真實情境下凸顯“社會責任”核心素養的水質污染調查案例研究

王瑞

摘 要 基于情境認知理論，提供真實背景、真實問題、真實環境，組織學生開展中河水質污染調查系列活動，通過明確議題、制定方案、科學實踐、社會反饋等環節，運用學生自主學習，教師適時指導和量表互評等手段，更好地達成社會責任等核心素養的提升。

關鍵詞 真實情境 水質污染調查 社會責任 核心素養

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

1 案例設計：真實情境的融合

真實情境（Real situation）是人在學習過程中，建立的真實且以實現操作性任務為主的學習氛圍，強調環境對人的重要性。情境認知理論認為：真實情境是一切認知活動的基礎，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生的；在學校情境中，人們更關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設的課堂中學習，可以極大降低成本，但容易固化學生思維，削弱學生綜合應用能力和創新能力。當然，將真實情境放入教學中，切不可一味追求真實，而應對學習任務的真實情境進行有效提煉和精心設計，驅動學生在個體與環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《必修三·穩態與環境》第七章第三節“水體污染”內容作為教學載體，以“水”為核心概念，輻射出“水體污染”“環境保護”和“生態系統”等概念。教師鋪設我國水質問題嚴峻的真實情境，以學校周圍的水域為切入口，通過翻轉課堂、學生采集水樣、實驗室檢測、課堂交流、社會反饋等環節解決“你周圍的水質如何？”和“如何改善其水質？”兩個核心問題，運用生物學認識和改善人與水的生態關系，從而提升學生四大核心素養，特別是社會責任。

本案例的教學目標包括：

① 通過科學方法調查、檢測和分析水質，找出污染源，加強科學推理思維，促進觀察與實驗、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交流的探究過程，解決真實復雜的實際問題；提高對周圍環境問題的關注度，形成生態意識，參與環境保護的實踐。

教學重點是引導學生通過關注社會議題，參與討論并作出理性解釋；結合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現實生活問題；形成生態意識，通過參與環境保護實踐等路徑實現對學生社會責任核心素養的培育。

2 案例呈現：水質污染調查的實施

2.1 調查方案制定

利用翻轉課堂模式，教師將我國水資源情況、調查方案制定流程、采樣技術演示、檢測實驗演示、常見治水措施等內容錄制成10節微課，每節10-15分鐘，上傳網絡供學生課余觀看。每節課設置一個開放性問題，引導學生關注周圍水質，查閱相關資料，擴充知識庫儲備，建立調查思路。

待10節微課觀看完畢后，教師將全班分為三組，每組獨立設計調查方案。調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、方法、設備等；④ 任務分配與進度安排。教師對學生提交的方案提出建議，學生完善后開始執行。

學生選擇學校附近的杭州中河作為調查對象，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，中河晴天水質基本穩定在Ⅳ類以上，有些水域可達到Ⅲ類，但雨天水質就不太穩定。

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，西側緊貼中河高架，南側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1個采樣垂線（中泓垂線）；河深2-3米，設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，必須在達到指定水深前封口，以瓶口高度為準。該方法成本較低、制作簡便、靈活性好，但PVC材質的瓶身難以高溫消毒，會對微生物檢測產生一定影響，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）。水樣分別標注地點、時間、水深。

現場同時進行水溫和濁度的檢測。將樣品保存在0.5 L的玻璃瓶內，1小時內運回學校實驗室，進行底泥過濾、冷藏遮光保存，并于24小時內進行首次檢測實驗。

2.3 水樣檢測

本環節主要解決“樣品的水質如何？”問題。依托學校生物創新實驗室，學生根據自己制定的調查方案，選擇以下檢測項目（表1），在指定區域合作進行專項實驗，記錄實驗過程及結果，完成實驗報告。教師提供教學資料、實驗設備及現場指導，加強實驗結果的可靠性。

水樣按需等量分裝，每份水樣不重復實驗。經實驗發現：同一采樣垂線的幾組水深數據差異很小，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據取其平均值。臭閾值法主觀性較強，得到結果差異較大，故采用嗅覺比較靈敏同學的結果。塞氏盤法無法獲得結果，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，準備課堂匯報。

2.4 課堂交流

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

匯報結果為：中河受輕度污染，基本屬Ⅲ類水，部分指標在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，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不穩定。

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 實驗操作不當導致水樣二次污染；③ 實驗設備的局限導致精度、全面性不夠；④ 水樣的代表性不足。獲得認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、發放手冊、問卷調查等）提高居民環保意識，減少污染行為。

匯報結束，教師回收量表，并作統計。教師根據小組陳述和回答、學生互評結果（表3），點評各組方案的優缺點，全面總結全班水質調查成果，形成一套可行的治水方案。

2.5 社會反饋

在教師指導和督促下，學生實施治水方案，定期記錄改善效果及遇到的困難，不斷優化治水措施。并利用社團形式固化調查活動，補充數據，更新水質情況，修正污染分布圖。同時，通過各種途徑宣傳調查成果：① 通過發郵件、撥打熱線向環保局、河長等相關機構提供檢測數據和治水措施；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境保護活動，倡導環保的生活方式，減少污染行為。最后，教師不定期收集學生對環保的感受和反思。

3 案例分析：核心素養的落實

3.1 設計真實情境下的學習任務，獲得更高學習動機和成就

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，能極大提升學生的學習動機。本案例選取“環境保護”這一社會熱點話題，利用“十八大”生態文明建設、浙江省“五水共治”政策、中河水質污染等背景營造出真實氛圍，激發學生解決問題的欲望，驅動學生進行科學實踐。現場勘查采樣、實驗室親自操作、向社會反饋成果等環節都設置在真實的自然或社會環境中，學生需要發散思維解決一個個難題，但從中所獲得的學習成就具有極高的應用價值，是無情境、虛擬情境學習不可比擬的。

3.2 恰當使用“自主學習”和“適時指導”策略

在真實的情境下，許多問題都很復雜、綜合、不可預設，這就要求教學策略必須靈活多變、及時反應。實踐中學生會遇到各種問題，如采樣水深計法不同、澄清度檢測不理想、監測數據異常、治水措施成本過高等。教師應鼓勵學生先通過查閱資料、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。因為明確的教學指導會使學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核心素養的達成

傳統的紙筆測試手段往往褪去了社會環境，將學生置于局限的個體環境中，而“社會責任”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得。利用互評的激勵性，讓學生從調查的各方面做到盡善盡美，從而落實四大核心素養。另外，通過調高“治水措施”的評價權重，引導學生提高治水方案的投入，促進他們對人與環境關系的深入理解，凸顯“社會責任”的達成。

本案例的實質是在真實情境驅動和教師指導下，學生聯系社會實際和日常生活，綜合解決真實問題，形成強烈社會責任感的自主學習活動。在真實情境中進行深度學習，將文本知識轉化為實踐成果，學校和社會共享學習成果，才更加符合人發展本質的學習模式。

參考文獻：

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