利用植物修復技術(shù)改善新密市礦區(qū)生態(tài)環(huán)境設(shè)計方案

　　一、活動背景
　　
　　近些年來，我主要負責指導我校學生的青少年科技創(chuàng)新大賽、 “明天小小科學家”獎勵活動及全國電腦動畫制作活動，盡管取得了一些成績，但參與的學生只是一少部分，大部分學生未能接受系統(tǒng)的科學研究訓練，怎樣處理好個別學生與多數(shù)學生科學活動的關(guān)系，以最大限度擴大學生科學探究活動作用的廣度和深度，以及近期和長期的教育效應(yīng)，是我思考較多的問題，也想通過本項科學探究活動的實施，以實現(xiàn)點面結(jié)合、近期與長期教育結(jié)合，真正體現(xiàn)我國現(xiàn)代素質(zhì)教育思想。
　　新密位于省會鄭州西南40公里處，總面積1001平方公里，屬于“鄭州半小時經(jīng)濟圈”內(nèi)，已納人大鄭州建設(shè)規(guī)劃。新密歷史悠久，文化燦爛。早在8000多年前，我們的祖先就在這片富饒的土地上生息繁衍，人文始祖軒轅黃帝在此出生，立宮建殿、建都定國，開創(chuàng)了華夏一統(tǒng)基業(yè)，締造了華夏五千年文明歷史。西漢高祖劉邦始置密縣，迄今已有2000余年。境內(nèi)名勝眾多，風光秀美，軒轅丘古城寨城址、黃帝宮、鄭公墓、漢墓鍾華夏之靈，青屏山、神仙洞、香峪寺、桃花源毓溱洧之秀。軒轅丘古城寨址的發(fā)掘，被評為2000年全國十大考古新發(fā)現(xiàn)之一，2001年被國務(wù)院公布為全國文物重點保護單位，已被專家考證為黃帝古都軒轅丘。
　　新密資源豐富，物阜品優(yōu)。礦產(chǎn)資源遍布全境，已探明礦藏有25種，煤炭、鋁礬土、石灰石、硅石等儲量大、品位高，為工業(yè)發(fā)展奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)，由此逐步形成了煤炭、耐材、造紙、建材四大支柱產(chǎn)業(yè)。
　　新密市礦產(chǎn)資源比較豐富，分布著許多大大小小的礦區(qū)，特別是煤礦企業(yè)比較多。隨著國家加大對礦產(chǎn)資源開發(fā)的管理，現(xiàn)在許多小礦產(chǎn)資源企業(yè)都被關(guān)閉，好多礦區(qū)都處于荒廢狀態(tài)。由于原來許多礦區(qū)過度和不合理開采，造成礦區(qū)植被的大面積毀滅性的破壞，礦山環(huán)境保護與恢復治理難度將越來越大，礦區(qū)及其周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭到嚴重威脅。
　　
　　隨著我國礦產(chǎn)資源開發(fā)的加劇，在帶來經(jīng)濟效益的同時，也造成了十分嚴重的環(huán)境問題。如在礦產(chǎn)資源開采過程中，對土地資源的破壞和占用，對水資源的破壞和污染。如煤炭礦區(qū)礦井水、洗煤水和矸石淋溶水等廢水對環(huán)境的污染。煤炭開采產(chǎn)生的礦井瓦斯和矸石自燃釋放的氣體對大氣環(huán)境的污染等；而重金屬(從環(huán)境污染方面所說的重金屬，主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫等)礦廢棄物中的酸性、堿性、毒性或重金屬成分，通過徑流和氣體擴散污染水、大氣、土壤及生物環(huán)境，影響的區(qū)域遠遠超過了礦區(qū)的范圍。污染物在風吹、水蝕等作用下，迅速擴散到四周，導致周邊地區(qū)的空氣、地表水、地下水和土壤的質(zhì)量下降，生態(tài)系統(tǒng)退化，生物多樣性喪失，農(nóng)作物減產(chǎn)，并威脅到人類健康。近年來，其污染程度有逐年加重趨勢。首先是礦山廢石尾砂堆放數(shù)量愈來愈大，據(jù)對國有有色礦山的調(diào)查，其年堆放量達2.023億m³；大量個體和鄉(xiāng)鎮(zhèn)小礦的廢石堆更是漫山遍野。這些廢石尾砂堆放既擠占大量土地、破壞植被，又易引發(fā)泥石流，成為地質(zhì)災(zāi)害的隱患。礦山過量采掘和抽排地下水誘發(fā)的塌陷、地面開裂等地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，毀壞農(nóng)田、民房，危及鐵路、公路，給國家和人民生命財產(chǎn)造成重大損失。尤其嚴重的是礦山開采引起的鉛、鎘、汞、砷等重金屬污染及放射性污染已相當嚴重。部分地區(qū)土壤中鉛、鎘、汞、砷高出正常值幾十倍至幾千倍，從而出現(xiàn)許多地方病，形成嚴重的重金屬污染災(zāi)害。再加上季節(jié)性暴雨和伏旱秋旱氣候條件，使得表土層有機質(zhì)和礦質(zhì)養(yǎng)分流失嚴重，土壤有效水量減少、通透性差，土壤生態(tài)系統(tǒng)緩沖能力越來越弱，土壤生態(tài)系統(tǒng)的嚴重破壞、人地矛盾激化、土壤一植物生態(tài)系統(tǒng)的承載力下降。
　　我國政府十分重視礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中的環(huán)境問題。最近，國務(wù)院提出了“十一五”期間單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20％左右。主要污染物排放總量減少10％的約束性指標。這是貫徹落實科學發(fā)展觀，構(gòu)建社會主義和諧社會的重大舉措：是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇；保護生態(tài)環(huán)境，一方面要在我們的日常生活中牢固樹立節(jié)能環(huán)保的觀念，另一方面，我們也要教育學生從身邊的事情做起，改善身邊的生態(tài)環(huán)境。于是我就組織了我們學校的環(huán)境課外興趣小組，希望通過森林植被的恢復，保護和改善新密市礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，造福當?shù)厝罕姟?br/>　　
　　二、目的要求
　　
　　1　活動目的
　　(1)知識與技能
　　該活動旨在突出學生的自主學習，以培養(yǎng)學生收集與處理信息、分析與解決問題的能力。觀察和分析礦區(qū)環(huán)境，包括對土壤中各種重金屬的含量分析，礦區(qū)中植被生長環(huán)境情況的分析等；同時，優(yōu)選出幾種適合于當?shù)厣媲夷芨患亟饘俚闹参镞M行培植。希望通過這次礦區(qū)植物修復活動，系統(tǒng)地培養(yǎng)學生觀察、分析的技能，以及對數(shù)據(jù)的獲取和處理技能。
　　(2)方法與過程
　　該項活動本著研究性學習的思想與方法，努力使活動內(nèi)容具有階梯性、邏輯性、實踐性和開放性，通過這一探究過程，從而使學生學習新知識的過程成為情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)和能力提高的過程。
　　(3)態(tài)度、情感、價值觀
　　將理論與實際結(jié)合起來，使所活動內(nèi)容變得生動、鮮活，既培養(yǎng)學生學習生物的興趣，又使學生感到生物與環(huán)境密切相關(guān)，與我們的生活息息相關(guān)，保護環(huán)境，保護大自然是我們每個人的責任。
　　通過此項活動的開展。培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和學習、合作、探究問題的能力；鍛煉學生的毅力與意志，激發(fā)學生熱愛科學、熱愛大自然的情懷；樹立環(huán)境保護意識。
　　2　具體要求
　　(1)學生應(yīng)在教師指導下，認真參加課外實習，細心觀察，做好記錄，獨立思考，嚴格遵守紀律。完成實習任務(wù)。
　　(2)認識考察礦區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)，環(huán)境特點，主要植物生長特點，以及重金屬富集植物的生長情況等，并做好詳細記錄。
　　(3)熟練的使用活動中使用到的各儀器、儀表、測量工具等。
　　(4)能夠觀察、分析、總結(jié)不同種類礦區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)及植物生長特點。
　　(5)學會整理材料、進行數(shù)據(jù)分析，同時能夠撰寫報告。
　　
　　三、活動對象、人數(shù)及需求分析
　　
　　1　活動對象及人數(shù)
　　河南省實驗中學生物環(huán)境科技活動小組成員，計40人。其中第一組20人，為高一年級學生，第二組20人，為高二年級學生。
　　2　活動需求分析
　　(1)學生發(fā)展的需求
　　全國第三次教育工作會議提出全面推進素質(zhì)教育，提出了以德育為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和動手實踐能力為重點，構(gòu)建適應(yīng)終身學習的教育體系，培養(yǎng)終身學習的能力。
　　本項活動在設(shè)計考察內(nèi)容時將充分結(jié)合高中生物教材，并適當考慮高一和高二學生的生物知識和能力水平，分層次，有梯度，整體推進學生各項素質(zhì)的提升。
　　(2)活動組織的需求
　　高一和高二年級活動小組學生各分為A、B兩個小分隊，每隊10人，設(shè)隊長各1名。我校指導教師2名，聘請的校外科技輔導員2名(由該生態(tài)環(huán)境專家組成)，以保證每一小分隊考察時有一位老師指導，從而提高野外考察的質(zhì)量。校醫(yī)1名。
　　(3)活動資源的需求
　　活動器材：鉛筆、記錄本每人1本：照相機和攝像機每個小分隊至少1部；標簽、采集標本用塑料袋各若干個；植樹工具若干等。
　　學校提供活動室1個，作為學校活動用。
　　
　　四、考察地點及時間安排
　　
　　考察地點在新密市廢棄礦區(qū)。每組科技活動時間集中在14天，野外考察安排在暑假進行。野外考察時間8月進行。野外考察食宿安排在新密市市直二初中(暑假期間該校放假，可提供便利條件)。
　　具體安排如表1所示：
　　次年擴大小區(qū)種植面積進行重復實驗。
　　
　　五、考察路線及內(nèi)容
　　
　　本項活動在設(shè)計活動內(nèi)容時將充分結(jié)合高中生物基礎(chǔ)知識，并適當考慮高一和高二學生的生物知識和能力水平。同時，結(jié)合新密市礦區(qū)的分布特點，設(shè)計以下四條考察路線，學生可依據(jù)本身興趣與體能自主選擇。
　　路線Ⅰ新密市——超化鎮(zhèn)
　　路線Ⅱ新密市——茍?zhí)面?zhèn)
　　路線Ⅲ新密市——平陌鎮(zhèn)
　　路線Ⅳ新密市——白寨鎮(zhèn)
　　
　　六、活動重點及難點
　　
　　1　活動重點
　　(1)學生把高中生物教材中學到的生物知識應(yīng)用到實踐活動中去，以達到理論與實踐相結(jié)合。
　　(2)通過此項活動的開展，使學生能夠運用課堂所學理論知識，觀察和分析礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，了解環(huán)境污染對人們生活的影響，治理環(huán)境污染的緊迫性。
　　(3)通過這次活動，系統(tǒng)地培養(yǎng)學生的觀察、分析、解決問題的能力。
　　(4)通過此項活動的開展，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和學習、合作、探究問題的能力；鍛煉學生的毅力與意志，激發(fā)學生熱愛科學、熱愛大自然的情懷；樹立環(huán)境保護意識。
　　2　活動難點
　　(1)該活動內(nèi)具有實踐性和開放性，為科學探究實驗，從而使學生學習新知識的過程成為情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)和能力提高的過程。
　　(2)使用土壤成分析儀器對學生是新內(nèi)容，也是難的內(nèi)容，需用利用大學的實驗室和儀器。
　　(3)在礦區(qū)野外考察實踐活動中每個小組找到一個適合自己小組的課題。
　　(4)針對課題進行有效創(chuàng)作，寫出科學考察報告。
　　
　　七、活動過程和步驟
　　
　　本方案分為四個階段，力求做到組織嚴謹，流程科學有序，活動層層推進。
　　1　第一階段：前期準備，組織發(fā)動
　　(1)進行思想發(fā)動，做好知識鋪墊。在活動進行前，請專家進行生態(tài)環(huán)境方面的科普知識講座，熟悉該活動進程中的常規(guī)要求和必須注意的事項。
　　(2)成立小組，明確職責分工。把活動中的工作標本采集、記錄、拍照或攝像、采訪等工作具體到每個人，設(shè)小組組長，制定活動計劃。
　　(3)做好活動前的培訓、指導。聘請河南省農(nóng)業(yè)大學教授趙勇、葉永忠等對小組成員進行調(diào)查方法與技術(shù)指導；輔導老師對學生進行思想教育。并強調(diào)野外科學考察活動應(yīng)注意的事項。
　　2　第二階段：野外考察，現(xiàn)場指導
　　(1)考察小組到達新密市后到當?shù)貒辆?、園林管理處等部門走訪、查閱資料，了解新密市礦區(qū)環(huán)境現(xiàn)況。
　　(2)實地考察礦區(qū)環(huán)境。做好觀察、采集、訪問、記錄等工作。教師在各個環(huán)節(jié)中做好指導工作。
　　(3)采集土壤標本(含照片和實物)，標本標簽上應(yīng)注明采集時間、地點、和采集人。
　　3　第三階段：制定可行性實驗方案并進行小區(qū)試驗
　　(1)結(jié)合考察記錄和有關(guān)數(shù)據(jù)，對調(diào)查的有關(guān)資料進行歸類、分析，撰寫調(diào)查報告。
　　(2)對采集的標本進行分析測試，對測試到的數(shù)據(jù)進行分析整理。然后在專家的指導下寫出可行性實驗報告，制定出可行性實驗方案，準備礦區(qū)的植物修復實驗研究。
　　(3)根據(jù)制定的實驗方案，選擇幾個有代表性的小區(qū)。
　　(4)請教專家，優(yōu)選具有特殊吸收富集重金屬能力的植物種植。
　　(5)在小區(qū)進行栽培試驗。
　　(6)定期去維護，觀察記錄植物生長情況。
　　4　第四階段：撰寫活動報告并進行成果評價
　　(1)撰寫實驗報告。
　　(2)開展小組成員互評，可評出“最能吃苦耐勞的學生”、“最富有奉獻精神的學生”、“考察最認真的學生”、“撰寫考察報告最規(guī)范的學生”、“體能最佳的學生”、“展示口才最佳學生”等以表彰優(yōu)秀，形成激勵機制。
　　(3)教師對小組成員進行評價，請指導老師給每個活動小組一個整體評價，然后給每一個小組成員評價。在肯定成績的基礎(chǔ)上，還要找出不足，供設(shè)計后續(xù)考察活動參考。
　　(4)對活動中表現(xiàn)突出的隊員授予“環(huán)保小衛(wèi)士”稱號，頒發(fā)獎狀和紀念品。
　　(5)選擇比較優(yōu)秀的實驗報告，推選其作品參加各級青少年科技創(chuàng)新大賽。
　　
　　八、可能出現(xiàn)的問題及解決預(yù)案
　　
　　1　安全問題
　　這里主要指交通安全和野外考察人身安全。出發(fā)前要精心組織，要求學生一切行動聽指揮；告知交通安全常識，并嚴格遵守；準備必備的藥品等。
　　2　注意力下降問題
　　剛開始，由于活動本身內(nèi)容的吸引，學生處于好奇，熱情可能很高，但隨著時間的推移，活動中會出現(xiàn)各種學生意想不到的困難，部分學生可能會出現(xiàn)知難而退的情況。因此，要加強學生認真觀察習慣的培養(yǎng)，引導和幫助學生解決困難，或給予必要的引導，或進行一些聯(lián)歡等活動。
　　3　走馬觀花問題
　　在科考過程中?？赡苡袀€別學生由于知識理論欠缺，不能認真觀察現(xiàn)象和分析其成因，而把注意力放在對礦區(qū)其他景觀的欣賞上。老師要注重培養(yǎng)隊員科學理念，引導學生運用科學方法，去發(fā)現(xiàn)身邊存在的問題，分析問題成因等。
　　4　資金問題
　　主要是活動中產(chǎn)生的費用，特別是購買植物苗或者種子費用。目前采取的方法主要有：一是向?qū)W校申請活動經(jīng)費；二是學生自發(fā)捐獻；三是考慮能否和相關(guān)部門或科研單位聯(lián)合搞。
　　
　　九、預(yù)期的成果和呈現(xiàn)方式
　　
　　1　每個小組成員撰寫的論文、調(diào)查報告等
　　可能有對新密市礦區(qū)生態(tài)環(huán)境方面的調(diào)研報告，也有對新密市礦區(qū)生態(tài)環(huán)境進行植物修復方面的實驗方案等。這項活動本身和成果富有較強的教育性。
　　2　成果發(fā)布會
　　在學校開展這次活動的成果發(fā)布會，通過成果發(fā)布會，讓更多的學生了解生態(tài)環(huán)境保護的重要性，讓更多的人愛護環(huán)境、保護環(huán)境，人人都做“環(huán)保小衛(wèi)士”。
　　3　圖片和采集到的標本
　　拍攝的圖片，編輯整理好的考察錄像資料：采集的土壤標本，活動記錄材料等。
　　
　　十、評價標準
　　
　　通過“自我反思性評價”、教師對學生的過程性評價、民主評議的激勵性評價等形式，對學生進行多維度評價。
　　從實施過程和方法等多項指標，如制訂活動方案、寫調(diào)查記錄、觀察日記、實驗記錄、研究報告、論文、問題探討策略、發(fā)現(xiàn)的問題，探究的方法、活動日記、錄像、攝影等：從實施過程各階段的多項指標，如學生自主提出問題的次數(shù)，制訂方案的合理程度，參與活動的積極主動性和參加活動的具體次數(shù)等；從情感態(tài)度與責任感、價值觀形成的評價指標，如團隊協(xié)作意識、考察中的毅力與意志表現(xiàn)等。
　　
　　十一、教育作用
　　
　　1　起到探索自然規(guī)律的科學教育功能：
　　2　起到對其他學校、地區(qū)開展類似活動的示范性作用：
　　3　通過系列活動的開展，利于幫助學生樹立地質(zhì)文化開發(fā)與保護意識。通過宣傳，引起媒體的關(guān)注，起到了解、宣傳普及地質(zhì)文化的作用；
　　4　本項活動具有極強的實踐性和開拓性，利于培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新精神和實踐能力：
　　5　有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和學習、合作、探究問題的能力；鍛煉學生的毅力與意志，激發(fā)學生熱愛科學、熱愛大自然的情懷。
　　
　　十二、活動開展的優(yōu)勢
　　
　　1　曾經(jīng)開展過類似的科學探究活動
　　本人曾先后多次帶領(lǐng)學生進行科學探究的活動，有較豐富的組織與指導學生科技活動的經(jīng)驗。2004年8-9月帶領(lǐng)我校科技小組成員到鄭州市的社區(qū)進行調(diào)查；2005年8月帶領(lǐng)我校科技小組成員到中牟縣雁鳴湖進行生態(tài)環(huán)境調(diào)查等。
　　2　個人相關(guān)知識和經(jīng)驗的積累
　　1992年畢業(yè)于河南師范大學物理系，分配到河南省實驗中學任教，主要負責我們學校的科技活動，主要有青少年科技創(chuàng)新大賽， “明天小小科學家”獎勵活動，全國中小學電腦制作活動、機器人比賽等。本人有較扎實的科學理論知識和豐富的教育教學管理經(jīng)驗。所輔導的學生中有數(shù)十人獲得市、省青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎，有20多人獲得全國大賽一、二等獎，1人榮獲歐盟第十七屆明天小小科學家環(huán)境專項獎(我們國家首次獲得的最高獎)，1人參加國際科學與工程大賽。本人也獲得了鄭州市及河南省“十佳科技教師”稱號。
　　3　可以得到的各種資源
　　有科學家的幫助與支持。我校與高校和科研院所有較好的聯(lián)系，許多大學和科研院所的專家是我們學校的校外輔導老師，他們的實驗室也成了我們學校的校外實驗基