一、跨学科视野下的生态修复现场课教学设计

一、跨学科视野下的生态修复现场课教学设计

——高中地理选择性必修二“生态脆弱区的综合治理”项目式导学案

以宁夏白芨滩国家级自然保护区“沙海寻绿”实境研学为统摄情境

一、教学背景与设计立意

（一）【核心素养锚点★★★★★】课标依据与教材解构

本节课对应《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修二“区域发展”模块内容要求2.6：“以某生态脆弱区为例，说明该类地区存在的环境与发展问题，以及综合治理措施。”依托人教版高中地理选择性必修二第二章第四节“生态脆弱区的综合治理——以我国荒漠化地区为例”编写。教材以北方农牧交错带为典型案例，系统呈现生态脆弱区的自然背景、人为扰动机制、荒漠化过程及“防、治、用”一体化策略。本设计将教材逻辑迁移至宁夏白芨滩国家级自然保护区，以“流动沙丘固定→沙地生态恢复→沙产业开发→人沙和谐共生”的40年治沙史诗为真实载体，实现从“教教材”向“用教材教”的跃升。

（二）【重要】学情精准画像

授课对象为高中二年级地理选考班学生。认知储备层面：已修完必修一“地貌”“植被与土壤”、必修二“人类面临的主要环境问题”及“可持续发展”内容，掌握风成地貌发育条件、干旱区水文特征、荒漠化成因机制等核心概念，具备基础的区域认知与要素综合能力。思维瓶颈层面：对“生态治理”的理解往往停留在“种树防沙”的表层符号化认知，难以体悟“自然恢复为主、人工干预为辅”的适应性管理哲学；对“绿水青山就是金山银山”的认知多停留于政策口号，缺乏从“生态资本—生态资产—生态资本化”经济地理逻辑链条上的深度建构。情感阈值层面：城市生活经历使学生对土地沙化、水源匮乏缺乏具身痛感，生态忧患意识与建设性行动意愿之间存在知行落差。

（三）【难点突破】教学设计底层逻辑

本设计秉持“从知行分离走向具身建构”的深度学习理念，采用“大情境统摄—问题链驱动—跨学科破壁—表现性评价”四位一体的项目式学习范式。以“如果我是白芨滩第二代治沙人”为核心驱动任务，将课堂延展至保护区流动沙丘、草方格扎设现场、全国防沙治沙展览馆及习近平总书记植树纪念林四个真实场域，通过“行前预备—现场勘查—数据采集—治理决策—迁移论证”五阶进阶，使学生在用脚步丈量沙地、用双手扎设麦草、用数据诊断生态、用方案回应真实问题的过程中，完成从地理知识到地理心智、从生态认知到生态认同的范式转换。

二、【高频考点·热点】学习目标与预期证据

（一）学习目标三维叙写

1.区域认知与综合思维【核心】

通过阅读白芨滩地理位置图、毛乌素沙地历史变迁遥感影像及气候水文资料，在时空尺度上归纳该生态脆弱区的自然本底特征（干旱少雨、风大沙多、蒸发强烈），从自然要素与人文要素相互作用的角度，综合分析荒漠化的自然触发机制与人为加速因子，构建“气候干旱—植被稀疏—地表疏松—风力强劲—沙丘活化—过度樵采/放牧/开垦—土地生产力下降—进一步荒漠化”的正反馈回路模型。

2.地理实践力与科学探究【高频考点】

在草方格沙障扎设体验区，运用测绳、铁锹、麦草等工具，以小组为单位完成1米×1米标准草方格扎设操作；使用手持式风速仪、土壤水分测定仪、植被覆盖度样方框等简易设备，采集固沙区与流动沙丘对照点的近地表风速、0—10厘米土层含水量及沙生植物株数数据；将实测数据与保护区科研站提供的长序列监测数据进行对比，定量评价草方格沙障的防风效应、增湿效应与生物保育效应。

3.人地协调观与生态伦理【热点·难点】

通过访谈保护区“人民楷模”王有德先进事迹、阅读三代治沙人工作笔记摘录、核算白芨滩“以林养牧—以牧促林—林牧结合—生态旅游”的绿色经济账，深刻理解“治沙不是消灭沙漠而是把人类活动边界退回到合理位置”的生态哲学；在习近平总书记亲手栽植的枣树下举行生态宣誓仪式，完成从“被感动的旁观者”向“负责任的建设者”的身份认同转换，自觉将低碳生活、绿色消费、垃圾分类等日常实践与宏观生态文明建设建立意义联结。

（二）预期学习证据链

1.过程性证据：研学手册中“沙丘形态速写图”“草方格扎设流程记录表”“样方调查原始数据页”完整度与规范性；小组合作拍摄的3分钟以内“我为白芨滩代言”微视频。

2.表现性证据：以“白芨滩生态修复顾问”身份，向灵武市自然资源局提交一份《关于提升白芨滩沙产业园区游客生态体验价值的建议书》，要求包含现状诊断、地理归因、优化路径三个板块，并至少运用一处跨学科原理（如生态学中的边缘效应、经济学中的外部性内部化、工程学中的近自然工法）。

3.终结性证据：单元测试中涉及“生态脆弱区”“荒漠化防治”“两山理念转化机制”类试题得分率较前期提升15个百分点；能够准确默画出荒漠化正反馈过程示意图。

三、【核心篇幅】教学实施过程全景解构

（一）课前预备阶段：认知唤醒与工具包建构【基础】

1.前置学习任务单

发布至学习通平台的任务包括：（1）观看纪录片《绿染沙海·白芨滩纪事》15分钟剪辑版，在讨论区用一句话概括“最震撼我的治沙瞬间”；（2）登录中国气象数据网，调取灵武市近30年（1995—2025）年均降水量、大风日数、沙尘暴频次三条曲线，尝试描述变化趋势；（3）阅读人教版教材第42页“活动：分析毛乌素沙地农牧交错区荒漠化的主要原因”，用思维导图梳理自然原因与人为原因的层级关系。

2.跨学科前置导入

生物学科教师利用10分钟微讲座，介绍沙生植物旱生形态结构（角质层厚、气孔下陷、栅栏组织发达、根系/冠幅比极高），重点解析柠条、花棒、沙拐枣三种白芨滩优势固沙植物的生理适应机制；历史学科教师提供秦汉以来“乌兰布和沙漠—库布其沙漠—毛乌素沙地”农耕文明北界进退史料，揭示荒漠化与战乱、屯垦、政策变迁的耦合关系，为地理课开展时空综合思维训练铺设跨学科底色。

（二）【重中之重】实境研学阶段：在风沙现场建构地理心智

本阶段以67公里车行地理课堂+3公里沙地徒步科考+2小时草方格扎设工坊+1小时展览馆决策模拟为时间轴，总时长6.5小时，占整个教学实施过程60%篇幅。

1.车行地理：流动的认知地图（8：00—9：00）

研学车队沿109国道穿越银川平原—洪积扇—黄河阶地—毛乌素沙地边缘完整地貌序列。地理教师手持麦克风，以车窗为取景框实施“看见即教学”：

（1）【重要】地貌判读训练：当车辆行至永宁黄河大桥，引导学生观察西侧贺兰山前洪积扇裙与东侧黄河高阶地陡坎，辨析“风力作用为主”与“流水作用为主”两种外营力在地表形态上的烙印差异；进入灵武境内，沙丘形态由固定半固定沙丘渐变为新月形沙丘链，即时提问“为何离黄河越远沙丘流动性越强”，要求学生运用地下水位埋深与植被盖度关系进行解释。

（2）【热点】工业生态学案例：途经华电灵武电厂，教师讲解该厂“空冷技术+脱硫废水零排放+粉煤灰制生态砖”的循环经济链条，特别指出电厂余热用于周边温棚反季节果蔬种植，形成“工业余热—设施农业—减少沙区耕地开垦压力”的隐性固碳路径。学生即时在研学手册“绿色发展观察”专栏记录关键词。

2.沙丘徒步：具身化的脆弱性认知（9：20—11：00）

在大泉治沙区，学生沿沙脊线呈纵队行进3公里。教师设置三个强制停顿点实施嵌入式教学：

（1）第一停顿点：沙丘迎风坡坡脚。任务：徒手刨开表层干沙至20厘米深处，感受湿沙层的存在，用手握成团试验检验沙粒胶结程度。结论揭示：荒漠化地区并非绝对无水，而是降水以“入渗—凝结—被干沙层隔绝蒸发”的独特方式储存于沙层下部，这是草方格内沙蒿、柠条能够成活的水文基础。教师点明【难点】：生态修复的核心不是“从外界调水”而是“保育土壤水库”。

（2）第二停顿点：半固定沙丘顶部。任务：背对风向站立，感受前后体表风压差异；使用手持风速仪分别测定距地表0.1米、0.5米、1.5米处瞬时风速，绘制风速垂向变化折线。数据表明：近地表0.1米风速仅为1.5米处风速的30%—40%，这正是草方格露出地面15—20厘米能够有效削弱起沙风的理论依据。

（3）第三停顿点：丘间低地。任务：布设1米×1米植被样方，记录沙蒿、沙米、虫实三种先锋植物株数、高度、冠幅，估算投影盖度。实测盖度约18%—25%，与保护区科研站提供的“盖度＞30%即可实现风蚀弱化”临界值进行对比，自然引出“还需要进一步补植与管护”的治理决策需求。

3.草方格工坊：工程伦理与劳动教育（11：10—12：00）

（1）工艺流程拆解：技术人员演示“平铺麦草—铁锹压扎—立草扶正—踩实定型”四步法，强调关键工艺——“麦草入沙深度须达15厘米，地上露出15—20厘米，方格规格1米×1米，草把朝向与主风向垂直”。学生分组操作，教师巡检并拍摄典型错误案例（如麦草压入过浅、方格歪斜、踩踏不实）。

（2）【高频考点】工程原理深度追问：为什么是1米×1米而不是0.5米或2米？教师提供流体力学风洞实验数据：当方格规格小于0.5米时，投资成本急剧上升而防风效益增幅趋缓；规格大于2米时，方格中心区出现涡流加速带，反而加剧风蚀。这一“最优化尺度”的确定，是科研人员历经上千次野外实验得出的经验参数。学生由此体认到：生态工程是经验理性与科学实证的结晶，绝非想当然的“方格越小越好”。

（3）劳动教育嵌入：尽管气温已达32℃，沙面温度超过50℃，学生仍坚持完成各组6米×6米（36平方米）标准试验样地扎设。教师及时开展“治沙人精神”现场微思政：“王有德40年扎设草方格两万余亩，按今天我们的劳动效率计算，需要连续工作多少天？”学生计算后集体沉默，继而对“人民楷模”产生发自内心的职业敬畏。

4.展览馆决策模拟：从治沙到用沙的范式跃升（14：00—15：30）

参观全国防沙治沙展览馆时，教师将讲授式参观升级为“历史场景决策模拟”：

（1）决策点一（20世纪80年代）：展板呈现1985年白芨滩林场初创时的账本——职工发不出工资，治沙难以为继。问题抛出：“如果你是第一任场长，手里只有5万元经费，是先买树苗还是先打机井？或者有其他办法？”小组讨论形成“以开发促治理”雏形，与王有德当年“卖掉办公楼下海揽工程，用工程利润反哺治沙”的真实历史决策形成呼应。

（2）决策点二（2005年前后）：展板呈现沙地植被盖度突破30%后，林场面临“生态好了，职工依然穷”的新困境。问题抛出：“林子里的柠条籽、沙柳条、沙棘果能不能变成钱？变成钱会不会破坏生态？”学生查阅展板中“林下养鸡—鸡粪肥沙—沙地改良—林木生长更好”的正反馈案例，提出“生态资本化”路径，自发建构起“保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力”的政治经济学理解。

（3）决策点三（2025年当前）：展板呈现白芨滩沙漠公园年接待游客突破50万人次，节假日车辆拥堵、垃圾清理压力激增。问题抛出：“如果你现在是生态旅游公司经理，如何在保护前提下提升游客体验？”学生提出预约限流、电瓶车换乘、沙地垃圾银行（捡拾垃圾兑换沙生动植物明信片）等兼具生态效益与游客满意度的创新方案。

5.雨中宣誓：仪式教育的价值锚固（15：40—16：00）

天降细雨，全体师生在习近平总书记2016年亲手栽植的枣树下整队集合。教师语调深沉：“40年前这里还是一望无际的流动沙丘，王有德他们住地窖、喝咸水，用麦草一寸一寸把沙固住。今天这棵枣树已经挂果，树下能站下我们两百人。这就是‘功成不必在我，功力必不唐捐’。”学生高举右拳，领诵生态誓言：“我承诺：珍视天空，关爱大地；抵制污染，植绿护绿；珍爱生命，节约资源；保护环境，保护自然；绿色消费，绿色人生。”雨水与泪水交织，仪式将个人生命叙事与民族生态叙事故意联结，形成强烈的价值锚固。

（三）【难点攻坚】课后内化阶段：跨学科项目式作业

1.校园微生态修复方案

参考白芨滩“近自然修复”理念，以小组为单位调查校园内一处生态问题斑块（如草坪严重踩踏区、林下黄土裸露区、不透水铺装积水区）。运用地理学的区位分析、生物学的群落演替理论、工程学的透水铺装技术，设计一处兼具生态功能、审美价值与教育意义的“迷你修复区”。要求绘制平面图、编制物料清单、撰写养护指南，优秀方案将提交总务处争取落地实施。

2.“两山”理念转化机制思维导图

以“绿水青山→金山银山”为核心逻辑起点，从白芨滩案例中提炼出四种转化路径：直接利用型（生态旅游、沙产业）、政府补偿型（公益林生态效益补偿）、市场交易型（林业碳汇、水权交易）、品牌溢价型（灵武长枣地理标志产品）。思维导图需包含具体案例、作用机理、适用条件三个层级，强化经济学视角下的生态治理理解。

四、教学策略与跨学科融合剖面

（一）【重要】问题式教学链设计

围绕“白芨滩何以实现人沙和谐”这一本质问题，分解为六个层层递进的驱动问题：

Q1.这里为什么会成为生态脆弱区？（自然基础与历史胁迫）

Q2.草方格为什么能固定沙丘？（工程学原理与边界条件）

Q3.沙地上植被是如何一步步恢复的？（生态演替时序与人工干预）

Q4.林子长起来后，人是如何受益的？（生态系统服务流与价值捕获）

Q6.白芨滩经验能否到其他生态脆弱区？（区域差异与因地制宜）

六个问题分别对应区域认知、综合思维、地理实践力、人地协调观、创新意识与批判性思维，构成完整的地理思维进阶链条。

（二）【热点】跨学科融合深度实施

本设计突破“拼盘式”跨学科，实现“渗透式”跨学科：

1.地理+生物：构建“物理结构—化学组成—生物过程”三维土壤肥力分析框架-8。学生测定沙地土壤质地（砂粒占比＞85%）、pH值（7.8—8.2弱碱性）、有机质含量（＜0.3%），同时检测土壤微生物生物量碳。数据分析表明：草方格建立5年后，土壤微生物群落结构由耐旱寡营养型向中生富营养型演替，微生物残体成为土壤有机质新生来源。这一发现彻底改变了“有机质只能靠外源输入”的传统认知。

2.地理+经济：引入生态系统服务价值评估工具。学生查阅文献获知：白芨滩每年提供的防风固沙、水源涵养、生物多样性保育、休闲游憩等服务总价值达数亿元。教师进一步引导：“这些价值为什么没能完全转化为林场职工的收入？”由此引出生态产品价值实现机制改革这一政策热点。

3.地理+历史：构建“300年毛乌素沙地变迁时间轴”。学生将清朝垦荒、民国战乱、建国后“以粮为纲”、三北防护林启动、天然林保护工程实施、生态文明写入宪法等关键节点标注在时间轴上，用历史制度主义视角解释荒漠化与治理的周期性波动。

（三）【基础】差异化教学支持策略

针对认知基础薄弱学生：提供“生态脆弱区学习支架卡”，正面印制荒漠化正反馈回路空白图供填涂，背面印制本节课核心术语中英文对照及概念解析二维码，扫码可观看3分钟微课动画。

针对学有余力学生：开设“治沙英雄口述史”拓展任务，指导其对白芨滩退休职工进行深度访谈，撰写非虚构写作作品，投稿至学校人文社科学刊。

针对视觉空间智能突出学生：鼓励用iPad绘制“白芨滩生态修复前后对比水彩写生”，在图注中标注植被类型、地形部位、治理措施，实现艺术创作与地理表达的融合。

五、教学评价与反思进阶

（一）【高频考点】表现性评价量规

评价不再依赖单一纸笔测试，而是建立“证据栅栏”：

卓越级（90—100分）：研学手册数据完整、图表规范、反思深刻；治理建议书问题抓取精准、归因体现要素综合、措施具体且具在地性；在课堂辩论中能够主动回应他人质疑，展现批判性思维。

胜任级（75—89分）：完成全部研学任务；治理建议书结构完整但创新性不足；能够复现课堂所学原理，但缺乏跨学科迁移。

发展中（60—74分）：研学手册部分留白；治理建议书流于口号化、同质化；对核心概念理解存在偏差。

待改进（60分以下）：未完成基础研学任务；作业存在抄袭现象；对生态文明基本价值观持消极或戏谑态度。

（二）【难点】教学反思与迭代方向

1.痛点诊断：沙地徒步环节尽管震撼，但30%学生因体力不支或怕晒未能深度参与样方调查，后续可设置“科考组”与“宣传组”轮换机制，保证人人都有高参与度的体验峰值时刻。

2.认知断点：部分学生对“人工干预”与“自然恢复”的关系仍存二元对立思维，误认为白芨滩的成功完全靠人定胜天。下轮教学需增加“封沙育草区”对比观察，展示未干预区历经30年自然演替也达到了15%左右的植被盖度，从而帮助学生建立“人工辅助—自然做功”的协同认知。

3.资源拓展：与保护区管理局签署馆校合作备忘录，将每年6月“全国放沙日”固定为地