水污染問(wèn)題實(shí)踐教學(xué)的思考*
——以汾河太原段為例

姚萌劉敏

一、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

汾河是黃河的第二大支流，被稱為山西的母親河。近年來(lái)，太原市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水排污能力增加；同時(shí)人口急劇增長(zhǎng)，生活污水排放量增多，導(dǎo)致汾河水質(zhì)問(wèn)題嚴(yán)重。學(xué)生通過(guò)對(duì)汾河的實(shí)踐調(diào)查，不僅可以提升地理實(shí)踐力，而且可以增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

羅杰斯認(rèn)為在教學(xué)過(guò)程中構(gòu)建學(xué)習(xí)情景，以學(xué)生為主體，可使個(gè)體的智力得到提高、能力得到提升，達(dá)到最佳發(fā)展?fàn)顟B(tài)。以身邊真實(shí)情景為案例，通過(guò)對(duì)材料的整理與分析，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，并且通過(guò)案例教學(xué)使學(xué)生了解身邊的地理知識(shí)，為實(shí)踐教學(xué)提供理論基礎(chǔ)。表1是水污染及其成因的教學(xué)設(shè)計(jì)片段。

二、實(shí)踐教學(xué)實(shí)施

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出學(xué)會(huì)用簡(jiǎn)易方法檢測(cè)水質(zhì)和設(shè)計(jì)水資源保護(hù)方案作為“環(huán)境保護(hù)”的課標(biāo)要求，而達(dá)成這一目標(biāo)最有效的方法就是實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生在實(shí)踐中獲得知識(shí)，有利于實(shí)踐力的培養(yǎng)［1］。

1.地點(diǎn)介紹

本次水體采樣活動(dòng)設(shè)在太原市汾河公園，共設(shè)有三個(gè)采樣點(diǎn)：勝利橋（SL）、迎澤大橋（YZ）和長(zhǎng)風(fēng)橋（CF）。教師將30名高二學(xué)生分為3個(gè)小組，每組對(duì)汾河不同取樣點(diǎn)的水質(zhì)（水溫、氣味、顏色、渾濁度、pH值、溶解氧、總氮量以及硫酸鹽）進(jìn)行實(shí)踐探究。

表1 水污染及其成因的教學(xué)設(shè)計(jì)片段

2.水質(zhì)檢測(cè)

（1）室外檢測(cè)。實(shí)踐活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)主要對(duì)汾河水體的水溫、顏色、氣味、渾濁度的檢測(cè)。水溫利用棒狀的溫度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，學(xué)生將水樣采集上岸，立即將溫度計(jì)插入待測(cè)水體進(jìn)行測(cè)量，任選5名學(xué)生讀出水體溫度。水色采用肉眼觀察法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)所測(cè)區(qū)域水體用無(wú)色、微黃色、淡黃色、黃綠色等詞描述；氣味通過(guò)學(xué)生輕扇采樣水體，引出小部分氣體，立即退后用無(wú)味、魚(yú)腥味、臭味等詞進(jìn)行記錄。氣味與人嗅覺(jué)的敏感度有直接關(guān)系，因此5名同學(xué)同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，以多數(shù)人的結(jié)果為主，并將純凈水作為無(wú)臭對(duì)照水；渾濁度采用肉眼觀測(cè)法，全部學(xué)生對(duì)所測(cè)量的水體的渾濁度進(jìn)行觀測(cè)，用清澈、較清澈、較渾濁和渾濁進(jìn)行描述，同樣以多數(shù)答案為主。室外檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 室外檢測(cè)結(jié)果

地表水的溫度正常情況下受氣溫、日照時(shí)間和河流流向影響。4月份太原的氣溫達(dá)到20℃，迎澤大橋和長(zhǎng)風(fēng)橋的水溫為15℃，而勝利橋水溫為16℃。學(xué)生認(rèn)為影響水溫的因素除了氣溫、日照時(shí)間和流向以外，還受工廠廢水的影響，勝利橋附近有太原鋼鐵集團(tuán)，工廠中排放的廢水對(duì)水溫有直接加熱作用。

所測(cè)水體的顏色如表2所示，勝利橋和長(zhǎng)風(fēng)橋的水體顏色偏黃色，學(xué)生認(rèn)為受水生植物影響；而迎澤大橋的水體顏色為無(wú)色，學(xué)生猜測(cè)是由于水體的自凈作用。學(xué)生通過(guò)查詢相關(guān)資料以及訪問(wèn)附近居民，認(rèn)為勝利橋和長(zhǎng)風(fēng)橋水體所產(chǎn)生的異味以及水體的渾濁度主要來(lái)自兩個(gè)方面：富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致的藻菌代謝物和生產(chǎn)、生活所排放的廢水。

（2）室內(nèi)檢測(cè)。每組學(xué)生將所采集的水樣立即帶回實(shí)驗(yàn)室并貼好標(biāo)簽（SL、YZ和CF），在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)主要對(duì)所采水樣的pH值、溶解氧、總氮量和硫酸鹽的檢測(cè)。取少量水樣放入試管中，將玻璃棒擦拭干凈，用玻璃棒蘸取水樣滴到pH試紙上，通過(guò)與比色卡對(duì)比進(jìn)行測(cè)定水體的酸堿性；學(xué)生利用溶解氧儀對(duì)水樣中的溶解氧進(jìn)行測(cè)量；總氮量是指水體中各種形態(tài)有機(jī)和無(wú)機(jī)氮的總稱，是水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)之一，利用氣相分子吸收光譜儀對(duì)水樣立即進(jìn)行測(cè)量；學(xué)生通過(guò)量取相同體積水樣于試管中加入相同體積的氯化鋇溶液，震蕩后加入稀鹽酸溶液，觀察沉淀狀況檢測(cè)硫酸鹽的含量。實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果

水體中的pH值與水溫有直接關(guān)系，水溫越高，pH值越大。而室外對(duì)3個(gè)采樣點(diǎn)水溫的測(cè)量，勝利橋水溫偏高。這一相互矛盾的結(jié)果讓學(xué)生產(chǎn)生了興趣，通過(guò)查閱資料學(xué)生認(rèn)為水生植物和工農(nóng)業(yè)所排放的廢水對(duì)酸堿度也有一定影響。對(duì)水體pH值的測(cè)量不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力和看待問(wèn)題的綜合思維，還能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的科學(xué)精神和堅(jiān)持真理的科學(xué)態(tài)度。

學(xué)生在教師的指引下利用化學(xué)儀器測(cè)量水體中的溶解氧和總氮的含量，反應(yīng)水體的自凈能力和受污染程度。天然水體中，溶解氧的補(bǔ)充速度越快說(shuō)明水體的自凈能力越強(qiáng)，總氮量越大說(shuō)明水體受污染程度越大。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中溶解氧的含量標(biāo)準(zhǔn)，表明采樣地中的水體都已符合Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)總氮量的標(biāo)準(zhǔn)，迎澤大橋和長(zhǎng)風(fēng)橋的水體達(dá)到Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，而勝利橋的水體受污染嚴(yán)重，僅達(dá)到Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生猜測(cè)附近農(nóng)田中氮肥的大量使用以及生活污水的排放，對(duì)勝利橋的水污染產(chǎn)生影響。學(xué)生通過(guò)化學(xué)知識(shí)，對(duì)水樣中的硫酸鹽進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明勝利橋水體中含有硫酸鹽，迎澤大橋和長(zhǎng)風(fēng)橋水體中硫酸鹽含量較少，認(rèn)為勝利橋產(chǎn)生這樣的結(jié)果同樣是由于工農(nóng)業(yè)含硫酸鹽廢水的大量排放。

3.污染源探究

從水質(zhì)整體檢測(cè)結(jié)果看出：勝利橋水污染嚴(yán)重，長(zhǎng)風(fēng)橋次之，迎澤大橋水質(zhì)最好。根據(jù)對(duì)各采水點(diǎn)的水樣數(shù)據(jù)分析得出同一河流不同河段產(chǎn)生不同水質(zhì)狀況這一現(xiàn)象的主要原因是人為因素。

結(jié)合所學(xué)知識(shí)并通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)沿線居民訪問(wèn)，了解到近五年汾河水質(zhì)變化狀況、生活用水以及生產(chǎn)廢水排放問(wèn)題；通過(guò)對(duì)附近大型的工廠、集團(tuán)和農(nóng)田實(shí)地參觀，了解工廠廢水排放情況，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肥料使用情況以及廢水的排放問(wèn)題；利用百度地圖統(tǒng)計(jì)采樣點(diǎn)5千米范圍內(nèi)餐廳的數(shù)目，并隨機(jī)選擇10家餐廳進(jìn)行走訪，了解餐廳使用洗滌劑的含量以及含磷洗滌劑廢水排放問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際調(diào)查驗(yàn)證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的猜想，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生交流表達(dá)和小組合作的能力。

4.水資源保護(hù)

水資源的保護(hù)使水資源系統(tǒng)維持在一個(gè)良性循環(huán)的狀態(tài)，以達(dá)到水資源的持續(xù)利用。學(xué)生對(duì)汾河太原段的保護(hù)進(jìn)行研討，認(rèn)為在法律方面應(yīng)加強(qiáng)法律建設(shè)，建立健全水資源保護(hù)制度；政府加強(qiáng)對(duì)受污染區(qū)域治理，提高河流的自凈能力，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)生污染的產(chǎn)業(yè)進(jìn)行限時(shí)升級(jí)改造，建設(shè)城市污水處理廠；工農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)應(yīng)加大使用清潔原料，所產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再排放；科技方面應(yīng)加強(qiáng)污水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)，對(duì)不同類(lèi)型的廢水進(jìn)行專(zhuān)業(yè)處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)再排放；學(xué)校應(yīng)加大水資源保護(hù)的宣傳活動(dòng)，增強(qiáng)人類(lèi)水資源保護(hù)的意識(shí)。

三、實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》建議將過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，用評(píng)價(jià)來(lái)指引學(xué)生在地理學(xué)習(xí)中認(rèn)知、思考和行動(dòng)。水污染問(wèn)題實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)分為自評(píng)、組評(píng)、教師評(píng)價(jià)、成果展示四個(gè)部分。在實(shí)踐教學(xué)中，建立學(xué)生個(gè)人成長(zhǎng)檔案袋，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面、完整、真實(shí)的記錄（表4）。

通過(guò)水污染問(wèn)題的實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生能夠運(yùn)用簡(jiǎn)易的方式檢測(cè)水質(zhì)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生水污染的原因以及提出保護(hù)措施。實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐力，能夠激發(fā)學(xué)生用已有的地理知識(shí)和技能，去感悟、分析和探索水污染產(chǎn)生的原因，并尋求解決身邊地理問(wèn)題的方法，同時(shí)也增強(qiáng)學(xué)生保護(hù)水資源的意識(shí)。通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和動(dòng)腦能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)品質(zhì)。地理實(shí)踐教學(xué)更加突出地理實(shí)踐性。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要載體，在現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)習(xí)對(duì)生活有用的地理，學(xué)習(xí)對(duì)未來(lái)發(fā)展有用的地理。

表4 成長(zhǎng)檔案表