水污染問題實踐教學的思考*
——以汾河太原段為例

姚萌劉敏

一、實踐教學內容

汾河是黃河的第二大支流，被稱為山西的母親河。近年來，太原市經濟快速發展，工農業生產用水排污能力增加；同時人口急劇增長，生活污水排放量增多，導致汾河水質問題嚴重。學生通過對汾河的實踐調查，不僅可以提升地理實踐力，而且可以增強環境保護意識。

羅杰斯認為在教學過程中構建學習情景，以學生為主體，可使個體的智力得到提高、能力得到提升，達到最佳發展狀態。以身邊真實情景為案例，通過對材料的整理與分析，調動學生學習積極性，并且通過案例教學使學生了解身邊的地理知識，為實踐教學提供理論基礎。表1是水污染及其成因的教學設計片段。

二、實踐教學實施

《普通高中地理課程標準（2017年版）》明確提出學會用簡易方法檢測水質和設計水資源保護方案作為“環境保護”的課標要求，而達成這一目標最有效的方法就是實踐教學。實踐教學使學生在實踐中獲得知識，有利于實踐力的培養［1］。

1.地點介紹

本次水體采樣活動設在太原市汾河公園，共設有三個采樣點：勝利橋（SL）、迎澤大橋（YZ）和長風橋（CF）。教師將30名高二學生分為3個小組，每組對汾河不同取樣點的水質（水溫、氣味、顏色、渾濁度、pH值、溶解氧、總氮量以及硫酸鹽）進行實踐探究。

表1 水污染及其成因的教學設計片段

2.水質檢測

（1）室外檢測。實踐活動現場主要對汾河水體的水溫、顏色、氣味、渾濁度的檢測。水溫利用棒狀的溫度計進行檢測，學生將水樣采集上岸，立即將溫度計插入待測水體進行測量，任選5名學生讀出水體溫度。水色采用肉眼觀察法進行測量，對所測區域水體用無色、微黃色、淡黃色、黃綠色等詞描述；氣味通過學生輕扇采樣水體，引出小部分氣體，立即退后用無味、魚腥味、臭味等詞進行記錄。氣味與人嗅覺的敏感度有直接關系，因此5名同學同時進行測定，以多數人的結果為主，并將純凈水作為無臭對照水；渾濁度采用肉眼觀測法，全部學生對所測量的水體的渾濁度進行觀測，用清澈、較清澈、較渾濁和渾濁進行描述，同樣以多數答案為主。室外檢測結果如表2所示。

表2 室外檢測結果

地表水的溫度正常情況下受氣溫、日照時間和河流流向影響。4月份太原的氣溫達到20℃，迎澤大橋和長風橋的水溫為15℃，而勝利橋水溫為16℃。學生認為影響水溫的因素除了氣溫、日照時間和流向以外，還受工廠廢水的影響，勝利橋附近有太原鋼鐵集團，工廠中排放的廢水對水溫有直接加熱作用。

所測水體的顏色如表2所示，勝利橋和長風橋的水體顏色偏黃色，學生認為受水生植物影響；而迎澤大橋的水體顏色為無色，學生猜測是由于水體的自凈作用。學生通過查詢相關資料以及訪問附近居民，認為勝利橋和長風橋水體所產生的異味以及水體的渾濁度主要來自兩個方面：富營養化導致的藻菌代謝物和生產、生活所排放的廢水。

（2）室內檢測。每組學生將所采集的水樣立即帶回實驗室并貼好標簽（SL、YZ和CF），在實驗室內主要對所采水樣的pH值、溶解氧、總氮量和硫酸鹽的檢測。取少量水樣放入試管中，將玻璃棒擦拭干凈，用玻璃棒蘸取水樣滴到pH試紙上，通過與比色卡對比進行測定水體的酸堿性；學生利用溶解氧儀對水樣中的溶解氧進行測量；總氮量是指水體中各種形態有機和無機氮的總稱，是水質富營養化的重要指標之一，利用氣相分子吸收光譜儀對水樣立即進行測量；學生通過量取相同體積水樣于試管中加入相同體積的氯化鋇溶液，震蕩后加入稀鹽酸溶液，觀察沉淀狀況檢測硫酸鹽的含量。實驗室檢測結果如表3所示。

表3 實驗室檢測結果

水體中的pH值與水溫有直接關系，水溫越高，pH值越大。而室外對3個采樣點水溫的測量，勝利橋水溫偏高。這一相互矛盾的結果讓學生產生了興趣，通過查閱資料學生認為水生植物和工農業所排放的廢水對酸堿度也有一定影響。對水體pH值的測量不僅能夠培養學生動手動腦能力和看待問題的綜合思維，還能培養學生嚴謹求學的科學精神和堅持真理的科學態度。

學生在教師的指引下利用化學儀器測量水體中的溶解氧和總氮的含量，反應水體的自凈能力和受污染程度。天然水體中，溶解氧的補充速度越快說明水體的自凈能力越強，總氮量越大說明水體受污染程度越大。根據《地表水環境質量標準》中溶解氧的含量標準，表明采樣地中的水體都已符合Ⅰ類水標準；根據總氮量的標準，迎澤大橋和長風橋的水體達到Ⅲ類水標準，而勝利橋的水體受污染嚴重，僅達到Ⅳ類水標準，學生猜測附近農田中氮肥的大量使用以及生活污水的排放，對勝利橋的水污染產生影響。學生通過化學知識，對水樣中的硫酸鹽進行檢測，實驗結果表明勝利橋水體中含有硫酸鹽，迎澤大橋和長風橋水體中硫酸鹽含量較少，認為勝利橋產生這樣的結果同樣是由于工農業含硫酸鹽廢水的大量排放。

3.污染源探究

從水質整體檢測結果看出：勝利橋水污染嚴重，長風橋次之，迎澤大橋水質最好。根據對各采水點的水樣數據分析得出同一河流不同河段產生不同水質狀況這一現象的主要原因是人為因素。

結合所學知識并通過對采樣點沿線居民訪問，了解到近五年汾河水質變化狀況、生活用水以及生產廢水排放問題；通過對附近大型的工廠、集團和農田實地參觀，了解工廠廢水排放情況，農業生產肥料使用情況以及廢水的排放問題；利用百度地圖統計采樣點5千米范圍內餐廳的數目，并隨機選擇10家餐廳進行走訪，了解餐廳使用洗滌劑的含量以及含磷洗滌劑廢水排放問題。通過實際調查驗證學生在實驗中的猜想，同時有利于培養學生交流表達和小組合作的能力。

4.水資源保護

水資源的保護使水資源系統維持在一個良性循環的狀態，以達到水資源的持續利用。學生對汾河太原段的保護進行研討，認為在法律方面應加強法律建設，建立健全水資源保護制度；政府加強對受污染區域治理，提高河流的自凈能力，調整產業結構對產生污染的產業進行限時升級改造，建設城市污水處理廠；工農業和服務業應加大使用清潔原料，所產生的廢水經處理達標后再排放；科技方面應加強污水處理技術的開發，對不同類型的廢水進行專業處理，達到排放標準再排放；學校應加大水資源保護的宣傳活動，增強人類水資源保護的意識。

三、實踐教學評價

《普通高中地理課程標準（2017年版）》建議將過程性評價與終結性評價相結合，用評價來指引學生在地理學習中認知、思考和行動。水污染問題實踐教學評價分為自評、組評、教師評價、成果展示四個部分。在實踐教學中，建立學生個人成長檔案袋，對學生進行全面、完整、真實的記錄（表4）。

通過水污染問題的實踐教學，學生能夠運用簡易的方式檢測水質，并結合實驗數據分析產生水污染的原因以及提出保護措施。實踐教學培養學生的地理實踐力，能夠激發學生用已有的地理知識和技能，去感悟、分析和探索水污染產生的原因，并尋求解決身邊地理問題的方法，同時也增強學生保護水資源的意識。通過學習和實踐，鍛煉學生的動手能力和動腦能力，培養學生實事求是的科學品質。地理實踐教學更加突出地理實踐性。實踐教學是培養學生核心素養的重要載體，在現實生活中學習對生活有用的地理，學習對未來發展有用的地理。

表4 成長檔案表