FAST科普研学旅行中的喀斯特地貌野外观察建议

杨通智 何昌美 解绍迪

（平塘民族中学, 贵州 黔南布依族苗族自治州 558399）

新一轮高中地理课程改革突出了地理实践力的培养要求，强调把学生引向课堂外，在真实的环境下学习。[1]《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）明确提出野外观察地貌的要求，但受条件限制，教师通常会采用观看视频、图像等方式来替代野外观察。虽然运用视频、图像营造直观生动的地理课堂教学环境也可达成课标要求，但无法取代在真实环境下的野外观察学习。教师如能利用假期或周末带领学生开展野外观察，让学生在观察中体验和反思，对于巩固课堂学习成果、弥补课堂不足、培养学生地理实践力具有积极的促进作用。本文以FAST科普研学旅行中的喀斯特地貌为例，提出了基于课标要求的野外观察建议，以期为野外观察类教学提供借鉴参考。

一、课标要求

必修1.4内容要求：通过野外观察或运用视频、图像，识别3～4种地貌，描述其景观的主要特点。课标要求“识别”地貌类型和“描述”地貌景观的主要特点，方法是“通过野外观察或运用视频、图像”。[2]显然，课标首要突出了“野外观察”的要求。

“FAST”，即“500米口径球面射电望远镜”的英文简称，俗称“中国天眼”，位于贵州省平塘县克度镇大窝凼，因其强大的天文科普资源优势，已成为一个研学旅行热门打卡点。FAST所在区域喀斯特地貌发育充分、分布广泛，次级地貌类型丰富多样。教师可利用假期或周末带领学生到FAST科普基地（中国天眼科普基地），对当地喀斯特地貌类型进行野外观察和识别，从形态和组成上描述其景观特点，分析其成因和对人类活动的影响。这对于巩固课堂学习成果、弥补课堂不足、开阔学生视野和培养学生地理实践力，具有积极的促进作用。

二、FAST科普基地喀斯特地貌野外观察条件

基地文化园有一占地面积约65000m2的喀斯特生态园（见图1），园内分布有相对集中的天然石芽群。石芽群内溶沟、石芽、小型溶蚀洼地，以及溶蚀凹槽、溶窝等微喀斯特地貌发育充分。喀斯特生态园西南方向200m处的冉家沟有盲谷发育，霸王河流经此处时，部分径流流入谷内，由此潜入地下成为伏流。

图1 FAST科普基地文化园

由基地文化园至FAST瞭望台（乘坐专用摆渡车前往）沿途可观察到发育充分的喀斯特峰丛及洼地地貌。FAST台址大窝凼是一个由8座锥状峰丛与其围绕的倒锥状洼地组成的组合体——峰丛洼地。[3]在大窝凼周边区域，还有多个峰丛洼地交错分布。FAST瞭望台建于台址旁一座地势较高的峰丛顶部，视野开阔，有利于观察识别周边喀斯特峰丛洼地地貌。

此外，基地所在的天文小镇交通便捷，餐饮、酒店等设施齐全。基地内主要的喀斯特地貌景观观察点均可乘车直达，游览道路设施完备，开展喀斯特地貌野外观察过程有安全保障。

三、野外观察达成目标

1.观察识别溶沟、石芽、漏斗、盲谷、峰丛洼地等喀斯特地貌，描述其景观特点，分析其成因。

2.分析FAST选址大窝凼的原因，理解喀斯特地貌对人类活动的影响，培养人地协调观。

3.了解常见野外观察地貌的方法，提高地理野外观察实践能力。

四、野外观察过程建议

1.观察前准备

为了能切实有效开展喀斯特地貌野外观察，建议在观察前要求学生复习高中必修《地理一》“喀斯特地貌”教学内容，或通过查阅资料，熟知喀斯特地貌概念、发育条件、常见喀斯特地貌类型等相关知识。尤其要了解“峰丛洼地”是由多个锥状峰丛正地形与倒锥状洼地负地形组成的组合体，中心为面积较大的圆形或椭圆形封闭洼地，四周被多个峰丛围绕。[4]

(1) 长江汉口地区为一级阶地地层，土质条件差，当位于软土地区的基坑工程进行逆作法施工作业时，考虑到土体流变的影响，支护结构墙体变形和立柱沉降与开挖时间成正相关。因此，为了将施工中支护结构墙体变形、立柱/桩与墙间的沉降差异控制在合理范围内，并减小施工对周围环境的影响，应尽可能缩短深基坑逆作法暗挖土方的开挖时间，以及在每层土体开挖到相应标高时及时浇筑梁板结构。

鉴于在实地观察大窝凼过程中估算其规模大小难度较大，建议在观察前，教师提供FAST主体结构示意图（见图2），[5]为开展野外观察提供参考。

图2 FAST主体结构示意图

2.观察过程建议

根据基地主要喀斯特地貌景观分布特点，结合基地其他研学旅行项目行程安排，最大限度节约研学时间，提高研学效率，建议按以下过程开展喀斯特地貌野外观察。

(1)观察喀斯特生态园石芽群

观察方法：步行其中观察。

观察要求：徒步于喀斯特生态园，近距离观察，识别归类喀斯特生态园中溶沟、石芽、小型溶蚀洼地，以及溶蚀凹槽、溶窝等微喀斯特地貌，从形态、组成、规模大小等方面描述其景观特点。

观察参考：石芽群中由雨水沿着岩石（碳酸盐岩）表面或裂隙流动溶蚀出来的较大凹槽叫溶沟，溶沟间凸起的部分为石芽。园内溶沟和石芽间相对高度多在1～2m之间，石芽形态多呈尖脊状和近塔状。生态园内溶蚀洼地由石芽群围成，呈浅碟状（口径约30m），洼地内可观察到降水时积水淹没的痕迹和洼地内的落水洞。在石芽群上还可以观察到由雨水和生物溶蚀作用形成的小型溶蚀凹槽和溶窝等微喀斯特地貌。

(2)观察冉家沟盲谷

观察方法：步行至盲谷口附近观察。

观察要求：描述冉家沟盲谷景观特点。

观察参考：冉家沟盲谷位于峡谷入口50m处，盲谷口呈水平筛状向地下延伸。霸王河流经此处，部分径流流入峡谷后由此潜入地下成为伏流。因常年有地表径流潜入，该处环境较为湿润，植被茂密，多乔木（见图3）。

图3 冉家沟盲谷

(3)观察由基地文化园至FAST瞭望台途中的喀斯特地貌

观察方法：乘坐摆渡车沿途观察。

观察参考：受FAST观测工作要求所限，基地文化园至FAST瞭望台途中不能停车和使用电子设备（含电子摄像器材）。学生在此段研学行程中，能通过乘坐摆渡车观察识别沿途峰丛及洼地等喀斯特地貌（见图4）。

图4 基地文化园至FAST瞭望台沿途峰丛

(4)观察FAST台址——大窝凼及周边喀斯特地貌

观察方法：登上FAST瞭望台俯瞰或远眺。

观察要求一：参考FAST主体结构示意图（见图2），观察识别大窝凼及周边喀斯特地貌类型，从形态组成和规模上描述其景观特点。

观察参考：FAST台址大窝凼是一个峰丛洼地。峰丛基部整体相连呈簇状，顶部呈锥状。峰与峰之间的鞍部，当地俗称山坳，曾是与其他洼地间联系的隘口。参考FAST主体结构示意图，FAST主动球面镜口径500m，洼底至铁塔基座（锅面）134m，塔高168m。据此可大致估算：大窝凼锅面口径略大于500m，洼底与峰顶相对高度超过300m，最大值接近350m。站在FAST瞭望台眺望周边区域，可观察到多个峰丛洼地交错分布，洼底与峰顶相对高度多在250～350m之间。

观察要求二：分析大窝凼峰丛洼地的形成原因。

观察参考：大窝凼位于亚热带季风气候区，夏季高温多雨，广泛分布着巨厚碳酸盐岩岩层，流水侵蚀溶蚀作用强烈。早期，丰沛的雨水沿着碳酸盐岩垂直节理裂隙向下溶蚀和侵蚀，并伴随着侧蚀，裂隙加深拓宽，形成落水洞或竖井。随后地壳继续抬升，流水下蚀和侧蚀作用增强，落水洞（竖井）继续加深拓宽，形成凹陷状洼地。因边坡塌陷体堆积于洼底边缘，洼地逐渐形成倒锥状。同时，在丰沛雨水的持续侵蚀溶蚀作用下，地表起伏增大，洼地四周山峰相对突起，耸立形成簇状峰丛，与倒锥状洼地形成组合体，即现在所观察到的喀斯特峰丛洼地景观。

观察要求三：观察描述FAST台址周边峰丛植被特点，简述其原因。

观察参考：FAST台址周边峰丛树木较为矮小，多呈灌木林状，叶片革质化明显。究其原因，FAST台址地处我国亚热带季风气候区，水热充足，植被以常绿阔叶林为主。由于当地喀斯特发育充分，成土过程缓慢，土层浅薄，地表水下渗强烈，加之地形起伏大，不利于地表水的滞留与存储，地表水缺乏。受其影响，树木长势较为矮小，多呈灌木林状，叶片革质化明显。

观察要求四：分析FAST选址平塘大窝凼的原因。[6]

观察参考：①平塘县大窝凼为一近圆形封闭喀斯特峰丛洼地，洼地口径略高于500m，洼地形状与FSAT造型非常接近，工程挖填土方量小。②大窝凼区域为弱震区，发生强烈破坏性地震的可能性极小，不会影响FAST设计和台址工程建设。③大窝凼底部喀斯特发育强烈，但其下部有完整巨厚的顶板，边坡除覆盖少量松散粘土和泥夹石层外，地质结构整体稳定，洼地底部和边坡发生大规模塌陷的可能性极小。④洼地内原浅表层松散堆积层和岩体大部分都在FAST工程开挖清除范围之内，不会因工程建设诱发地质灾害。⑤大窝凼所在区域虽夏季多暴雨，但洼地集水面积小，洼地底部具有良好的天然排水通道，洼地内发生积水可能性极小。⑥洼地内多年平均风速1.5m/s，年均冰雹日数1.2天，极端天气引发的气象灾害较少。尤其是年均风速仅为1.5m/s，对悬挂的FAST馈源舱平衡性能影响极小。⑦大窝凼附近5km核心区内没有集镇，原住居民较少，无线电干扰少，为FAST提供了一个良好的无线电观测环境，且移民搬迁费用少。

五、结束语

综上所述，FAST科普基地位于较湿热的亚热带季风气候区，广泛分布着巨厚的碳酸盐岩，喀斯特发育充分，喀斯特地貌集中连片，类型丰富多样。无论是宏观还是微观，均可满足学生对喀斯特地貌野外观察的学习需要。教师可利用假期或周末带领学生到FAST科普基地开展喀斯特地貌野外观察，让学生在自主观察中对当地主要喀斯特地貌进行识别归类，描述其景观主要特点，分析其成因，感悟喀斯特地貌对人类活动的影响。这对于弥补课堂教学不足、开阔学生视野、陶冶学生情操、培养学生地理实践力具有积极的促进作用。