真实情境下凸显“社会责任”核心素养的水质污染调查案例研究

王瑞

摘 要 基于情境认知理论，提供真实背景、真实问题、真实环境，组织学生开展中河水质污染调查系列活动，通过明确议题、制定方案、科学实践、社会反馈等环节，运用学生自主学习，教师适时指导和量表互评等手段，更好地达成社会责任等核心素养的提升。

关键词 真实情境 水质污染调查 社会责任 核心素养

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

1 案例设计：真实情境的融合

真实情境（Real situation）是人在学习过程中，建立的真实且以实现操作性任务为主的学习氛围，强调环境对人的重要性。情境认知理论认为：真实情境是一切认知活动的基础，任何脱离特定情境或场合的知识都是毫无意义的；知识是在情境中通过活动与合作产生的；在学校情境中，人们更关注知识与技能的获得，而在日常生活情境中则更注重实际问题的解决。虽然在虚拟情境或无情境创设的课堂中学习，可以极大降低成本，但容易固化学生思维，削弱学生综合应用能力和创新能力。当然，将真实情境放入教学中，切不可一味追求真实，而应对学习任务的真实情境进行有效提炼和精心设计，驱动学生在个体与环境交互中解决实际问题。

基于以上理论，下文选取浙科版生物学《必修三·稳态与环境》第七章第三节“水体污染”内容作为教学载体，以“水”为核心概念，辐射出“水体污染”“环境保护”和“生态系统”等概念。教师铺设我国水质问题严峻的真实情境，以学校周围的水域为切入口，通过翻转课堂、学生采集水样、实验室检测、课堂交流、社会反馈等环节解决“你周围的水质如何？”和“如何改善其水质？”两个核心问题，运用生物学认识和改善人与水的生态关系，从而提升学生四大核心素养，特别是社会责任。

本案例的教学目标包括：

① 通过科学方法调查、檢测和分析水质，找出污染源，加强科学推理思维，促进观察与实验、综合处理信息能力的提升；形成水是生命密不可分的重要组成部分，珍惜水就是尊重生命的观念。

② 完整体验从提出问题到表达交流的探究过程，解决真实复杂的实际问题；提高对周围环境问题的关注度，形成生态意识，参与环境保护的实践。

教学重点是引导学生通过关注社会议题，参与讨论并作出理性解释；结合本地资源开展科学实践，尝试解决现实生活问题；形成生态意识，通过参与环境保护实践等路径实现对学生社会责任核心素养的培育。

2 案例呈现：水质污染调查的实施

2.1 调查方案制定

利用翻转课堂模式，教师将我国水资源情况、调查方案制定流程、采样技术演示、检测实验演示、常见治水措施等内容录制成10节微课，每节10-15分钟，上传网络供学生课余观看。每节课设置一个开放性问题，引导学生关注周围水质，查阅相关资料，扩充知识库储备，建立调查思路。

待10节微课观看完毕后，教师将全班分为三组，每组独立设计调查方案。调查目的是确定周围水体污染程度、污染物、污染源与污染途径，方案要点包括：① 水体基础资料：水体的水文、气候、地貌、周边建筑分布及疑似污染源；② 水样采集：采样地点和方法；③ 水样检测：检测指标、方法、设备等；④ 任务分配与进度安排。教师对学生提交的方案提出建议，学生完善后开始执行。

学生选择学校附近的杭州中河作为调查对象，通过查阅资料了解到：中河北连京杭大运河，南入钱塘江，毗邻东河，位于贴沙河之西，全长约10公里。最早开凿于唐代，自古就是京杭大运河连通钱塘江的重要河道，具有护城、泄洪、航运、生活供给和文化娱乐等功用。目前，中河晴天水质基本稳定在Ⅳ类以上，有些水域可达到Ⅲ类，但雨天水质就不太稳定。

2.2 水样采集

采样时间为2017年2月23日上午10点，天气阴转晴，气温8-16℃，相对湿度69%。采样地点为中河的凤起路-体育场路段，确定了梅登高桥公交车站（A）、学校西门（B）、中河北路地铁B出口（C）这3个间隔 100 米的采样断面。河水周围主要为住宅和商铺，工厂极少，西侧紧贴中河高架，南侧有中河北路地铁施工地（图2）。河水处于平水期，河宽6-7米，设1个采样垂线（中泓垂线）；河深2-3米，设1-3个采样点位。

采样工具有自制简易采水器（图1-a）和有机玻璃采水器（图1-b）两种。自制简易采水器选用3 m长杆，在杆子末端间隔一定距离绑定1-3个塑料空瓶，塞子封口系绳，垂直插入河底后，同时拔塞取水，水满后提出水面。为获得精确的瞬时水样，必须在达到指定水深前封口，以瓶口高度为准。该方法成本较低、制作简便、灵活性好，但PVC材质的瓶身难以高温消毒，会对微生物检测产生一定影响，取水操作也很受河道地形限制。有机玻璃采水器要将出水嘴封口，长绳栓在提柄，垂直投入距水面0.5、1、1.5米处，取完后缓缓提起。由于上下阀门只能上翻、不能下翻，下沉可取水、上拉则受水重力下压自动封闭瓶身（图 1-c）。该方法可以消除前种方法的弊端，但阀门并非完全密闭，实际取得的是综合水样（混合同一采样垂线不同水深的水样）。水样分别标注地点、时间、水深。

现场同时进行水温和浊度的检测。将样品保存在0.5 L的玻璃瓶内，1小时内运回学校实验室，进行底泥过滤、冷藏遮光保存，并于24小时内进行首次检测实验。

2.3 水样检测

本环节主要解决“样品的水质如何？”问题。依托学校生物创新实验室，学生根据自己制定的调查方案，选择以下检测项目（表1），在指定区域合作进行专项实验，记录实验过程及结果，完成实验报告。教师提供教学资料、实验设备及现场指导，加强实验结果的可靠性。

水样按需等量分装，每份水样不重复实验。经实验发现：同一采样垂线的几组水深数据差异很小，且两种采水器的水深计法不同（前者以河底、后者以河面为参考平面），故同一项目同一断面的数据取其平均值。臭阈值法主观性较强，得到结果差异较大，故采用嗅觉比较灵敏同学的结果。塞氏盘法无法获得结果，因水深较浅、浊度不高，塞氏盘投入河底仍能看到黑白色块界限，故放弃该检测方法。各组完成实验报告后，汇总实验结果（表 2），分析本组误差，确定污染情况，提出有针对性的治水措施，准备课堂汇报。

2.4 课堂交流

本环节主要解决“如何改善水质？”问题。每组派代表上台，从6个方面汇报本组成果；其他组学生用量表进行评价，每个项目打1-5分，并写明理由（表3）。教师引导学生对每组成果进行提问与解答，优化各组方案。

汇报结果为：中河受轻度污染，基本属Ⅲ类水，部分指标在Ⅱ-Ⅳ类之间浮动，不宜直接饮用；略有异味，偏碱性，低浊度，低硬度，钙镁离子、铜离子、总磷含量较低，有机物、微生物含量很高。三处采样断面的受污染程度是C＞B＞A，这与断面C周围污染源较多有关，污染方向由南向北（图2-a）。污染源主要为住宅生活垃圾、商铺污水（图2-b），少部分是建筑垃圾和交通扬尘；污染物主要是悬浮颗粒、有机物和微生物，通过直接落入、雨水冲刷、无滤网的管渠汇入河道（图2-c），造成水体污染。这也解释了为何中河雨天水质不稳定。

检测中的误差主要集中在：① 比色、闻味等方法受人主观影响较大；② 实验操作不当导致水样二次污染；③ 实验设备的局限导致精度、全面性不够；④ 水样的代表性不足。获得认可度较高的治水措施有：① 投放特定植物（如香蒲、狐尾藻）、微生物（如芽孢杆菌）降解有机污染物；② 化学絮凝沉淀固体污染物；③ 加强生活垃圾的管理和清理力度；④ 建议政府加速对雨污水管道分离与改造，逐步取消截流井；⑤ 通过宣传（走访社区、发放手册、问卷调查等）提高居民环保意识，减少污染行为。

汇报结束，教师回收量表，并作统计。教师根据小组陈述和回答、学生互评结果（表3），点评各组方案的优缺点，全面总结全班水质调查成果，形成一套可行的治水方案。

2.5 社会反馈

在教师指导和督促下，学生实施治水方案，定期记录改善效果及遇到的困难，不断优化治水措施。并利用社团形式固化调查活动，补充数据，更新水质情况，修正污染分布图。同时，通过各种途径宣传调查成果：① 通过发邮件、拨打热线向环保局、河长等相关机构提供检测数据和治水措施；② 通过倡议书告示造成污染的个人和组织，污染行为的严重性及改善方法；③ 通过社交软件、媒体平台、实物手册向周围人群推广环境保护活动，倡导环保的生活方式，减少污染行为。最后，教师不定期收集学生对环保的感受和反思。

3 案例分析：核心素养的落实

3.1 设计真实情境下的学习任务，获得更高学习动机和成就

知识是一种高度基于情境的实践活动，真实情境下的社会问题更具有解决价值，能极大提升学生的学习动机。本案例选取“环境保护”这一社会热点话题，利用“十八大”生态文明建设、浙江省“五水共治”政策、中河水质污染等背景营造出真实氛围，激发学生解决问题的欲望，驱动学生进行科学实践。现场勘查采样、实验室亲自操作、向社会反馈成果等环节都设置在真实的自然或社会环境中，学生需要发散思维解决一个个难题，但从中所获得的学习成就具有极高的应用价值，是无情境、虚拟情境学习不可比拟的。

3.2 恰当使用“自主学习”和“适时指导”策略

在真实的情境下，许多问题都很复杂、综合、不可预设，这就要求教学策略必须灵活多变、及时反应。实践中学生会遇到各种问题，如采樣水深计法不同、澄清度检测不理想、监测数据异常、治水措施成本过高等。教师应鼓励学生先通过查阅资料、互相讨论解决问题，确实无法自行解决再给予提示性的建议和辅助。因为明确的教学指导会使学生过早过易解决问题，破坏真实情境给予解决问题的良好环境，错失思维和能力提升的机会。

3.3 充分利用评价手段促进核心素养的达成

传统的纸笔测试手段往往褪去了社会环境，将学生置于局限的个体环境中，而“社会责任”恰恰依赖于社会情境交互。因此采用量表、自我反思等评价方法，强调参与性与群体性，将评价重心放在问题的解决过程，而非知识和技能的习得。利用互评的激励性，让学生从调查的各方面做到尽善尽美，从而落实四大核心素养。另外，通过调高“治水措施”的评价权重，引导学生提高治水方案的投入，促进他们对人与环境关系的深入理解，凸显“社会责任”的达成。

本案例的实质是在真实情境驱动和教师指导下，学生联系社会实际和日常生活，综合解决真实问题，形成强烈社会责任感的自主学习活动。在真实情境中进行深度学习，将文本知识转化为实践成果，学校和社会共享学习成果，才更加符合人发展本质的学习模式。

参考文献：

［1］戴维.H.乔纳森，苏珊.M.兰德. 学习环境的理论基础［M］.上海：华东师范大学出版社，2015：62-67.

［2］蔡亚萍. 基于真实情境问题解决的教学设计［J］. 电化教育研究，2011 （6）：73-75.

［3］冯华军，冯小晏，薛飞，等. 浙江省典型地区生活污水水质调查研究［J］. 科技通报，2011，27 （3）：436-440.