基于真实情境的地理生物跨学科学习<br/>——大美锦官城，生态东安湖

基于真实情境的地理生物跨学科学习
——大美锦官城，生态东安湖

2022-10-15李晓霞沈玲刘显平

教育科学论坛 2022年28期

●李晓霞，沈玲，刘显平

一、背景与主题

东安湖犹如一块碧玉镶嵌在成都（锦官城）这块充满活力的土地上，在发挥灌溉保障、防涝调蓄、补充市政用水、提升城市水生态环境等功能的基础上，注重生态保育功能，推动生态价值转化，采用国际先进水生态修复技术持续提升湖体水质，水质达到地表Ⅰ类水标准，能见度超4.4 米。围绕身边这一鲜活的课程资源，地理和生物老师共同聚焦东安湖的功能、结构和稳态，确立了“大美锦官城，生态东安湖”这一学习主题。

围绕东安湖的功能、结构和稳态这一真实的探究任务，既需要运用生物学科“稳态与环境”中的群落以及生态系统的结构、功能和稳定性的相关知识，也需要用到地理学科“大气环境”中的热力环流以及“水环境”中的水循环相关地理原理，甚至还关联着物理、化学学科的相关基础知识。在地理老师和生物老师共同引领下，同学们运用不同的学科知识、学科视角、学科思维，开启生态东安湖的探究之旅。

二、学习目标

通过教材、主题、课程资源及其所蕴含的问题情境分析，确立了如下跨学科学习目标（见表1）：

表1

从生物学科角度，着重引导学生通过分析东安湖中苦草、食藻虫和肉食性鱼类的作用，归纳总结生态系统的构建原则，理解“各个组成成分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体，以保证生态系统的稳定性”这一生命观念，进而综合运用学科知识完成保持生态系统稳定性的设计方案。树立生态文明观念和“保护唯一地球家园”的社会责任。

从地理学科角度，着重围绕东安湖生态环境引导学生运用“热力环流”“水循环”等学科知识开展地理实践活动，从“空间-区域”的观点出发，认识东安湖生态环境与人类活动的关系，树立尊重自然、顺应自然、保护自然的“人地协调观”，增强社会责任感。

三、学习重难点及突破思路

（一）学习重点

1.湿地主要的生态功能；

2.探究陆地雨水对湖水水质影响小的原因；

3.构建生态系统的基本原则；

4.分析影响生态系统稳定性的因素，并提出合理建议。

（二）学习难点及突破思路

学习难点1.探究陆地雨水对湖水水质影响小的原因。

突破思路：根据地表及地下土层垂直分层结构，分析总结，得出结论。

突破方法：展示渗水路面、石子路面、地表植物垂直分层结构和地下土层分层结构，运用地理、生物以及物理等相关学科知识，分析其对地表径流、下渗环节的影响。

学习难点2.构建生态系统的基本原则。

突破思路：构建出食物链、食物网，综合分析各成分之间的相互影响，分析总结得出结论。

突破方法：引导学生关注食藻虫和鲈鱼的特性，在食物链、食物网中分析它们的作用。

四、探究之旅

本次生态东安湖探究之旅共设计三个篇章：赏湖之美、探湖之谜、养湖之策。

篇章1 赏湖之美

1.锦官城之美

由文献研究小组学生代表朗诵李白描绘古成都美景的诗句，展示成都宜居公园城市规划图、东安湖地理位置等，并播放配有文字的成都生态公园的介绍和美景视频。

【设计意图：学生利用现代信息技术，搜集成都从古至今作为宜居公园城市的资料，培养学生获取和归纳信息的能力，并增强学生对自己生活的城市的了解，让学生初步了解成都从古至今的美，激发学生的学习兴趣。】

2.东安湖之美

（1）实地考察组学生代表展示考察成果。小组成员播放东安湖生态美景和学生实地考察的视频。

实地考察组感叹：东安湖之美，最令人惊叹处，在于其生态之美！

学生代表提出问题：结合视频所呈现的素材，你能说出东安湖具有哪些生态功能吗？

根据视频中的水鸟、桃花水母，学生归纳：保护生物多样性；根据视频中广阔的湖区、清澈的湖水，学生归纳：涵养水源、净化水质；根据视频中对清新空气的感叹, 学生归纳：调节局部气候、净化空气……

（2）地理老师追问：天气日渐炎热，东安湖湿地公园是不是有一种“清新＋凉爽”美？请同学们结合所学知识说明原因。不仅如此，东安湖在改善局部气候的同时，也影响了成都市主城区的大气状况，请同学们结合地理热力环流的原理对此进行说明。

①学生综合分析东安湖区气温低于主城区的原因：东安湖区人类活动少于主城区，排放的废热少；湖区水体比热容大，升温速度慢，气温低；东安湖区种植了十几万棵树，通过蒸腾作用，为湖区降温，通过呼吸作用净化空气。

②学生结合地理热力环流原理等知识讨论并回答：主城区近地面温度高，气流上升形成低压；东安湖区近地面温度低，气流下沉形成高压；气流从高压流向低压，近地面东安湖清洁凉爽的空气流向主城区，可以改善主城区大气质量。

③教师总结：结合地理、生物、物理等知识，东安湖区通过城郊热力环流，将清洁、湿润、相对低温的空气，不断地送入成都主城区，在一定程度上改善了主城区大气环境质量，缓解了城市“热岛效应”。

【设计意图：通过实地考察小组播放的实践考察视频，实现真实的情境再现，学生可以直观地感知和归纳东安湖湿地的生态功能，并调动学生探究现实环境问题的学习兴趣。教师通过追问更深层次地引导学生利用多学科知识综合分析现实问题，培养学生从现象到结论的学科综合思维能力。】

篇章2 探湖之谜

1.湖水清澈之谜

（1）在陆地上找寻答案

学生代表展示：现场展示装在相同矿泉水瓶子的两瓶水，其中一瓶是实践小组在东安湖湿地实地取得的湖水，另一瓶是矿泉水。眼尖的你，能区分哪一瓶是矿泉水，哪一瓶是湖水吗？（现场反应：肉眼很难区分）

学生讲述：在考察期间，我们产生了这样的疑问：连续下了几天的雨，为什么东安湖的水依然清澈见底？因此我们分别到陆地上和湖水中去寻找答案。请同学们跟随我们的脚步，一起去探寻其中的秘密。首先我们在陆地上收集到以下信息，请同学们认真观看，解谜的钥匙就在其中哦！

播放视频：园区内有酒店、厕所等服务设施；采访园区管理人员了解到，东安湖湖水是从上游的东风渠引进来的，水质最好的时候达到Ⅰ类，人类饮用水的标准，通常情况达到Ⅱ类；东安湖湖区内没有裸露的地面，地表有垂直分层的植物群落，地表铺设特殊蓝色地面或小石子路面，地下土壤垂直分层。

学生讲述：湖区内的水，引自上游东风渠的河水，湖水和河水之间有水闸将它们分开。引水避开洪水期，并且净化后才引入湖区。园区内的酒店、厕所等产生的污水，直接排入市政管网，进入污水池净化，不排入湖中。但我们始终有个疑问没有解开，湖区内的降雨形成的地表径流去哪了？怎么去的呢？

经过小组讨论，同学们结合生活常识很快发现：地表铺设的特殊蓝色地面是渗水路面，小石子路面可以减缓地表径流，也可以促进雨水下渗。

然后同学们的目光聚集到了垂直分层的植物群落和地下分层的土壤结构。问题转化为：垂直分层的植被和土层结构让地表径流去哪了？怎么去的呢？

经过小组进一步讨论，学生解答：植物的茎引流雨水到植物的根部，植物的根吸收雨水，促进雨水形成的地表径流下渗；植物群落层次分明的叶片层层截留雨水，使降到地面的雨水减少，形成的地表径流减少，同时也减少了降雨对地表的溅蚀作用；被根部吸收的地表径流，通过植物的生物循环，由叶片蒸腾作用，释放到大气中。

地理老师追问：所有的地表径流及其携带的污染物都被植物的根部吸收了吗？如果没有它们会去哪里呢？

结合地下土层分层结构及其原理，学生解答：没有被植物吸收的地表径流和污染物下渗到土壤中，表层的土壤吸附雨水中的污染物，并过滤和净化雨水；被净化后的雨水储存在缝隙较大的下部砾石层中。

教师总结：东安湖区将园区内降雨，通过生物、物理等方法，减少地表径流对地表的冲刷，促进雨水下渗；净化的雨水储存在地下砾石层中，抽取出来可以补给湖水或作为园区公共用水。这种人工构建的雨水净化和收集系统被称为雨水花园，可以有效地涵养水源、净化水体，并实现水资源的循环可持续利用。东安湖陆地上通过河湖分流、控源截污、地表覆盖、利渗净水，实现了水体净化。

（2）在水中去找寻答案

生物老师播放东安湖湖水清澈见底的视频，提出问题：同学们请看，湖水真的很干净啊！但是雨水很脏，直接降落到湖中的雨水是怎么被净化的呢？

学生关注到了视频中大面积种植的苦草。结合苦草的特点，分析得出种植苦草净化水质的原理。

学生解答：苦草发达的根系可以吸收水中的氮、磷等元素，防止水体富营养化；根部还可以固定淤泥，水体不易浑浊；增加溶解氧。

教师追问：除了苦草，东安湖中还生长有其他藻类。这些藻类是否可以吸收无机氮、磷呢？

学生解答：可以，“水华”就是藻类吸收氮、磷大量繁殖导致的。

教师小结：通过苦草、藻类还有一些挺水植物的共同作用，对降落到湖中的雨水进行生态修复。通过前面的分析，我们已解开了“湖水清澈之谜”：①陆地上通过河湖分流、控源截污、地表覆盖、利渗净水，防止外源污染物入湖；②对于湖中的污染物，通过苦草等生物的吸收，进行生态修复。

【设计意图：本环节通过真实的情境再现，注重培养学生的问题意识和探究能力，特别是综合运用多学科知识力求全面、系统、动态地分析问题的能力，发展综合思维。】

2.水生生物构建之谜

生物老师播放视频：东安湖中的鱼。

教师提问：管理人员介绍，视频里面出现的鱼是鲈鱼，是一种肉食性鱼。不仅如此，东安湖中还投放了吃藻的食藻虫。既然藻类也可以吸收一部分污染物，那么为什么还要投放食藻虫呢？为什么投放了食藻虫后还要投放可以吃食藻虫的肉食性鱼呢？

学生讨论后解答：食藻虫可以防止藻类大量繁殖形成“水华”；食藻虫可以使藻类减少，防止藻类大量繁殖，有利于苦草等沉水植物的光合作用；食藻虫可以为其他生物提供食物来源。肉食性鱼可以抑制杂食性鱼类的数量，以免它们大量捕食苦草等植物。