把活水園變成移動(dòng)科普站

趙春梅

眾所周知，水是人類生存的源泉，淡水資源更是尤為寶貴的自然資源之一，不僅是構(gòu)建良性環(huán)境保護(hù)體系的關(guān)鍵因素，也是具有戰(zhàn)略意義的資源，是反映國(guó)家綜合實(shí)力的重要組成部分[1]。水資源的質(zhì)量可直接反映一個(gè)國(guó)家的文明發(fā)展和人民生活安全保障程度。水資源的開發(fā)程度和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。聯(lián)合國(guó)《全球水資源發(fā)展現(xiàn)狀》報(bào)告指出：“在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，影響全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一是水資源污染問(wèn)題。如果這個(gè)問(wèn)題繼續(xù)發(fā)展，將導(dǎo)致國(guó)家和民族之間的沖突和戰(zhàn)爭(zhēng)。”[2]

中國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中也特別重視水資源的保護(hù)，并將這一問(wèn)題提到了戰(zhàn)略高度，但值得注意的是，中國(guó)目前的水環(huán)境污染仍然嚴(yán)重，由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，不僅使工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，而且造成了不良的社會(huì)影響和較大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，威脅人們的生存。基于這樣的大背景，讓學(xué)生從小樹立保護(hù)水資源的意識(shí)，增強(qiáng)保護(hù)水資源的緊迫感就變得非常重要。為了讓學(xué)生懂得節(jié)水從點(diǎn)滴做起，從自己做起，從現(xiàn)在做起，掌握一些節(jié)水方法與技巧，龍江路小學(xué)修建了一套水凈化系統(tǒng)，取名為“活水園”，可在前期的環(huán)保教育中，成效甚微。

本案例為科技創(chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例，學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)課程讀本、課堂教學(xué)和綜合實(shí)踐活動(dòng)3 種形式推進(jìn)活水園環(huán)保教育，并在此基礎(chǔ)上制作出把活水園變成移動(dòng)科普站的一系列產(chǎn)品。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

作為四川省省會(huì)，成都有一處非常出名的生態(tài)文明景觀——活水公園，它每天向人們演示自然水由濁變清、由死變活的過(guò)程。龍江路小學(xué)也有一處污水凈化微縮景觀——活水園，可這就在學(xué)生身邊的景觀，師生們卻不怎么了解。基于學(xué)生的真實(shí)問(wèn)題和成長(zhǎng)需要，項(xiàng)目圍繞活水園的有效利用這一驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，以如何把活水園變成移動(dòng)科普站為主線，學(xué)生通過(guò)實(shí)地調(diào)查、探究、實(shí)驗(yàn)操作、動(dòng)手制作等方式，經(jīng)歷對(duì)知識(shí)的質(zhì)疑、判斷、比較、選擇及分析、綜合、概括等活動(dòng)，形成多項(xiàng)研究成果，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)及問(wèn)題解決能力，建立學(xué)習(xí)與生活的密切聯(lián)系，提升學(xué)生的生態(tài)文明素養(yǎng)。

項(xiàng)目規(guī)劃

本項(xiàng)目的最終目標(biāo)是把活水園變成移動(dòng)科普站，走近師生，走進(jìn)社區(qū)，走進(jìn)社會(huì)，不僅讓更多的人了解學(xué)校污水處理的活水園，也讓更多的人養(yǎng)成節(jié)水、護(hù)水的意識(shí)。有了明確的目標(biāo)，也就具有了結(jié)構(gòu)清晰的項(xiàng)目規(guī)劃思路，學(xué)生通過(guò)了解成都市活水公園、學(xué)?；钏畧@的污水凈化原理等活動(dòng)，逐步成立一支隊(duì)伍：活水園科普站小小講解員隊(duì)伍；建成一個(gè)基地：活水園科普實(shí)踐基地；開發(fā)一個(gè)讀本：出一本活水園科普校本讀本；創(chuàng)新一個(gè)方案：設(shè)計(jì)一個(gè)活水園項(xiàng)目改造方案，從而將活水園變成一個(gè)移動(dòng)科普站。

項(xiàng)目導(dǎo)引

活水園是學(xué)生每天活動(dòng)的地方，當(dāng)學(xué)生駐足思考時(shí)，不難對(duì)活水園產(chǎn)生很多問(wèn)題：活水園是通過(guò)什么原理凈化污水的？?jī)艋蟮乃驮瓉?lái)的污水差別在哪里？污水處理工廠凈化的流程和活水園一樣嗎？受活水園啟發(fā)，能制作一個(gè)凈水裝置嗎？現(xiàn)在活水園4 個(gè)池子生存的動(dòng)植物都差不多，對(duì)處理污水有影響嗎？活水園的設(shè)計(jì)是否合理，有沒(méi)有需要改進(jìn)的地方？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為研究小課題，提出自己的想法，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)制作、實(shí)施驗(yàn)證，最后形成對(duì)問(wèn)題的初步結(jié)果。

項(xiàng)目開展

任務(wù) 1：?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng)，明確核心問(wèn)題

如何把活水園變成移動(dòng)科普站？學(xué)生完成任務(wù)前測(cè)，通過(guò)問(wèn)卷了解學(xué)生對(duì)活水園知多少。通過(guò)課程認(rèn)識(shí)成都市活水公園，了解活水公園凈化污水的原理，通過(guò)實(shí)地考察探究活水公園，完成各項(xiàng)目調(diào)查表，設(shè)計(jì)制作“超級(jí)活水城市”等形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。

學(xué)生討論交流，成都市活水公園為什么這么多人知道？如何將學(xué)?；钏畧@有效利用起來(lái)，梳理出子問(wèn)題：成立一支隊(duì)伍，建成一個(gè)基地，開發(fā)一個(gè)讀本，創(chuàng)新一個(gè)方案。

任務(wù) 2：成立一支科普隊(duì)伍

通過(guò)探索活水園，認(rèn)識(shí)學(xué)?；钏畧@凈化污水的原理——收集樓頂?shù)挠晁?jīng)PVC 管道流入活水園，通過(guò)4 個(gè)有高度落差的沉淀池、養(yǎng)魚塘、過(guò)濾池、植物池，再經(jīng)專業(yè)的水處理設(shè)備達(dá)到污水凈化的效果。本階段以培養(yǎng)活水園科普站小小講解員，開展活水園小小講解員活動(dòng)等形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。

任務(wù) 3：建成一個(gè)實(shí)踐基地

全球水資源污染嚴(yán)重，如何讓水資源循環(huán)利用起來(lái)，才是真正節(jié)約用水的有效途徑。為此，人們想了很多辦法，讓水能夠循環(huán)多次使用，我們的活水園就是這樣一個(gè)能夠讓水循環(huán)多次使用的系統(tǒng)。

活動(dòng)1：通過(guò)課程，學(xué)生實(shí)踐探究進(jìn)入活水園前的污水和經(jīng)過(guò)活水園后的水，了解利用pH 試紙對(duì)水進(jìn)行測(cè)試；嘗試對(duì)水進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，掌握水質(zhì)檢測(cè)的方法。

活動(dòng)2：學(xué)生嘗試自己制作簡(jiǎn)易污水處理器。學(xué)生回顧活水園的水處理流程（沉淀池：沉淀大顆粒雜質(zhì)，上層水質(zhì)變清；活氧池：分解水中小顆粒雜質(zhì)；植物池：通過(guò)生物間相互作用吸收水中富余物質(zhì)），嘗試?yán)没◢弾r石子、石英砂、活性炭、海綿、紗布等制作簡(jiǎn)易凈水裝置。學(xué)生以水質(zhì)檢測(cè)活動(dòng)、自制簡(jiǎn)易凈水裝置等形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果，讓學(xué)生更加體會(huì)到水資源對(duì)于人類的重要性，節(jié)約用水，環(huán)保行動(dòng)從自身做起！

任務(wù) 4：開發(fā)一個(gè)校本讀本

通過(guò)課程增加學(xué)生對(duì)水資源的了解，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到水是不可再生資源，懂得珍惜水資源就是愛(ài)家鄉(xiāng)的行為，自覺(jué)踐行“節(jié)水公益”，努力成為一名小小節(jié)水師。本階段以活水園校本讀本等形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。

任務(wù) 5：創(chuàng)新一個(gè)設(shè)計(jì)方案

通過(guò)考察探究、觀察記錄、數(shù)據(jù)計(jì)算等實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)心目中的活水園，完善活水園，改造活水園，培養(yǎng)學(xué)生迭代優(yōu)化、信息收集評(píng)價(jià)、圖形數(shù)據(jù)表達(dá)等工程思維。

設(shè)計(jì)心目中的活水園方案1：改造污水凈化系統(tǒng) 收集污水（樓頂、洗手池、教室內(nèi)水池等）—格柵（通過(guò)粗、細(xì)格柵，去除水中體積大小不一的漂浮物）—高低落差—曝氣沉砂池（大顆粒雜質(zhì)慢慢沉底，可去除水中20% 左右的污染物質(zhì)）—一體化生化池（去除水中80% ～ 90% 的污染物，水池中像棉絮一樣的東西叫活性污泥，里面生長(zhǎng)著各種細(xì)菌和微生物）—二次沉淀池（污水和污泥分離）—消毒（在經(jīng)過(guò)沉淀的水中添加藥品）—再次使用（沖廁、綠化灌溉）。

設(shè)計(jì)心目中的活水園方案2：調(diào)整各功能池動(dòng)植物分布區(qū)域

設(shè)計(jì)心目中的活水園方案3：改造活水園外觀 采取倒敘的手法，讓國(guó)寶大熊貓和小雨滴共同回憶它們的相知相識(shí)。通過(guò)繪本故事場(chǎng)景，用繪畫的形式告訴學(xué)生，小雨滴是經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、凝結(jié)、落下、沉淀、過(guò)濾到凈化，最后與大熊貓生活在同一藍(lán)天下的故事。

設(shè)計(jì)心目中的活水園方案4：水資源再利用 將凈化后的水最大化利用，制作智能灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)活水園凈化后的水不僅可以澆灌池子邊的植物，還可以澆灌耕園里的植物，當(dāng)識(shí)別到土壤的濕度不適合植物時(shí)，變?yōu)樽詣?dòng)澆水，實(shí)現(xiàn)智能化。

成果交流

利用智慧教育手段展示分享學(xué)習(xí)成果，線上線下結(jié)合，突破時(shí)間空間限制，打破學(xué)科界限，在不同項(xiàng)目目標(biāo)下呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)成果有水質(zhì)取樣觀測(cè)，實(shí)地參觀水處理流程，分析影響水處理的相關(guān)材料和動(dòng)植物資源，了解學(xué)習(xí)水質(zhì)凈化設(shè)備工作原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易污水處理器，開展水資源研學(xué)旅行，Scratch 編程研發(fā)環(huán)境自動(dòng)報(bào)警機(jī)器人，提出工程優(yōu)化建議等。

后測(cè)及評(píng)價(jià)

對(duì)活水園進(jìn)行探索后反思，并根據(jù)組間、組內(nèi)意見對(duì)活水園改造方案進(jìn)行迭代，不斷優(yōu)化方案，完成后測(cè)及訪談，檢測(cè)學(xué)生收獲及感受，包括對(duì)活水園污水處理的了解，節(jié)水、護(hù)水意識(shí)的提升情況等，確保目標(biāo)達(dá)成。

項(xiàng)目特色

基于真實(shí)問(wèn)題解決的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力

從學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)看，學(xué)生在各學(xué)科對(duì)于污水、節(jié)水已有一定的知識(shí)基礎(chǔ)，比如科學(xué)課上有污水處理，道德與法制課上有保護(hù)水資源，班隊(duì)會(huì)有以環(huán)保教育為主題的班會(huì)，為活水園污水凈化項(xiàng)目奠定了基礎(chǔ)。而如何把活水園變成移動(dòng)科普站是一個(gè)跨學(xué)科的綜合性課題，是學(xué)科融合的項(xiàng)目式研究性學(xué)習(xí)與探究，包含了科學(xué)、藝術(shù)、設(shè)計(jì)、工程、道德與法治、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生綜合實(shí)踐、科學(xué)素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)、工程思維及項(xiàng)目管理能力的培養(yǎng)和發(fā)展。

迭代優(yōu)化活水園，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)思維

設(shè)計(jì)心目中的活水園，并對(duì)活水園進(jìn)行改造，學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—交流討論—設(shè)計(jì)圖紙—實(shí)施驗(yàn)證—改進(jìn)設(shè)計(jì)的探究過(guò)程，以設(shè)計(jì)制作為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將復(fù)雜問(wèn)題逐步分解，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

活動(dòng)評(píng)價(jià)納入學(xué)生綜合評(píng)價(jià)體系

在單項(xiàng)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)中均設(shè)置相關(guān)指標(biāo)，評(píng)價(jià)后可頒發(fā)“最佳設(shè)計(jì)”“最具前景”“心靈手巧”等個(gè)人獎(jiǎng)，以及“最佳方案”“最佳創(chuàng)意”“最佳合作”等團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)，并結(jié)合學(xué)校特色，將根據(jù)學(xué)生獲得的評(píng)價(jià)等級(jí)，頒發(fā)學(xué)校的環(huán)保新城幣，同時(shí)納入校園新三好評(píng)比。

使用建議

本項(xiàng)目主要針對(duì)具有科學(xué)探究基礎(chǔ)的小學(xué)高年級(jí)學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)，能應(yīng)用所學(xué)科學(xué)原理設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)單裝置，能進(jìn)行模擬演示并簡(jiǎn)要解釋；能根據(jù)證據(jù)改進(jìn)實(shí)物模型的設(shè)計(jì)與制作；具有初步的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)證與改進(jìn)的能力[3]。在使用過(guò)程中，可以針對(duì)不同學(xué)生設(shè)定不同的項(xiàng)目目標(biāo)。項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)通過(guò)線下探究活動(dòng)、線上資源平臺(tái)及綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合，幫助學(xué)生在科技創(chuàng)新體驗(yàn)和實(shí)踐中提高面對(duì)生活、面對(duì)社會(huì)、面對(duì)自然的和諧態(tài)度和創(chuàng)新能力。

專家點(diǎn)評(píng)

科技創(chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)達(dá)成育人目標(biāo)的關(guān)鍵是“真實(shí)問(wèn)題的解決”。本項(xiàng)目中教師支持學(xué)生所確定的活水園環(huán)保教育項(xiàng)目，既有成都活水公園這一真實(shí)污水凈化工程的背景，又有學(xué)校微縮景觀活水園可供學(xué)生實(shí)踐，項(xiàng)目選題和實(shí)施符合義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，且能夠體現(xiàn)學(xué)?？破战逃n程開發(fā)和資源整合的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

建議師生在子任務(wù)的設(shè)計(jì)實(shí)施中充分挖掘“真問(wèn)題”，努力創(chuàng)造條件“真動(dòng)手”。在社區(qū)周邊的活水公園的場(chǎng)景下，可以實(shí)地考察研究分級(jí)凈化的原理，測(cè)量比較上游流入的水質(zhì)與下游流出的水質(zhì)差異，調(diào)查水質(zhì)的變化對(duì)生物生存的影響。在學(xué)校簡(jiǎn)易污水處理場(chǎng)景中，要避免僅僅在樓頂?shù)钠矫嫔稀皵[放”供參觀的模型，比起雨水其實(shí)更適合收集各樓層教室中清洗墩布、擦桌子黑板產(chǎn)生的污水。若能夠?qū)⑦@些學(xué)校生活產(chǎn)生的污水，引入校園簡(jiǎn)易凈化裝置中處理為可供清潔、灌溉的中水，則學(xué)生會(huì)有更真切的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。還可以利用太陽(yáng)能、水流勢(shì)能，通過(guò)設(shè)計(jì)自動(dòng)匯集、分流、防溢等裝置，嘗試更豐富的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，形成其他工程類產(chǎn)品。