基于真實情境的地理生物跨學科學習
——大美錦官城，生態(tài)東安湖

●李曉霞，沈玲，劉顯平

一、背景與主題

東安湖猶如一塊碧玉鑲嵌在成都（錦官城）這塊充滿活力的土地上，在發(fā)揮灌溉保障、防澇調蓄、補充市政用水、提升城市水生態(tài)環(huán)境等功能的基礎上，注重生態(tài)保育功能，推動生態(tài)價值轉化，采用國際先進水生態(tài)修復技術持續(xù)提升湖體水質， 水質達到地表Ⅰ類水標準，能見度超4.4 米。 圍繞身邊這一鮮活的課程資源， 地理和生物老師共同聚焦東安湖的功能、結構和穩(wěn)態(tài)，確立了“大美錦官城，生態(tài)東安湖”這一學習主題。

圍繞東安湖的功能、 結構和穩(wěn)態(tài)這一真實的探究任務，既需要運用生物學科“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”中的群落以及生態(tài)系統的結構、功能和穩(wěn)定性的相關知識，也需要用到地理學科“大氣環(huán)境”中的熱力環(huán)流以及“水環(huán)境”中的水循環(huán)相關地理原理，甚至還關聯著物理、化學學科的相關基礎知識。在地理老師和生物老師共同引領下，同學們運用不同的學科知識、學科視角、學科思維，開啟生態(tài)東安湖的探究之旅。

二、學習目標

通過教材、主題、課程資源及其所蘊含的問題情境分析，確立了如下跨學科學習目標（見表1）：

表1

從生物學科角度，著重引導學生通過分析東安湖中苦草、食藻蟲和肉食性魚類的作用，歸納總結生態(tài)系統的構建原則，理解“各個組成成分緊密聯系使生態(tài)系統成為具有一定結構和功能的統一體， 以保證生態(tài)系統的穩(wěn)定性”這一生命觀念，進而綜合運用學科知識完成保持生態(tài)系統穩(wěn)定性的設計方案。 樹立生態(tài)文明觀念和“保護唯一地球家園”的社會責任。

從地理學科角度，著重圍繞東安湖生態(tài)環(huán)境引導學生運用“熱力環(huán)流”“水循環(huán)”等學科知識開展地理實踐活動，從“空間-區(qū)域”的觀點出發(fā)，認識東安湖生態(tài)環(huán)境與人類活動的關系，樹立尊重自然、順應自然、保護自然的“人地協調觀”，增強社會責任感。

三、學習重難點及突破思路

（一）學習重點

1.濕地主要的生態(tài)功能；

2.探究陸地雨水對湖水水質影響小的原因；

3.構建生態(tài)系統的基本原則；

4.分析影響生態(tài)系統穩(wěn)定性的因素，并提出合理建議。

（二）學習難點及突破思路

學習難點1.探究陸地雨水對湖水水質影響小的原因。

突破思路：根據地表及地下土層垂直分層結構，分析總結，得出結論。

突破方法：展示滲水路面、石子路面、地表植物垂直分層結構和地下土層分層結構，運用地理、生物以及物理等相關學科知識，分析其對地表徑流、下滲環(huán)節(jié)的影響。

學習難點2.構建生態(tài)系統的基本原則。

突破思路：構建出食物鏈、食物網，綜合分析各成分之間的相互影響，分析總結得出結論。

突破方法：引導學生關注食藻蟲和鱸魚的特性，在食物鏈、食物網中分析它們的作用。

四、探究之旅

本次生態(tài)東安湖探究之旅共設計三個篇章：賞湖之美、探湖之謎、養(yǎng)湖之策。

篇章1 賞湖之美

1.錦官城之美

由文獻研究小組學生代表朗誦李白描繪古成都美景的詩句，展示成都宜居公園城市規(guī)劃圖、東安湖地理位置等，并播放配有文字的成都生態(tài)公園的介紹和美景視頻。

【設計意圖：學生利用現代信息技術，搜集成都從古至今作為宜居公園城市的資料，培養(yǎng)學生獲取和歸納信息的能力，并增強學生對自己生活的城市的了解，讓學生初步了解成都從古至今的美，激發(fā)學生的學習興趣。 】

2.東安湖之美

（1）實地考察組學生代表展示考察成果。小組成員播放東安湖生態(tài)美景和學生實地考察的視頻。

實地考察組感嘆：東安湖之美，最令人驚嘆處，在于其生態(tài)之美！

學生代表提出問題：結合視頻所呈現的素材，你能說出東安湖具有哪些生態(tài)功能嗎？

根據視頻中的水鳥、桃花水母，學生歸納：保護生物多樣性；根據視頻中廣闊的湖區(qū)、清澈的湖水，學生歸納：涵養(yǎng)水源、凈化水質；根據視頻中對清新空氣的感嘆, 學生歸納： 調節(jié)局部氣候、 凈化空氣……

（2）地理老師追問：天氣日漸炎熱，東安湖濕地公園是不是有一種“清新＋涼爽”美？請同學們結合所學知識說明原因。不僅如此，東安湖在改善局部氣候的同時，也影響了成都市主城區(qū)的大氣狀況，請同學們結合地理熱力環(huán)流的原理對此進行說明。

①學生綜合分析東安湖區(qū)氣溫低于主城區(qū)的原因：東安湖區(qū)人類活動少于主城區(qū)，排放的廢熱少；湖區(qū)水體比熱容大，升溫速度慢，氣溫低；東安湖區(qū)種植了十幾萬棵樹，通過蒸騰作用，為湖區(qū)降溫，通過呼吸作用凈化空氣。

②學生結合地理熱力環(huán)流原理等知識討論并回答：主城區(qū)近地面溫度高，氣流上升形成低壓；東安湖區(qū)近地面溫度低，氣流下沉形成高壓；氣流從高壓流向低壓， 近地面東安湖清潔涼爽的空氣流向主城區(qū)，可以改善主城區(qū)大氣質量。

③教師總結：結合地理、生物、物理等知識，東安湖區(qū)通過城郊熱力環(huán)流，將清潔、濕潤、相對低溫的空氣，不斷地送入成都主城區(qū)，在一定程度上改善了主城區(qū)大氣環(huán)境質量，緩解了城市“熱島效應”。

【設計意圖：通過實地考察小組播放的實踐考察視頻，實現真實的情境再現，學生可以直觀地感知和歸納東安湖濕地的生態(tài)功能，并調動學生探究現實環(huán)境問題的學習興趣。 教師通過追問更深層次地引導學生利用多學科知識綜合分析現實問題， 培養(yǎng)學生從現象到結論的學科綜合思維能力。 】

篇章2 探湖之謎

1.湖水清澈之謎

（1）在陸地上找尋答案

學生代表展示： 現場展示裝在相同礦泉水瓶子的兩瓶水， 其中一瓶是實踐小組在東安湖濕地實地取得的湖水，另一瓶是礦泉水。 眼尖的你，能區(qū)分哪一瓶是礦泉水，哪一瓶是湖水嗎？（現場反應：肉眼很難區(qū)分）

學生講述： 在考察期間， 我們產生了這樣的疑問：連續(xù)下了幾天的雨，為什么東安湖的水依然清澈見底？因此我們分別到陸地上和湖水中去尋找答案。請同學們跟隨我們的腳步，一起去探尋其中的秘密。首先我們在陸地上收集到以下信息， 請同學們認真觀看，解謎的鑰匙就在其中哦！

播放視頻：園區(qū)內有酒店、廁所等服務設施；采訪園區(qū)管理人員了解到， 東安湖湖水是從上游的東風渠引進來的，水質最好的時候達到Ⅰ類，人類飲用水的標準，通常情況達到Ⅱ類；東安湖湖區(qū)內沒有裸露的地面，地表有垂直分層的植物群落，地表鋪設特殊藍色地面或小石子路面，地下土壤垂直分層。

學生講述：湖區(qū)內的水，引自上游東風渠的河水，湖水和河水之間有水閘將它們分開。引水避開洪水期，并且凈化后才引入湖區(qū)。 園區(qū)內的酒店、廁所等產生的污水，直接排入市政管網，進入污水池凈化，不排入湖中。 但我們始終有個疑問沒有解開，湖區(qū)內的降雨形成的地表徑流去哪了？ 怎么去的呢？

經過小組討論，同學們結合生活常識很快發(fā)現：地表鋪設的特殊藍色地面是滲水路面，小石子路面可以減緩地表徑流，也可以促進雨水下滲。

然后同學們的目光聚集到了垂直分層的植物群落和地下分層的土壤結構。問題轉化為：垂直分層的植被和土層結構讓地表徑流去哪了？ 怎么去的呢？

經過小組進一步討論，學生解答：植物的莖引流雨水到植物的根部，植物的根吸收雨水，促進雨水形成的地表徑流下滲； 植物群落層次分明的葉片層層截留雨水，使降到地面的雨水減少，形成的地表徑流減少，同時也減少了降雨對地表的濺蝕作用；被根部吸收的地表徑流，通過植物的生物循環(huán)，由葉片蒸騰作用，釋放到大氣中。

地理老師追問： 所有的地表徑流及其攜帶的污染物都被植物的根部吸收了嗎？ 如果沒有它們會去哪里呢？

結合地下土層分層結構及其原理，學生解答：沒有被植物吸收的地表徑流和污染物下滲到土壤中，表層的土壤吸附雨水中的污染物， 并過濾和凈化雨水； 被凈化后的雨水儲存在縫隙較大的下部礫石層中。

教師總結：東安湖區(qū)將園區(qū)內降雨，通過生物、物理等方法，減少地表徑流對地表的沖刷，促進雨水下滲；凈化的雨水儲存在地下礫石層中，抽取出來可以補給湖水或作為園區(qū)公共用水。 這種人工構建的雨水凈化和收集系統被稱為雨水花園，可以有效地涵養(yǎng)水源、凈化水體，并實現水資源的循環(huán)可持續(xù)利用。 東安湖陸地上通過河湖分流、控源截污、地表覆蓋、利滲凈水，實現了水體凈化。

（2）在水中去找尋答案

生物老師播放東安湖湖水清澈見底的視頻，提出問題：同學們請看，湖水真的很干凈啊！ 但是雨水很臟，直接降落到湖中的雨水是怎么被凈化的呢？

學生關注到了視頻中大面積種植的苦草。 結合苦草的特點，分析得出種植苦草凈化水質的原理。

學生解答：苦草發(fā)達的根系可以吸收水中的氮、磷等元素， 防止水體富營養(yǎng)化； 根部還可以固定淤泥，水體不易渾濁；增加溶解氧。

教師追問：除了苦草，東安湖中還生長有其他藻類。 這些藻類是否可以吸收無機氮、磷呢？

學生解答：可以，“水華”就是藻類吸收氮、磷大量繁殖導致的。

教師小結：通過苦草、藻類還有一些挺水植物的共同作用，對降落到湖中的雨水進行生態(tài)修復。通過前面的分析，我們已解開了“湖水清澈之謎”：①陸地上通過河湖分流、控源截污、地表覆蓋、利滲凈水，防止外源污染物入湖；②對于湖中的污染物，通過苦草等生物的吸收，進行生態(tài)修復。

【設計意圖：本環(huán)節(jié)通過真實的情境再現，注重培養(yǎng)學生的問題意識和探究能力，特別是綜合運用多學科知識力求全面、系統、動態(tài)地分析問題的能力，發(fā)展綜合思維。 】

2.水生生物構建之謎

生物老師播放視頻：東安湖中的魚。

教師提問：管理人員介紹，視頻里面出現的魚是鱸魚，是一種肉食性魚。 不僅如此，東安湖中還投放了吃藻的食藻蟲。 既然藻類也可以吸收一部分污染物，那么為什么還要投放食藻蟲呢？為什么投放了食藻蟲后還要投放可以吃食藻蟲的肉食性魚呢？

學生討論后解答： 食藻蟲可以防止藻類大量繁殖形成“水華”；食藻蟲可以使藻類減少，防止藻類大量繁殖，有利于苦草等沉水植物的光合作用；食藻蟲可以為其他生物提供食物來源。 肉食性魚可以抑制雜食性魚類的數量，以免它們大量捕食苦草等植物。

播放東安湖管理人員講解視頻： 介紹東安湖湖泊生態(tài)系統的構建。

教師總結：由此可見，增加食藻蟲和肉食性魚類可以讓生態(tài)系統達到一定的穩(wěn)態(tài)。通過科學的規(guī)劃，東安湖已經達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

【設計意圖：通過分析東安湖中苦草、食藻蟲和肉食性魚類的作用，歸納總結構建生態(tài)系統的原則，理解各個組成成分緊密聯系使生態(tài)系統成為具有一定結構和功能的統一體， 以保證生態(tài)系統的穩(wěn)定性這一生命觀念， 同時培養(yǎng)學生運用科學的思維方法解決實際問題的思維習慣。 】

篇章3 尋養(yǎng)湖之策

生物老師： 東安湖生態(tài)環(huán)境畢竟總會受到多種因素的影響，因此，我們還要考慮如何長期維持它的穩(wěn)定性。

地理老師：是啊，哪些因素會影響東安湖的穩(wěn)定性呢？ 若要長期維持東安湖的穩(wěn)定性， 你有哪些建議？

學生甲：加強宣傳教育，提高市民素質，較少垃圾排放。

學生乙：禁止釣魚，禁止放生。

學生丙：針對暴雨，加強監(jiān)測；人工除雜草……

教師總結： 同學們主要從以下幾個方面進行了回答：①針對人類活動，加大宣傳完善政策法規(guī)；②針對自然環(huán)境變化，加強監(jiān)測制定應急預案；③針對生物內部因素，堅持日常精細科學養(yǎng)護。 其中，實時監(jiān)測至關重要。 那么，目前，東安湖是如何進行監(jiān)測的呢？

播放管理人員介紹東安湖水務管理系統的視頻。

教師總結： 東安湖的監(jiān)測系統利用了已經非常先進的現代地理信息技術。但隨著科學技術的發(fā)展，相信同學們還能創(chuàng)造出更好的方法， 把東安湖維護得更加美麗。 就像賀知章在詩中描述的那樣：“離別家鄉(xiāng)歲月多，近來人事半消磨。 唯有門前鏡湖水，春風不改舊時波。”希望在外拼搏的人，回到成都，依然能看到東安湖美麗的模樣。

【設計意圖：分析并總結影響東安湖穩(wěn)定性的因素， 綜合運用知識研討保護東安湖生態(tài)環(huán)境的相關措施，并設計保持生態(tài)系統穩(wěn)定性的方案。培養(yǎng)學生的批判性思維、創(chuàng)造性思維，探討社會議題，發(fā)展學生的科學思維，樹立生態(tài)意識，提升學生的社會責任感。 】

探究總結

地理老師：這節(jié)課我們主要借助“賞湖之美”“探湖之謎”“養(yǎng)湖之策”三個篇章，綜合運用了地理、生物、物理、化學等各個學科的知識，探究了東安湖的功能、結構和穩(wěn)態(tài)。

生物老師：有了對結構的精心設計，東安湖才能擁有如此令人驚嘆的生態(tài)功能，當結構和功能都能保持相對穩(wěn)定時，東安湖才能達到穩(wěn)態(tài)。

地理老師：東安湖是成都建設公園城市的一個縮影，是習總書記生態(tài)文明思想的生動實踐。

教師播放習總書記關于生態(tài)保護的視頻。

生物老師：綠水青山，就是金山銀山，建設和維護美好的地球家園，讓我們以知識為力量，一起攜手前行。

【設計意圖：通過教師總結進一步強調了學科知識的生活價值，同時引導學生深刻體悟習近平總書記生態(tài)文明思想，樹立生態(tài)意識和保護唯一地球家園的信念，努力成為更具社會責任感的社會主義建設者和接班人。 】