河流，裝點校園，也豐富了課堂

劉黨生 周華

編者按：傳統校園被譽為辦學文化的載體。隨著時代的變遷，今天的校園建設將聚焦在辦學特色的彰顯，以及課程屬性的對接上。新教改倡導學生要走出教室，那他們最先接觸到的環境就是校園的方方面面，而這其中，當屬實驗室的開放、功能空間的活用、創客工坊的定位、校園小品的設計……

“處女地”的開墾必將引發全新的思考與長線課程孵化之間千絲萬縷的聯系，因此，從本期開始，本欄目將持續向大家推介和剖析國內外特色設計作品和成功案例，以幫助大家習慣運用教材之外的教學語匯、課堂之外的教學元素、校園拓展之后的成長資源和手段，重構一個清新自然、富有時代特征的辦學生態。

同步國際的深度學習辦學生態實驗設計案例集錦（一）

● 從“智者樂水”說起

江南的別稱就是水鄉，要是哪家學校的校園內外有一角與水景相關，那自然是非常引以為傲的話題，又因為中國崇尚山水，所以有了“智者樂水，仁者樂山”之說。也就是這句古語，引出了之后一連串的教學故事，并形成了一系列關于校園水道的設計、工程和課題。

上海新紀元雙語學校的校園里就有一條自然水道從西南角一直逶迤到東北角，這絕對是一道風景！但美中不足的地方在于水道與學校的農莊連在一起，導致水質忽好忽壞，水質最差的時候甚至淪為五類水質……鑒于此，校方決心加以改造。

然而，在改造方案的選擇上，學校出現了截然不同的聲音：一方認為要用“硬方案”，也就是“設備+化學手段”（如次氯酸鈉、親水的聚四氟乙烯、超濾膜等直接加藥處理）；另一方則推薦三級水處理工藝“軟方案”（一級處理：通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等；二級處理：生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解，轉化為污泥；三級處理：污水的深度處理，它包括營養物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒）。大家各執己見，監理坦言設計方案各有利弊，項目部門相持不下。對于校方和師生來說，大家更傾向于“軟方案”。后來幾經磋商，投資方同意采用三級水處理工藝，但提出附加條件，那就是改造設計環節要求學校全面介入，設計方案要全面對接學校的實驗課程。

學校課程發展中心在向大家公布確定了的水道改造藍圖的同時，也號召全校師生踴躍獻計獻策：要求各個學科都能與之形成課程對接或項目對接；希望學生們結合“智者樂水”的主題，廣泛發掘研究課題的線索，充分利用這一獨特的自然實驗室，形成一系列短課程、小課題，并使之與學校實驗課程生態互為支撐、互動影響。

通過討論確認的計劃，包括了以下環節：①南向為魚植共生區，水處理實驗室和農莊設備總控（利用西南角小樓部分）；②靠近食堂為親水平臺和水生植物區；③司令臺下為三級溢出式凈化設計；④校園西側為植物生態自凈實驗區；⑤各段水體通過雨水管從工坊一側抽到西南角，再經過一級泵站除污，確保循環和自凈。

● 包圍型課程開發

1.實驗室課程：了解不同水質對生物的影響

“水，是不是越純凈越好？”自來水經過混凝、沉淀、過濾、加氯消毒等工藝，雖然保證了在流行病學上的安全性，但依然會有微量污染物（如內分泌干擾物、有毒重金屬等）的容留，而且會有新的污染物（如加氯消毒副產物）產生；以活性炭濾芯為主的終端凈水器可以有效去除自來水中殘留的微量有機物；以反滲透膜為主的各種膜技術的使用在最大程度上去除污染物的同時，也幾乎全部去除了水中的礦物質。因此，當今社會人們使用的飲用水種類是復雜的，那在每種水質都利弊并存的情況下，到底何種飲用水才是更健康的呢？

這個項目借鑒了第三軍醫大學舒為群教授、曾惠博士的水質課題組研究團隊的成果，重在針對常見水質種類對大鼠繁殖和發育效應的比較研究。本課程研究選用了五種飲用水取樣，分別是：①市政自來水廠處理后的管網末梢的自來水；②經過凈水器過濾凈化自來水；③隨機市售瓶裝飲用天然山泉水；④隨機市售瓶裝飲用天然礦泉水；⑤隨機市售瓶裝純凈水。試驗檢測指標簡化為每100ml水含量的鈣鎂鉀鈉和偏硅酸、余氯、鐵、錳、pH值、硬度等生化指標；通過權威檢測第三方機構了解水中微量有機物殘留、水中微量有機物及礦物質保留指標，特別是對不同動物實驗的生化指標變化數據。

2.閱覽室課程：水處理科普閱讀

深度學習，在很大程度上是一種對教材中心論的補充，是一種有關項目、主題和學問的課程資源眾籌。因此，相對于網絡資源的新，正式出版物的閱讀可謂是不遜于教材審定的一種泛化教材別稱。具體介紹以下幾本與水處理相關的書：

《千變萬化的氣水書》由從小愛科普編委會編，是一本關于氣體和液體的百科圖書，書中介紹了各種各樣的氣體和液體。閱讀提示：它集知識性、趣味性于一體，具有很強的可讀性和欣賞價值。屬于入門級的閱讀。

《水：萬物之源》是青少年科普館叢書之一。閱讀提示：學生通過閱讀，可以系統了解水的起源及其變化、地下水的分布與特性、水循環與三水轉換、影響降水的重要因素、水汽擴散與輸送、徑流的形成因素與影響等。

《青少年應該知道的水》屬于青少年科普圖書館讀物，介紹了礦泉水、礦物質水、蒸餾水、電解水、電離子水等。閱讀提示：它主要是對水的誕生、形成、分類及其對人類的利弊、對環境的污染治理等的介紹和探索。

《小城鎮水資源利用與保護指南》詳細地描述了城鎮用水的各項內容，從城市的水循環到鄉村農業灌溉用水的循環及保護。閱讀提示：它能幫助我們了解身邊水環境的一般特點，有助于我們整理與之相匹配的初級治理思路。

《城市水環境規劃治理理論與技術》系統、詳細地講述了城市用水及循環、污染防治。閱讀提示：這是一本比較專業的技術圖書，能幫助我們重構校園水道的整治方案，對接目前比較成熟的水環境處理技術選用和落地。

《污染生態化學》重點介紹了有關化學污染對土壤生態系統的影響及其機理、化學污染對水生生態系統的影響及其機理、化學污染對地下水和沉積物的生態影響及其動力學等內容。

3.互聯網拓展閱讀：社會是如何治理水污染的

從社會的視角來解析水環境治理的可能性與可行性，了解目前主要的解決之道是優化校園水道環境的重要環節。畢竟，就像校園水道的問題癥結不只有自身因素一樣，其改造方案也需要兼顧到影響標本的顯性、隱性等多個層面的因素。廣泛閱讀有助于為校園建設設計師和校園生活師生群體提供多種優化或解決方案的范本。

自20世紀70年代以來，在地下水點源污染治理方面取得了很大的進展，且逐漸發展形成較為系統的地下水污染治理技術。地下水污染治理技術歸納起來主要有物理處理法（包括屏蔽法、被動收集法）、水動力控制法、抽出處理法、原位處理法、加藥法、滲透性處理法、土壤改性法、沖洗法、射頻放電加熱法、生物處理法等方法。

4.游學課程：水源、水廠一日游

但凡涉及學校建設，無論是一草一木還是間接相關，都應當納入到活的課程資源體系被選之列。尤其是在今天的大課程氛圍下，我們更有必要借力校內外的各方環境，為學生提供從知識到視野、從結論到過程、從理性記憶到感性體驗的多種教學手段的綜合應用。因此，我們開設了游學課程。

游學長江青草沙水庫的重點提示：作為我國目前（2012年）最大的江心水庫，最大有效庫容達5.53億立方米，其擁有總長43公里的大堤，圈圍近70平方公里的水面，相當于10個杭州西湖。水庫工程包括青草沙水庫及取輸水泵閘、長江原水輸水隧道、陸域輸水管線及增壓泵站等三大主體工程。

游學陳家鎮自來水廠的重點提示：陳家鎮水廠一期工程建設標志著崇明人民盼望已久的供水集約化建設正式拉開了帷幕。水廠規模為4萬噸/日，遠期擴建至12萬噸/日。建成后對滿足本縣（也包括本校）日益增長的用水需求、加快推進供水集約化建設、改善供水水質等產生積極的影響。

游學上海自來水博物館的重點提示：坐落于中國最古老的地表水源自來水廠——上海自來水市北有限公司楊樹浦水廠內，上海市自來水科技館展廳面積1000余平方米，分為“歷史·源頭”“現代·科技”和“未來·規劃”三個展區。

5.批判思維實踐課程：設計調查問卷

調查問卷，為啟動研究項目提供了重要的佐證依據。這其中，如何設計問卷成了佐證能否成立的關鍵，因此，在設計調查問卷之前，我們有必要系統學習包括批判性思維在內的邏輯素養知識。有專家提出批判性思維包括12種基本技能，分別是：①識別中心論題或問題。②比較異同點。③確定哪些信息是相關的。④形成適當的疑問。⑤區別事實、觀點和合理的判斷。⑥檢查一致性。⑦識別字里行間的假設。⑧識別原型和套話。⑨識別偏見、情感因素、宣傳以及語義傾向性。⑩識別不同的價值系統和意識形態。識別材料的適當性。預測可能的結果。

經過師生的梳理、訓練和實踐，有關水處理的調查問卷包括：①不同水源、水質的滿意度調查。②飲用水來源及未來趨勢調查。③對校園水環境的現狀評價。④您認為水環境需要改善的問題有哪些？⑤如果開展與環境相關的專題知識普及演講，您最想要了解的內容有哪些？⑥您了解的水資源凈化手段有哪些？⑦您希望校園水環境呈現的類型是什么？⑧您是否愿意加入校園水環境的管理志愿者隊伍？⑨您期待改造后的校園水環境具備哪些功能？⑩您建議開設的相關課程是學科課程，還是短課程、講座、沙龍？您希望在開課、開題過程中得到哪類專家的幫助？您愿意以個人身份還是集體成員來參與相關研究？

6.跨學科的水環境治理手段

由于本文重在幫助師生透過校園水道的主題、水環境處理的契機，形成對既有知識積累的融會貫通，以及內化知識與外展概念的相互砥礪；特別是要突破現有學科邊界的深度束縛，把嚴謹有余、稍顯與現實脫節的知識概念，回歸到現實社會中并加以重新激活。因此，我們有必要讓大家了解知識、實驗、生產、創新之間存在千絲萬縷的內在聯系：城市污水處理技術歷經數百年變遷，從最初的一級處理發展到現在的三級處理，從簡單的消毒沉淀到有機物去除、脫氮除磷再到深度處理回用。

一級處理階段：早期的處理方式主要采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。但由于當時需求性不強，所以我國的生活污水仍以農業灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰、金屬鹽類等處理城市污水。

二級處理階段：包括有機物去除工藝、生物膜法、活性污泥法、脫氮除磷工藝、除磷工藝、脫氮工藝、A2O工藝、氧化溝工藝、兩段法工藝、SBR工藝、脫氮除磷新工藝、ANAMMOX-SHARON組合工藝等。

三級處理階段：以改善水質為要務。主要工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等；膜處理技術主要有微濾（MF）、超濾（UF）、反滲透（RO）和膜生物反應器（MBR）技術。

7.實驗室課程：裝備先行

深度學習與傳統學習最大的不同，就在于深度學習不僅有知識體系的支撐，還有技術、設備、工藝、產品和項目，乃至新興產業的強大輔助，因此，談深度學習離不開對教育裝備武裝的推介和配備。對于本設計而言，我們除了運用傳統實驗室的一般手段外，還需要添置相關的實驗系統，從而組成事實上的特色實驗室配置。部分儀器包括流動注射分析儀、底本底αβ測量儀、離子色譜儀、原子吸收分光光度計、非色散原子熒光光度計、氣相色譜儀等。

8.科普類探究課程例舉

“科普”，屬不屬于課程？能不能運用于教學常態？有沒有可能實現“科普”與“新知”的合二為一？我們傾向于肯定。而這一共識的達成直接凸顯出課程的特質元素，不僅有助于課程對個性化學習的呼應，更有利于我們不再到處貼標簽似的注明哪里用到了深度學習的理念——事實上，究其“理念”的本意而言，就是一種泛在和滲透。

例如，自來水不能直接養魚，為什么？這是因為自來水含氯。國家規定出廠的自來水要帶有微量的余氯，以抑制輸送過程中微生物的生長，保證飲用水安全。微量余氯對人體無任何影響，但對觀賞魚等小生物會有一定刺激作用，甚至會導致其死亡。

養魚先養水的原理探究，包括曬水、困水、活性炭、曝氣，以及熱水器和燒水法的優缺點。因此，養魚不適合全面換水。

9.自循環生態理念活用：魚菜共生技術

今天的課改與以往最大的不同，就是對自我束縛的突破；換言之，課改的思想更接近于教育生態的整體把控，遷移生態范疇中有關自循環、自凈化、自我修復的思想，有助于我們把敬畏自然、順應自然和善待自然的意識植根于教育教學和課堂內外的實施過程中。

例如，養魚種菜原本是兩項分離的農業技術，但采用魚、菜共生方法實現了兩者之間的互作組合，形成了共同促進與效益疊加的效果，同時更重要的是，它是一項綜合效益最高的純有機耕作模式，種菜無須再施肥，養魚無須常換水；是一種資源節省型的可循環有機耕作模式，魚排泄的廢水及飼料殘渣是蔬菜生長的最好養料，而蔬菜的根系與微生物群落又是水質處理凈化的最佳生物過濾系統，三者所建立的“植物—微生物—魚”生態關系實現了養魚種菜的可持續與循環，是生態農業中一種最完美的結合。

10.展望課程：預測綜合水處理系統課程的未來

深度學習方興未艾。目前的狀況是，教育“這盤菜”已經被更多其他行業所關注，借助于機器智能的技術領先優勢，傳統教學需要以包容的心態去面對新技術的挑戰和入駐，要堅守目前還客觀存在的學校這塊主陣地，善于接納圍墻內外的各種教育資源和教育元素，要以教育前輩的姿態去親近晚輩，以虛心好學的心態向后來者請教、聯盟。展望中的課程，包括與集團下屬各校聯手開展校園水道綜合實踐課程共研共享；與上海自然博物館聯手，謀求上海水生動植物養殖環境、歷史的資源對接；與上海相關高校實驗室聯手，建構起課程與課題研究的校外專家群體；NGO案例——“根與芽”組織介紹；海外案例——紐約曼哈頓島南端炮臺公園的菜地；“都市農場”——帕薩迪納的城市農場；明天經典——新紀元全生態校園水環境課程集群；等等。

● 智慧課堂可以這樣建構

怎樣將知識轉化為智慧？怎樣將傳統課堂轉變為智慧課堂？最有可能落地的模式之一，就是“高結構設計，低結構實施”。在這里，我們還想加上一句，高品質的課程同樣也意味著“生態支撐+多維導引”。

1.高效課堂的思與行

通常，那些“目標指向鮮明，學生活動內容有嚴密的流程，教師作為組織者、調控者，控制整個活動走向和流程”的教學過程，被我們定位于“高結構”，它是以對象獲得預期的行為變化為主要取向。反之，那些“目標比較模糊籠統，學生活動的過程比較自由，教師的控制比較間接和隱蔽”的教學過程被定位于“低結構”，它是以對象在活動過程中獲得的經驗為主要取向。之所以凸顯課堂環境的高低結構特性，是因為教育對象本身是有著鮮活生命的個體，是有著巨大發展潛力的個體，這意味著只要有適當的環境它就會茁壯成長。與此同時，我們倡導“低結構”設計，還在于我們對課程設計重心的把握，已經超越了教材、教案、講授、訓練、考核這五大常規的限制，更多地注入了包括課程資源、課程手段、課程環境、課程體例以及課程的過程性發展評價系統這新五大元素的追求。

2.怎樣做到高低結構結合

我們追求的課堂可以形象地被稱為“眼高手低”，這是教師“眼里目標清晰，手中智慧靈動”的課堂形態。“眼高”是指高結構設計，即教師依據課程標準和單元目標對課堂教學目標有清晰定位與把握，對課堂內容呈現的時序和組織形態有完整的考慮，對課堂上學生可能出現的各種生成性問題有充分的準備。而“手低”是指低結構實施，即在方法和技術層面，體現教師對民主課堂教學氛圍的營造、充滿支持性和啟發性的課堂教學環境的建構、課堂教學中對學生主體的尊重、對生成性問題的靈活把握、對課堂活動過程的充分投入等，教師盡可能采取低結構、開放式的教學方法。

“高結構設計”與“低結構實施”不是并列關系，前者是內隱的，指課前充分、周密的準備；后者是外顯的，指課堂生動、鮮活的呈現。因此，高低結構的結合應遵循“預設于課前，生成在課堂”的原則，在課前，教師精心預設情境與載體，營造開放包容的氛圍，追求“高處創設情境，低處留足空間”的規律，讓學生不再被動地接受知識，而是積極地參與學習；讓學生在“過程”中學會學習，通過自己的觀察、體驗和反思“生產”知識，從而實現對知識的學習、理解和運用，完成智識互轉互通的過程。

3.生態支撐+多維導引

正如上海市教委組織編撰的《2014年上海基礎教育信息化趨勢藍皮書》所言：“在21世紀的今天，技術自身走出了附屬或輔助的‘角色’，第一次走上了教育改革的最前沿，推廣著一場更為深刻的變革，這樣的變革將撼動長久以來的學校體系，將有可能顛覆學校原本的形態，從而帶來教育最根本的結構性變革。”如果說，過去及至今天這幾年的辦學生態還圍繞著微課程、翻轉課堂、MOOCS、虛擬實驗、電子書包等應用的話，那么接下來的發展，就如《2014年上海基礎教育信息化趨勢藍皮書》中所預言的，“圍繞實驗生態的校園教學改革將呈現給我們一個完全不同于我們在課堂內能夠預見的未來，傳感器將成為實驗生態無所不在的元素，生態化校園的所有環節都會成為課堂的有機組成部分，而結合可穿戴技術、信息學、腦科學、虛擬現實、增強現實、大數據、物聯網等手段向教育的移植，就在眼前”。因此，校園建設規劃一定要把眼光放遠，因為技術的迭代速度一定會超越我們的想象，我們原本以為五年之后才有可能擁抱教育的應用，已在今天展開大規模的實驗研發。我們所說的明天，極有可能會提前出現在今天下午的課堂中。因此，“生態支撐”“多維導引”必將成為校園建設、校本課程的最直接借力之處。

未來已來，只待流行……