水污染问题实践教学的思考*——以汾河太原段为例

姚萌刘敏

一、实践教学内容

汾河是黄河的第二大支流，被称为山西的母亲河。近年来，太原市经济快速发展，工农业生产用水排污能力增加；同时人口急剧增长，生活污水排放量增多，导致汾河水质问题严重。学生通过对汾河的实践调查，不仅可以提升地理实践力，而且可以增强环境保护意识。

罗杰斯认为在教学过程中构建学习情景，以学生为主体，可使个体的智力得到提高、能力得到提升，达到最佳发展状态。以身边真实情景为案例，通过对材料的整理与分析，调动学生学习积极性，并且通过案例教学使学生了解身边的地理知识，为实践教学提供理论基础。表1是水污染及其成因的教学设计片段。

二、实践教学实施

《普通高中地理课程标准（2017年版）》明确提出学会用简易方法检测水质和设计水资源保护方案作为“环境保护”的课标要求，而达成这一目标最有效的方法就是实践教学。实践教学使学生在实践中获得知识，有利于实践力的培养［1］。

1.地点介绍

本次水体采样活动设在太原市汾河公园，共设有三个采样点：胜利桥（SL）、迎泽大桥（YZ）和长风桥（CF）。教师将30名高二学生分为3个小组，每组对汾河不同取样点的水质（水温、气味、颜色、浑浊度、pH值、溶解氧、总氮量以及硫酸盐）进行实践探究。

表1 水污染及其成因的教学设计片段

2.水质检测

（1）室外检测。实践活动现场主要对汾河水体的水温、颜色、气味、浑浊度的检测。水温利用棒状的温度计进行检测，学生将水样采集上岸，立即将温度计插入待测水体进行测量，任选5名学生读出水体温度。水色采用肉眼观察法进行测量，对所测区域水体用无色、微黄色、淡黄色、黄绿色等词描述；气味通过学生轻扇采样水体，引出小部分气体，立即退后用无味、鱼腥味、臭味等词进行记录。气味与人嗅觉的敏感度有直接关系，因此5名同学同时进行测定，以多数人的结果为主，并将纯净水作为无臭对照水；浑浊度采用肉眼观测法，全部学生对所测量的水体的浑浊度进行观测，用清澈、较清澈、较浑浊和浑浊进行描述，同样以多数答案为主。室外检测结果如表2所示。

表2 室外检测结果

地表水的温度正常情况下受气温、日照时间和河流流向影响。4月份太原的气温达到20℃，迎泽大桥和长风桥的水温为15℃，而胜利桥水温为16℃。学生认为影响水温的因素除了气温、日照时间和流向以外，还受工厂废水的影响，胜利桥附近有太原钢铁集团，工厂中排放的废水对水温有直接加热作用。

所测水体的颜色如表2所示，胜利桥和长风桥的水体颜色偏黄色，学生认为受水生植物影响；而迎泽大桥的水体颜色为无色，学生猜测是由于水体的自净作用。学生通过查询相关资料以及访问附近居民，认为胜利桥和长风桥水体所产生的异味以及水体的浑浊度主要来自两个方面：富营养化导致的藻菌代谢物和生产、生活所排放的废水。

（2）室内检测。每组学生将所采集的水样立即带回实验室并贴好标签（SL、YZ和CF），在实验室内主要对所采水样的pH值、溶解氧、总氮量和硫酸盐的检测。取少量水样放入试管中，将玻璃棒擦拭干净，用玻璃棒蘸取水样滴到pH试纸上，通过与比色卡对比进行测定水体的酸碱性；学生利用溶解氧仪对水样中的溶解氧进行测量；总氮量是指水体中各种形态有机和无机氮的总称，是水质富营养化的重要指标之一，利用气相分子吸收光谱仪对水样立即进行测量；学生通过量取相同体积水样于试管中加入相同体积的氯化钡溶液，震荡后加入稀盐酸溶液，观察沉淀状况检测硫酸盐的含量。实验室检测结果如表3所示。

表3 实验室检测结果

水体中的pH值与水温有直接关系，水温越高，pH值越大。而室外对3个采样点水温的测量，胜利桥水温偏高。这一相互矛盾的结果让学生产生了兴趣，通过查阅资料学生认为水生植物和工农业所排放的废水对酸碱度也有一定影响。对水体pH值的测量不仅能够培养学生动手动脑能力和看待问题的综合思维，还能培养学生严谨求学的科学精神和坚持真理的科学态度。

学生在教师的指引下利用化学仪器测量水体中的溶解氧和总氮的含量，反应水体的自净能力和受污染程度。天然水体中，溶解氧的补充速度越快说明水体的自净能力越强，总氮量越大说明水体受污染程度越大。根据《地表水环境质量标准》中溶解氧的含量标准，表明采样地中的水体都已符合Ⅰ类水标准；根据总氮量的标准，迎泽大桥和长风桥的水体达到Ⅲ类水标准，而胜利桥的水体受污染严重，仅达到Ⅳ类水标准，学生猜测附近农田中氮肥的大量使用以及生活污水的排放，对胜利桥的水污染产生影响。学生通过化学知识，对水样中的硫酸盐进行检测，实验结果表明胜利桥水体中含有硫酸盐，迎泽大桥和长风桥水体中硫酸盐含量较少，认为胜利桥产生这样的结果同样是由于工农业含硫酸盐废水的大量排放。

3.污染源探究

从水质整体检测结果看出：胜利桥水污染严重，长风桥次之，迎泽大桥水质最好。根据对各采水点的水样数据分析得出同一河流不同河段产生不同水质状况这一现象的主要原因是人为因素。

结合所学知识并通过对采样点沿线居民访问，了解到近五年汾河水质变化状况、生活用水以及生产废水排放问题；通过对附近大型的工厂、集团和农田实地参观，了解工厂废水排放情况，农业生产肥料使用情况以及废水的排放问题；利用百度地图统计采样点5千米范围内餐厅的数目，并随机选择10家餐厅进行走访，了解餐厅使用洗涤剂的含量以及含磷洗涤剂废水排放问题。通过实际调查验证学生在实验中的猜想，同时有利于培养学生交流表达和小组合作的能力。

4.水资源保护

水资源的保护使水资源系统维持在一个良性循环的状态，以达到水资源的持续利用。学生对汾河太原段的保护进行研讨，认为在法律方面应加强法律建设，建立健全水资源保护制度；政府加强对受污染区域治理，提高河流的自净能力，调整产业结构对产生污染的产业进行限时升级改造，建设城市污水处理厂；工农业和服务业应加大使用清洁原料，所产生的废水经处理达标后再排放；科技方面应加强污水处理技术的开发，对不同类型的废水进行专业处理，达到排放标准再排放；学校应加大水资源保护的宣传活动，增强人类水资源保护的意识。

三、实践教学评价

《普通高中地理课程标准（2017年版）》建议将过程性评价与终结性评价相结合，用评价来指引学生在地理学习中认知、思考和行动。水污染问题实践教学评价分为自评、组评、教师评价、成果展示四个部分。在实践教学中，建立学生个人成长档案袋，对学生进行全面、完整、真实的记录（表4）。

通过水污染问题的实践教学，学生能够运用简易的方式检测水质，并结合实验数据分析产生水污染的原因以及提出保护措施。实践教学培养学生的地理实践力，能够激发学生用已有的地理知识和技能，去感悟、分析和探索水污染产生的原因，并寻求解决身边地理问题的方法，同时也增强学生保护水资源的意识。通过学习和实践，锻炼学生的动手能力和动脑能力，培养学生实事求是的科学品质。地理实践教学更加突出地理实践性。实践教学是培养学生核心素养的重要载体，在现实生活中学习对生活有用的地理，学习对未来发展有用的地理。

表4 成长档案表