大小難度較大，建議在觀察前，教師提供FAST主體結構示意圖（見圖2），[5]為開展野外觀察提供參考。

圖2 FAST主體結構示意圖

2.觀察過程建議

根據(jù)基地主要喀斯特地貌景觀分布特點，結合基地其他研學旅行項目行程安排，最大限度節(jié)約研學時間，提高研學效率，建議按以下過程開展喀斯特地貌野外觀察。

(1)觀察喀斯特生態(tài)園石芽群

觀察方法：步行其中觀察。

觀察要求：徒步于喀斯特生態(tài)園，近距離觀察，識別歸類喀斯特生態(tài)園中溶溝、石芽、小型溶蝕洼地，以及溶蝕凹槽、溶窩等微喀斯特地貌，從形態(tài)、組成、規(guī)模大小等方面描述其景觀特點。

觀察參考：石芽群中由雨水沿著巖石（碳酸鹽巖）表面或裂隙流動溶蝕出來的較大凹槽叫溶溝，溶溝間凸起的部分為石芽。園內(nèi)溶溝和石芽間相對高度多在1～2m之間，石芽形態(tài)多呈尖脊狀和近塔狀。生態(tài)園內(nèi)溶蝕洼地由石芽群圍成，呈淺碟狀（口徑約30m），洼地內(nèi)可觀察到降水時積水淹沒的痕跡和洼地內(nèi)的落水洞。在石芽群上還可以觀察到由雨水和生物溶蝕作用形成的小型溶蝕凹槽和溶窩等微喀斯特地貌。

(2)觀察冉家溝盲谷

觀察方法：步行至盲谷口附近觀察。

觀察要求：描述冉家溝盲谷景觀特點。

觀察參考：冉家溝盲谷位于峽谷入口50m處，盲谷口呈水平篩狀向地下延伸。霸王河流經(jīng)此處，部分徑流流入峽谷后由此潛入地下成為伏流。因常年有地表徑流潛入，該處環(huán)境較為濕潤，植被茂密，多喬木（見圖3）。

圖3 冉家溝盲谷

(3)觀察由基地文化園至FAST瞭望臺途中的喀斯特地貌

觀察方法：乘坐擺渡車沿途觀察。

觀察參考：受FAST觀測工作要求所限，基地文化園至FAST瞭望臺途中不能停車和使用電子設備（含電子攝像器材）。學生在此段研學行程中，能通過乘坐擺渡車觀察識別沿途峰叢及洼地等喀斯特地貌（見圖4）。

圖4 基地文化園至FAST瞭望臺沿途峰叢

(4)觀察FAST臺址——大窩凼及周邊喀斯特地貌

觀察方法：登上FAST瞭望臺俯瞰或遠眺。

觀察要求一：參考FAST主體結構示意圖（見圖2），觀察識別大窩凼及周邊喀斯特地貌類型，從形態(tài)組成和規(guī)模上描述其景觀特點。

觀察參考：FAST臺址大窩凼是一個峰叢洼地。峰叢基部整體相連呈簇狀，頂部呈錐狀。峰與峰之間的鞍部，當?shù)厮追Q山坳，曾是與其他洼地間聯(lián)系的隘口。參考FAST主體結構示意圖，F(xiàn)AST主動球面鏡口徑500m，洼底至鐵塔基座（鍋面）134m，塔高168m。據(jù)此可大致估算：大窩凼鍋面口徑略大于500m，洼底與峰頂相對高度超過300m，最大值接近350m。站在FAST瞭望臺眺望周邊區(qū)域，可觀察到多個峰叢洼地交錯分布，洼底與峰頂相對高度多在250～350m之間。

觀察要求二：分析大窩凼峰叢洼地的形成原因。

觀察參考：大窩凼位于亞熱帶季風氣候區(qū)，夏季高溫多雨，廣泛分布著巨厚碳酸鹽巖巖層，流水侵蝕溶蝕作用強烈。早期，豐沛的雨水沿著碳酸鹽巖垂直節(jié)理裂隙向下溶蝕和侵蝕，并伴隨著側(cè)蝕，裂隙加深拓寬，形成落水洞或豎井。隨后地殼繼續(xù)抬升，流水下蝕和側(cè)蝕作用增強，落水洞（豎井）繼續(xù)加深拓寬，形成凹陷狀洼地。因邊坡塌陷體堆積于洼底邊緣，洼地逐漸形成倒錐狀。同時，在豐沛雨水的持續(xù)侵蝕溶蝕作用下，地表起伏增大，洼地四周山峰相對突起，聳立形成簇狀峰叢，與倒錐狀洼地形成組合體，即現(xiàn)在所觀察到的喀斯特峰叢洼地景觀。

觀察要求三：觀察描述FAST臺址周邊峰叢植被特點，簡述其原因。

觀察參考：FAST臺址周邊峰叢樹木較為矮小，多呈灌木林狀，葉片革質(zhì)化明顯。究其原因，F(xiàn)AST臺址地處我國亞熱帶季風氣候區(qū)，水熱充足，植被以常綠闊葉林為主。由于當?shù)乜λ固匕l(fā)育充分，成土過程緩慢，土層淺薄，地表水下滲強烈，加之地形起伏大，不利于地表水的滯留與存儲，地表水缺乏。受其影響，樹木長勢較為矮小，多呈灌木林狀，葉片革質(zhì)化明顯。

觀察要求四：分析FAST選址平塘大窩凼的原因。[6]

觀察參考：①平塘縣大窩凼為一近圓形封閉喀斯特峰叢洼地，洼地口徑略高于500m，洼地形狀與FSAT造型非常接近，工程挖填土方量小。②大窩凼區(qū)域為弱震區(qū)，發(fā)生強烈破壞性地震的可能性極小，不會影響FAST設計和臺址工程建設。③大窩凼底部喀斯特發(fā)育強烈，但其下部有完整巨厚的頂板，邊坡除覆蓋少量松散粘土和泥夾石層外，地質(zhì)結構整體穩(wěn)定，洼地底部和邊坡發(fā)生大規(guī)模塌陷的可能性極小。④洼地內(nèi)原淺表層松散堆積層和巖體大部分都在FAST工程開挖清除范圍之內(nèi)，不會因工程建設誘發(fā)地質(zhì)災害。⑤大窩凼所在區(qū)域雖夏季多暴雨，但洼地集水面積小，洼地底部具有良好的天然排水通道，洼地內(nèi)發(fā)生積水可能性極小。⑥洼地內(nèi)多年平均風速1.5m/s，年均冰雹日數(shù)1.2天，極端天氣引發(fā)的氣象災害較少。尤其是年均風速僅為1.5m/s，對懸掛的FAST饋源艙平衡性能影響極小。⑦大窩凼附近5km核心區(qū)內(nèi)沒有集鎮(zhèn)，原住居民較少，無線電干擾少，為FAST提供了一個良好的無線電觀測環(huán)境，且移民搬遷費用少。

五、結束語

綜上所述，F(xiàn)AST科普基地位于較濕熱的亞熱帶季風氣候區(qū)，廣泛分布著巨厚的碳酸鹽巖，喀斯特發(fā)育充分，喀斯特地貌集中連片，類型豐富多樣。無論是宏觀還是微觀，均可滿足學生對喀斯特地貌野外觀察的學習需要。教師可利用假期或周末帶領學生到FAST科普基地開展喀斯特地貌野外觀察，讓學生在自主觀察中對當?shù)刂饕λ固氐孛策M行識別歸類，描述其景觀主要特點，分析其成因，感悟喀斯特地貌對人類活動的影響。這對于彌補課堂教學不足、開闊學生視野、陶冶學生情操、培養(yǎng)學生地理實踐力具有積極的促進作用。