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

        2023-05-30 16:06:17王瑞
        中學(xué)生物學(xué) 2023年1期
        關(guān)鍵詞:真實(shí)情境社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)

        王瑞

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

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

        中圖分類號(hào) G633. 91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

        1 案例設(shè)計(jì):真實(shí)情境的融合

        真實(shí)情境(Real situation)是人在學(xué)習(xí)過程中,建立的真實(shí)且以實(shí)現(xiàn)操作性任務(wù)為主的學(xué)習(xí)氛圍,強(qiáng)調(diào)環(huán)境對(duì)人的重要性。情境認(rèn)知理論認(rèn)為:真實(shí)情境是一切認(rèn)知活動(dòng)的基礎(chǔ),任何脫離特定情境或場(chǎng)合的知識(shí)都是毫無意義的;知識(shí)是在情境中通過活動(dòng)與合作產(chǎn)生的;在學(xué)校情境中,人們更關(guān)注知識(shí)與技能的獲得,而在日常生活情境中則更注重實(shí)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(shí)情境放入教學(xué)中,切不可一味追求真實(shí),而應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的真實(shí)情境進(jìn)行有效提煉和精心設(shè)計(jì),驅(qū)動(dòng)學(xué)生在個(gè)體與環(huán)境交互中解決實(shí)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(guó)水質(zhì)問題嚴(yán)峻的真實(shí)情境,以學(xué)校周圍的水域?yàn)榍腥肟冢ㄟ^翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)生采集水樣、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、課堂交流、社會(huì)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(gè)核心問題,運(yùn)用生物學(xué)認(rèn)識(shí)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(huì)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(cè)和分析水質(zhì),找出污染源,加強(qiáng)科學(xué)推理思維,促進(jìn)觀察與實(shí)驗(yàn)、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(yàn)從提出問題到表達(dá)交流的探究過程,解決真實(shí)復(fù)雜的實(shí)際問題;提高對(duì)周圍環(huán)境問題的關(guān)注度,形成生態(tài)意識(shí),參與環(huán)境保護(hù)的實(shí)踐。

        教學(xué)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生通過關(guān)注社會(huì)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(shí)踐,嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活問題;形成生態(tài)意識(shí),通過參與環(huán)境保護(hù)實(shí)踐等路徑實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生社會(huì)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(shí)施

        2.1 調(diào)查方案制定

        利用翻轉(zhuǎn)課堂模式,教師將我國(guó)水資源情況、調(diào)查方案制定流程、采樣技術(shù)演示、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)庫(kù)儲(chǔ)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(dú)立設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn)和方法;③ 水樣檢測(cè):檢測(cè)指標(biāo)、方法、設(shè)備等;④ 任務(wù)分配與進(jìn)度安排。教師對(duì)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(duì)象,通過查閱資料了解到:中河北連京杭大運(yùn)河,南入錢塘江,毗鄰東河,位于貼沙河之西,全長(zhǎng)約10公里。最早開鑿于唐代,自古就是京杭大運(yùn)河連通錢塘江的重要河道,具有護(hù)城、泄洪、航運(yùn)、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(shí)間為2017年2月23日上午10點(diǎn),天氣陰轉(zhuǎn)晴,氣溫8-16℃,相對(duì)濕度69%。采樣地點(diǎn)為中河的鳳起路-體育場(chǎng)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(gè)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(gè)采樣垂線(中泓垂線);河深2-3米,設(shè)1-3個(gè)采樣點(diǎn)位。

        采樣工具有自制簡(jiǎn)易采水器(圖1-a)和有機(jī)玻璃采水器(圖1-b)兩種。自制簡(jiǎn)易采水器選用3 m長(zhǎng)桿,在桿子末端間隔一定距離綁定1-3個(gè)塑料空瓶,塞子封口系繩,垂直插入河底后,同時(shí)拔塞取水,水滿后提出水面。為獲得精確的瞬時(shí)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(jiǎn)便、靈活性好,但PVC材質(zhì)的瓶身難以高溫消毒,會(huì)對(duì)微生物檢測(cè)產(chǎn)生一定影響,取水操作也很受河道地形限制。有機(jī)玻璃采水器要將出水嘴封口,長(zhǎng)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(dòng)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(shí)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(diǎn)、時(shí)間、水深。

        現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行水溫和濁度的檢測(cè)。將樣品保存在0.5 L的玻璃瓶?jī)?nèi),1小時(shí)內(nèi)運(yùn)回學(xué)校實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)行底泥過濾、冷藏遮光保存,并于24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行首次檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

        2.3 水樣檢測(cè)

        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(shí)驗(yàn)室,學(xué)生根據(jù)自己制定的調(diào)查方案,選擇以下檢測(cè)項(xiàng)目(表1),在指定區(qū)域合作進(jìn)行專項(xiàng)實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師提供教學(xué)資料、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

        水樣按需等量分裝,每份水樣不重復(fù)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(jì)法不同(前者以河底、后者以河面為參考平面),故同一項(xiàng)目同一斷面的數(shù)據(jù)取其平均值。臭閾值法主觀性較強(qiáng),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(cè)方法。各組完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告后,匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表 2),分析本組誤差,確定污染情況,提出有針對(duì)性的治水措施,準(zhǔn)備課堂匯報(bào)。

        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(tái),從6個(gè)方面匯報(bào)本組成果;其他組學(xué)生用量表進(jìn)行評(píng)價(jià),每個(gè)項(xiàng)目打1-5分,并寫明理由(表3)。教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)每組成果進(jìn)行提問與解答,優(yōu)化各組方案。

        匯報(bào)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(dòng),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(jī)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(yáng)塵;污染物主要是懸浮顆粒、有機(jī)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(cè)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(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)導(dǎo)致水樣二次污染;③ 實(shí)驗(yàn)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(jī)污染物;② 化學(xué)絮凝沉淀固體污染物;③ 加強(qiáng)生活垃圾的管理和清理力度;④ 建議政府加速對(duì)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(cè)、問卷調(diào)查等)提高居民環(huán)保意識(shí),減少污染行為。

        匯報(bào)結(jié)束,教師回收量表,并作統(tǒng)計(jì)。教師根據(jù)小組陳述和回答、學(xué)生互評(píng)結(jié)果(表3),點(diǎn)評(píng)各組方案的優(yōu)缺點(diǎn),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(huì)反饋

        在教師指導(dǎo)和督促下,學(xué)生實(shí)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(dòng),補(bǔ)充數(shù)據(jù),更新水質(zhì)情況,修正污染分布圖。同時(shí),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(zhǎng)等相關(guān)機(jī)構(gòu)提供檢測(cè)數(shù)據(jù)和治水措施;② 通過倡議書告示造成污染的個(gè)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(tái)、實(shí)物手冊(cè)向周圍人群推廣環(huán)境保護(hù)活動(dòng),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(duì)環(huán)保的感受和反思。

        3 案例分析:核心素養(yǎng)的落實(shí)

        3.1 設(shè)計(jì)真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)任務(wù),獲得更高學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和成就

        知識(shí)是一種高度基于情境的實(shí)踐活動(dòng),真實(shí)情境下的社會(huì)問題更具有解決價(jià)值,能極大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。本案例選取“環(huán)境保護(hù)”這一社會(huì)熱點(diǎn)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(yíng)造出真實(shí)氛圍,激發(fā)學(xué)生解決問題的欲望,驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐?,F(xiàn)場(chǎng)勘查采樣、實(shí)驗(yàn)室親自操作、向社會(huì)反饋成果等環(huán)節(jié)都設(shè)置在真實(shí)的自然或社會(huì)環(huán)境中,學(xué)生需要發(fā)散思維解決一個(gè)個(gè)難題,但從中所獲得的學(xué)習(xí)成就具有極高的應(yīng)用價(jià)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(shí)指導(dǎo)”策略

        在真實(shí)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(shí)反應(yīng)。實(shí)踐中學(xué)生會(huì)遇到各種問題,如采樣水深計(jì)法不同、澄清度檢測(cè)不理想、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常、治水措施成本過高等。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生先通過查閱資料、互相討論解決問題,確實(shí)無法自行解決再給予提示性的建議和輔助。因?yàn)槊鞔_的教學(xué)指導(dǎo)會(huì)使學(xué)生過早過易解決問題,破壞真實(shí)情境給予解決問題的良好環(huán)境,錯(cuò)失思維和能力提升的機(jī)會(huì)。

        3.3 充分利用評(píng)價(jià)手段促進(jìn)核心素養(yǎng)的達(dá)成

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

        本案例的實(shí)質(zhì)是在真實(shí)情境驅(qū)動(dòng)和教師指導(dǎo)下,學(xué)生聯(lián)系社會(huì)實(shí)際和日常生活,綜合解決真實(shí)問題,形成強(qiáng)烈社會(huì)責(zé)任感的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。在真實(shí)情境中進(jìn)行深度學(xué)習(xí),將文本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐成果,學(xué)校和社會(huì)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。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]馮華軍,馮小晏,薛飛,等. 浙江省典型地區(qū)生活污水水質(zhì)調(diào)查研究[J]. 科技通報(bào),2011,27 (3):436-440.

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