真實情境下凸顯“社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的水質(zhì)污染調(diào)查案例研究

王瑞

摘 要 基于情境認(rèn)知理論，提供真實背景、真實問題、真實環(huán)境，組織學(xué)生開展中河水質(zhì)污染調(diào)查系列活動，通過明確議題、制定方案、科學(xué)實踐、社會反饋等環(huán)節(jié)，運用學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師適時指導(dǎo)和量表互評等手段，更好地達(dá)成社會責(zé)任等核心素養(yǎng)的提升。

關(guān)鍵詞 真實情境 水質(zhì)污染調(diào)查 社會責(zé)任 核心素養(yǎng)

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1 案例設(shè)計：真實情境的融合

真實情境（Real situation）是人在學(xué)習(xí)過程中，建立的真實且以實現(xiàn)操作性任務(wù)為主的學(xué)習(xí)氛圍，強調(diào)環(huán)境對人的重要性。情境認(rèn)知理論認(rèn)為：真實情境是一切認(rèn)知活動的基礎(chǔ)，任何脫離特定情境或場合的知識都是毫無意義的；知識是在情境中通過活動與合作產(chǎn)生的；在學(xué)校情境中，人們更關(guān)注知識與技能的獲得，而在日常生活情境中則更注重實際問題的解決。雖然在虛擬情境或無情境創(chuàng)設(shè)的課堂中學(xué)習(xí)，可以極大降低成本，但容易固化學(xué)生思維，削弱學(xué)生綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。當(dāng)然，將真實情境放入教學(xué)中，切不可一味追求真實，而應(yīng)對學(xué)習(xí)任務(wù)的真實情境進(jìn)行有效提煉和精心設(shè)計，驅(qū)動學(xué)生在個體與環(huán)境交互中解決實際問題。

基于以上理論，下文選取浙科版生物學(xué)《必修三·穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第七章第三節(jié)“水體污染”內(nèi)容作為教學(xué)載體，以“水”為核心概念，輻射出“水體污染”“環(huán)境保護(hù)”和“生態(tài)系統(tǒng)”等概念。教師鋪設(shè)我國水質(zhì)問題嚴(yán)峻的真實情境，以學(xué)校周圍的水域為切入口，通過翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)生采集水樣、實驗室檢測、課堂交流、社會反饋等環(huán)節(jié)解決“你周圍的水質(zhì)如何？”和“如何改善其水質(zhì)？”兩個核心問題，運用生物學(xué)認(rèn)識和改善人與水的生態(tài)關(guān)系，從而提升學(xué)生四大核心素養(yǎng)，特別是社會責(zé)任。

本案例的教學(xué)目標(biāo)包括：

① 通過科學(xué)方法調(diào)查、檢測和分析水質(zhì)，找出污染源，加強科學(xué)推理思維，促進(jìn)觀察與實驗、綜合處理信息能力的提升；形成水是生命密不可分的重要組成部分，珍惜水就是尊重生命的觀念。

② 完整體驗從提出問題到表達(dá)交流的探究過程，解決真實復(fù)雜的實際問題；提高對周圍環(huán)境問題的關(guān)注度，形成生態(tài)意識，參與環(huán)境保護(hù)的實踐。

教學(xué)重點是引導(dǎo)學(xué)生通過關(guān)注社會議題，參與討論并作出理性解釋；結(jié)合本地資源開展科學(xué)實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活問題；形成生態(tài)意識，通過參與環(huán)境保護(hù)實踐等路徑實現(xiàn)對學(xué)生社會責(zé)任核心素養(yǎng)的培育。

2 案例呈現(xiàn)：水質(zhì)污染調(diào)查的實施

2.1 調(diào)查方案制定

利用翻轉(zhuǎn)課堂模式，教師將我國水資源情況、調(diào)查方案制定流程、采樣技術(shù)演示、檢測實驗演示、常見治水措施等內(nèi)容錄制成10節(jié)微課，每節(jié)10-15分鐘，上傳網(wǎng)絡(luò)供學(xué)生課余觀看。每節(jié)課設(shè)置一個開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注周圍水質(zhì)，查閱相關(guān)資料，擴(kuò)充知識庫儲備，建立調(diào)查思路。

待10節(jié)微課觀看完畢后，教師將全班分為三組，每組獨立設(shè)計調(diào)查方案。調(diào)查目的是確定周圍水體污染程度、污染物、污染源與污染途徑，方案要點包括：① 水體基礎(chǔ)資料：水體的水文、氣候、地貌、周邊建筑分布及疑似污染源；② 水樣采集：采樣地點和方法；③ 水樣檢測：檢測指標(biāo)、方法、設(shè)備等；④ 任務(wù)分配與進(jìn)度安排。教師對學(xué)生提交的方案提出建議，學(xué)生完善后開始執(zhí)行。

學(xué)生選擇學(xué)校附近的杭州中河作為調(diào)查對象，通過查閱資料了解到：中河北連京杭大運河，南入錢塘江，毗鄰東河，位于貼沙河之西，全長約10公里。最早開鑿于唐代，自古就是京杭大運河連通錢塘江的重要河道，具有護(hù)城、泄洪、航運、生活供給和文化娛樂等功用。目前，中河晴天水質(zhì)基本穩(wěn)定在Ⅳ類以上，有些水域可達(dá)到Ⅲ類，但雨天水質(zhì)就不太穩(wěn)定。

2.2 水樣采集

采樣時間為2017年2月23日上午10點，天氣陰轉(zhuǎn)晴，氣溫8-16℃，相對濕度69%。采樣地點為中河的鳳起路-體育場路段，確定了梅登高橋公交車站（A）、學(xué)校西門（B）、中河北路地鐵B出口（C）這3個間隔 100 米的采樣斷面。河水周圍主要為住宅和商鋪，工廠極少，西側(cè)緊貼中河高架，南側(cè)有中河北路地鐵施工地（圖2）。河水處于平水期，河寬6-7米，設(shè)1個采樣垂線（中泓垂線）；河深2-3米，設(shè)1-3個采樣點位。

采樣工具有自制簡易采水器（圖1-a）和有機玻璃采水器（圖1-b）兩種。自制簡易采水器選用3 m長桿，在桿子末端間隔一定距離綁定1-3個塑料空瓶，塞子封口系繩，垂直插入河底后，同時拔塞取水，水滿后提出水面。為獲得精確的瞬時水樣，必須在達(dá)到指定水深前封口，以瓶口高度為準(zhǔn)。該方法成本較低、制作簡便、靈活性好，但PVC材質(zhì)的瓶身難以高溫消毒，會對微生物檢測產(chǎn)生一定影響，取水操作也很受河道地形限制。有機玻璃采水器要將出水嘴封口，長繩栓在提柄，垂直投入距水面0.5、1、1.5米處，取完后緩緩提起。由于上下閥門只能上翻、不能下翻，下沉可取水、上拉則受水重力下壓自動封閉瓶身（圖 1-c）。該方法可以消除前種方法的弊端，但閥門并非完全密閉，實際取得的是綜合水樣（混合同一采樣垂線不同水深的水樣）。水樣分別標(biāo)注地點、時間、水深。

現(xiàn)場同時進(jìn)行水溫和濁度的檢測。將樣品保存在0.5 L的玻璃瓶內(nèi)，1小時內(nèi)運回學(xué)校實驗室，進(jìn)行底泥過濾、冷藏遮光保存，并于24小時內(nèi)進(jìn)行首次檢測實驗。

2.3 水樣檢測

本環(huán)節(jié)主要解決“樣品的水質(zhì)如何？”問題。依托學(xué)校生物創(chuàng)新實驗室，學(xué)生根據(jù)自己制定的調(diào)查方案，選擇以下檢測項目（表1），在指定區(qū)域合作進(jìn)行專項實驗，記錄實驗過程及結(jié)果，完成實驗報告。教師提供教學(xué)資料、實驗設(shè)備及現(xiàn)場指導(dǎo)，加強實驗結(jié)果的可靠性。

水樣按需等量分裝，每份水樣不重復(fù)實驗。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)：同一采樣垂線的幾組水深數(shù)據(jù)差異很小，且兩種采水器的水深計法不同（前者以河底、后者以河面為參考平面），故同一項目同一斷面的數(shù)據(jù)取其平均值。臭閾值法主觀性較強，得到結(jié)果差異較大，故采用嗅覺比較靈敏同學(xué)的結(jié)果。塞氏盤法無法獲得結(jié)果，因水深較淺、濁度不高，塞氏盤投入河底仍能看到黑白色塊界限，故放棄該檢測方法。各組完成實驗報告后，匯總實驗結(jié)果（表 2），分析本組誤差，確定污染情況，提出有針對性的治水措施，準(zhǔn)備課堂匯報。

2.4 課堂交流

本環(huán)節(jié)主要解決“如何改善水質(zhì)？”問題。每組派代表上臺，從6個方面匯報本組成果；其他組學(xué)生用量表進(jìn)行評價，每個項目打1-5分，并寫明理由（表3）。教師引導(dǎo)學(xué)生對每組成果進(jìn)行提問與解答，優(yōu)化各組方案。

匯報結(jié)果為：中河受輕度污染，基本屬Ⅲ類水，部分指標(biāo)在Ⅱ-Ⅳ類之間浮動，不宜直接飲用；略有異味，偏堿性，低濁度，低硬度，鈣鎂離子、銅離子、總磷含量較低，有機物、微生物含量很高。三處采樣斷面的受污染程度是C＞B＞A，這與斷面C周圍污染源較多有關(guān)，污染方向由南向北（圖2-a）。污染源主要為住宅生活垃圾、商鋪污水（圖2-b），少部分是建筑垃圾和交通揚塵；污染物主要是懸浮顆粒、有機物和微生物，通過直接落入、雨水沖刷、無濾網(wǎng)的管渠匯入河道（圖2-c），造成水體污染。這也解釋了為何中河雨天水質(zhì)不穩(wěn)定。

檢測中的誤差主要集中在：① 比色、聞味等方法受人主觀影響較大；② 實驗操作不當(dāng)導(dǎo)致水樣二次污染；③ 實驗設(shè)備的局限導(dǎo)致精度、全面性不夠；④ 水樣的代表性不足。獲得認(rèn)可度較高的治水措施有：① 投放特定植物（如香蒲、狐尾藻）、微生物（如芽孢桿菌）降解有機污染物；② 化學(xué)絮凝沉淀固體污染物；③ 加強生活垃圾的管理和清理力度；④ 建議政府加速對雨污水管道分離與改造，逐步取消截流井；⑤ 通過宣傳（走訪社區(qū)、發(fā)放手冊、問卷調(diào)查等）提高居民環(huán)保意識，減少污染行為。

匯報結(jié)束，教師回收量表，并作統(tǒng)計。教師根據(jù)小組陳述和回答、學(xué)生互評結(jié)果（表3），點評各組方案的優(yōu)缺點，全面總結(jié)全班水質(zhì)調(diào)查成果，形成一套可行的治水方案。

2.5 社會反饋

在教師指導(dǎo)和督促下，學(xué)生實施治水方案，定期記錄改善效果及遇到的困難，不斷優(yōu)化治水措施。并利用社團(tuán)形式固化調(diào)查活動，補充數(shù)據(jù)，更新水質(zhì)情況，修正污染分布圖。同時，通過各種途徑宣傳調(diào)查成果：① 通過發(fā)郵件、撥打熱線向環(huán)保局、河長等相關(guān)機構(gòu)提供檢測數(shù)據(jù)和治水措施；② 通過倡議書告示造成污染的個人和組織，污染行為的嚴(yán)重性及改善方法；③ 通過社交軟件、媒體平臺、實物手冊向周圍人群推廣環(huán)境保護(hù)活動，倡導(dǎo)環(huán)保的生活方式，減少污染行為。最后，教師不定期收集學(xué)生對環(huán)保的感受和反思。

3 案例分析：核心素養(yǎng)的落實

3.1 設(shè)計真實情境下的學(xué)習(xí)任務(wù)，獲得更高學(xué)習(xí)動機和成就

知識是一種高度基于情境的實踐活動，真實情境下的社會問題更具有解決價值，能極大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。本案例選取“環(huán)境保護(hù)”這一社會熱點話題，利用“十八大”生態(tài)文明建設(shè)、浙江省“五水共治”政策、中河水質(zhì)污染等背景營造出真實氛圍，激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望，驅(qū)動學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實踐?，F(xiàn)場勘查采樣、實驗室親自操作、向社會反饋成果等環(huán)節(jié)都設(shè)置在真實的自然或社會環(huán)境中，學(xué)生需要發(fā)散思維解決一個個難題，但從中所獲得的學(xué)習(xí)成就具有極高的應(yīng)用價值，是無情境、虛擬情境學(xué)習(xí)不可比擬的。

3.2 恰當(dāng)使用“自主學(xué)習(xí)”和“適時指導(dǎo)”策略

在真實的情境下，許多問題都很復(fù)雜、綜合、不可預(yù)設(shè)，這就要求教學(xué)策略必須靈活多變、及時反應(yīng)。實踐中學(xué)生會遇到各種問題，如采樣水深計法不同、澄清度檢測不理想、監(jiān)測數(shù)據(jù)異常、治水措施成本過高等。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生先通過查閱資料、互相討論解決問題，確實無法自行解決再給予提示性的建議和輔助。因為明確的教學(xué)指導(dǎo)會使學(xué)生過早過易解決問題，破壞真實情境給予解決問題的良好環(huán)境，錯失思維和能力提升的機會。

3.3 充分利用評價手段促進(jìn)核心素養(yǎng)的達(dá)成

傳統(tǒng)的紙筆測試手段往往褪去了社會環(huán)境，將學(xué)生置于局限的個體環(huán)境中，而“社會責(zé)任”恰恰依賴于社會情境交互。因此采用量表、自我反思等評價方法，強調(diào)參與性與群體性，將評價重心放在問題的解決過程，而非知識和技能的習(xí)得。利用互評的激勵性，讓學(xué)生從調(diào)查的各方面做到盡善盡美，從而落實四大核心素養(yǎng)。另外，通過調(diào)高“治水措施”的評價權(quán)重，引導(dǎo)學(xué)生提高治水方案的投入，促進(jìn)他們對人與環(huán)境關(guān)系的深入理解，凸顯“社會責(zé)任”的達(dá)成。

本案例的實質(zhì)是在真實情境驅(qū)動和教師指導(dǎo)下，學(xué)生聯(lián)系社會實際和日常生活，綜合解決真實問題，形成強烈社會責(zé)任感的自主學(xué)習(xí)活動。在真實情境中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，將文本知識轉(zhuǎn)化為實踐成果，學(xué)校和社會共享學(xué)習(xí)成果，才更加符合人發(fā)展本質(zhì)的學(xué)習(xí)模式。

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