■绍兴文理学院教师教育学院 陈奕可
家庭实验室全国学校联盟 陈 耀
历史古迹和自然景观是人类文明的亲历见证,由联合国教科文组织世界遗产委员会认证的世界遗产包括世界文化遗产、世界自然遗产、世界文化与自然双重遗产三类。国际灌溉排水委员会(ICID)主持评选的保护项目叫做世界灌溉工程遗产,着眼于挖掘和宣传灌溉工程发展史及其对文明的影响的项目。
在我们生活的周围,这样的文化遗产经常会遇见,但是有的去过了,却不会留下什么深刻印象。通济堰就是这样一个容易被世人遗忘的地方。
通济堰,是我们温州的母亲河——瓯江上游的支流松阴溪上的一个重要水利工程,具体地址位于浙江省丽水市莲都区碧湖镇堰头村边上,建于南朝萧梁天监四年(公元505 年),距今已有1500 年历史,是浙江省最古老的大型水利工程。2014 年,通济堰与乐山东风堰、莆田木兰陂、新化紫鹊界梯田一起成功入选世界灌溉工程遗产名录。
在古代水利工程中,“堰”是常见的一种,比如著名的“都江堰”,按照字典解释——“堰”指较低的挡水构筑物,作用是提高上游水位,便利灌溉和航运。
我国是农业大国,灌溉对农业来讲是头等大事。古代遗留的灌溉工程是古人伟大智慧的结晶,应当要让孩子们去传承和发展。
我们第一次来到通济堰就被这座伟大的工程迷住了,弄了台迷你无人机想拍个全景,结果无人机挂树上了,想找个人帮忙取下来,却发现周围没有一个人,很显然游客们对这个伟大的水利遗址兴趣不大。但是,这也让我们增加了开发通济堰课程的决心,我们发誓一定要让更多的人能够关注这个工程,期待孩子们不仅仅是为了看风景而来到这里。
刚开始的时候,我们对通济堰了解程度不是很深,主要是通过资料和文献查阅了相关信息,装订了文本资料。为了试试效果,叫了几个家长义工带着他们自家的孩子一起自驾前往通济堰。
来到通济堰时,临近中午,瓯江的支流松阴溪水流不是很大,景色虽然挺美,但是这种由滩林和溪水组成的景色在瓯江沿岸一带还是比比皆是的,主要是水中多了一条拱形大坝,站在地面还不容易看见大坝的拱形姿态,只有无人机从空中航拍才能看见全貌。
孩子们有序地坐在通济堰边的石头凳子上,拿出资料,开始对照着远处的大坝进行资料检索,并做好记录。
孩子们很认真地进行着自己的工作。在后面的汇报中,他们介绍了以下几组资料:
大坝选址很科学,在碧湖平原海拔最高处(堰头村海拔73 米)。古人因势利导在此筑坝拦水入渠,可使渠水由高向低自流灌溉整个平原。
这是世界上最早的拱形坝体。对现代人来说,这是个普通的常识,但对1500 年前的古代人来说,却是一个了不起的发明创造。通济堰比西班牙人建于16 世纪的爱尔其拱坝和意大利人建于1612 年的邦达尔多拱坝要早1000 多年。
采用了铁水灌缝和松木填基技术。此两项特创的筑坝技术,是大坝千年永固的重要原因之一。
首创了水上立交桥……
孩子们精彩的发言,引起了周围一些游客的好奇,他们纷纷来听孩子们的演讲,并给孩子们热烈鼓掌。
但是,作为以科学探索见长的团队,我们认为我们设计的活动内容还仅仅停留于表面,只能说比旅行社的导游解说进步了一些。
我们团队认为,目前最少存在几个大的问题:第一,缺乏全局观。瓯江是浙江南部很重要的水系,这里曾经诞生了历史上著名的好川文化。孩子们从瓯江下游来到这里,对瓯江沿线的地理和历史缺乏深度了解,需要加强。第二,缺乏横向和纵向比较。通济堰与其他灌溉遗产比较,有哪些相同点和不同点?建通济堰的那段时期,有哪些著名的历史人物和历史事件?第三,就是拱形结构和铁水灌缝技术有哪些技术细节,应该给孩子们设计怎样的沉浸式探索课程?
总之,尽管家长义工们很认可我们的课程,但我们对这次的活动,还是不满意的。
经过几场研讨活动,我们大致确定了几个课程板块:
瓯江溯源:从瓯江入海口,每隔20公里采集一次水样,一直到通济堰所在的位置,测试水质变化。
历史溯源:公元505 年,那个时期国内外灌溉方面的科技成就和历史概况,这部分内容在出发前完成。
实地科考:科考通济堰——拱形大坝、通济闸、石函(水上立交桥)、渠道等部件结构,并绘制地图。
探索课程:测量水流量、探索水上立交桥结构原理、探索拱形大坝的建造与抵抗洪水的能力。
准备工作进行了足足一个月,包括准备物料和科学仪器,还规划了现场实验室的搭建问题。
在正式活动开始的前一天,我们团队带着孩子们来到瓯江入海口,实地观察这里的水面特点。孩子们发现水是黄颜色的,团队老师用一个水桶绑在绳子上丢进水中,采集了瓯江水,初步检测发现水中含有很多的泥沙,经测试,水体中含盐量约3%左右。
大家按照20 公里一个位置,测试了两个点,发现越往上游,水体中含沙量和含盐量都在逐步减少。通过这样的一个小小课程设计,孩子们就明白了瓯江的大致流向和沿途经过的地方。大家还走访了瓯江的几条支流(比较有名的一条支流叫做楠溪江),建立起了支流和干流的概念。孩子们也明白了松阴溪就是瓯江的一条支流。
第二天出发的路上,也按照每20 公里左右停下来采集一次水样,进行测试和观察。等到达通济堰的时候,大家发现这里的水体清澈、不含盐分,属于淡水了。这种体验非常重要,对于今后认知长江、黄河等河流,也具有奠定基础的作用。
到达现场之后,后勤组义工们在通济堰的拱形大坝前方的岸边搭建起了一个临时的实验室,有桌子、小黑板,还有实验器材。
团队老师带着孩子们走访引水水渠、石函道等,用卷尺测量水渠的宽度、石块的尺寸等,还画这些部件的结构图。
我们发现,这次的活动显得比较专业,查阅资料的时间不多,更多的是安排互动体验的机会。
石函是本次活动的重点。我们在石函的附近,用小木板和橡皮泥组装了石函的立体模型,再引水流过,用现场模拟实验演示石函的原理。这种感觉跟旅行社的玩法完全不同。
回到通济堰拱形大坝前,孩子们被义工们搭建的移动实验室给惊艳到了,大家端坐在实验室中,特别有感觉。团队老师给孩子们提供了大坝航拍照片,让孩子们从空中和地面比较拱形大坝的特点,通过不同视角的比较,孩子们被这个伟大的工程深深震撼了。这就是课程设计的力量。
本次课程最精彩的活动,就是模拟制造通济堰。每个小组分到了一块1 平方米的KT 板,要求放在地面上用小石头搭建出拱形的大坝。由家长义工组成的公共小组则搭建“直线形大坝”,作为对照组。实验结束,组织各个小组用水进行冲击实验。这个过程非常好玩,大家发现,对照组“直线形大坝”承受水流冲击能力较差,而“拱形大坝”在同等条件下,会比较坚固。但是,大家发现了一个共同的问题——石头之间是无法粘合的,不够坚固,被水一冲,有些石头就会被冲走。大家就开始讨论如何粘合石块的问题,有的说用水泥(被否定,古代没水泥),有的说用橡皮泥(古代没橡皮泥),有的说用胶水(古代应该也没有胶水)……大家分析,无论用哪种粘合石块的方法,在水流的冲刷下都是不牢固的。之后,团队老师给孩子们提供了铁水浇缝的照片。因为现场无法进行这种高难度危险实验,大家就在对照图文资料中进行讨论。孩子们对古人的铁水浇缝技术赞叹不已。最后,团队老师宣布眼前的通济堰大坝就是用铁水浇缝的方法实现石块粘合的,孩子们顿时对老祖先的智慧崇拜起来,在他们眼里,眼前的通济堰也不再是一座普通的水坝了。
这条拱形大坝,在今天的技术条件下,施工是很容易的,但是放在1500 年前,那是怎样的一种智慧?
当离开通济堰的时候,孩子们是依依不舍的,眼神里充满着膜拜,跟第一次过来参与的孩子相比,完全不是一种境界。
我们相信,这就是精心设计课程的结果。
通济堰课程,我们是还要继续进行设计的。在我们周围,还有多少伟大的文化遗产没有得到应有的重视和尊重呢?
比如位于浙江诸暨的世界灌溉工程遗产——“桔槔井灌工程”,我的朋友参观后,发来一句话:“方圆三公里只找到一口井,这个村子根本不适合参观……”
看来,世界遗产课程,要加紧研发了……