只有我和你……还有河流旁边的整个社区

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  科学俱乐部在教授当地环境知识的同时,向学生逐渐灌输对于科学的正面观点。
  由于担心学生们经历“暑期学习退步”(SummerLearning Loss,指在暑假期间学生在学习能力和知识等方面的退步——译者注),使得即将到来的几个月的暑期变得苦乐参半。尽管你可能无法保证学生们仍然记得你在科学课程里教授的各种细节,但是你可以立即采取措施让学生们在假期里也能开动脑筋进行科学探究。历时1年的科学俱乐部能够播下让孩子们对周围环境的着迷的种子,在学校生活最后一天的结束铃声敲响以后很久,仍然继续培养他们向年轻科学家方向发展。这一努力体现了新的《科学教育框架》(AFramework for science Education)所强调的方法,即“吸引学生们对世界的好奇心,激发他们终生学习科学的渴望。”(NRC,2011,D32)
  成立一个科学俱乐部
  由于我们所处的中西部小镇遭受0度以下的低温,在经历了20天的室内休息之后,我的几个5年级学生有些受够了。有一天,几个5年级学生主动提出放弃在教室里继续休息,帮助我为即将到来的教学单元寻找一些基于本地的环境科学活动。毫无疑问,这种事情很少发生,所以在震惊之余,我很快就答应了他们。
  学生们在网上搜索资料的时候,偶然发现了一些引起他们注意的环保活动,但是这些活动更适合低年级的学生。学生们坚持认为我们应该试试这些活动,所以我们决定组建一个初级科学俱乐部,首先是举办一个适合低年级学生的活动,教他们了解自己生活的环境。就这样我们开始了科学俱乐部之旅,并与我们的社区建立了联系。表1是我关干如何建立一个科学俱乐部的一些建议。
  这个科学俱乐部可以说是一个机遇,它能够让学生投入到科学学习中,同时让他们了解当地环境,并与社区建立联系。这个项目是在基于地方的教育(place—based education,Sobel,2002)的指导方针下精心设计的,专注于研究学生们生活于其中的当地环境。基于地方的教育并不是要刻意找出社区的“问题”,而是要探索当地的地方特点和维持它的要素。这一教育理念鼓励学生与父母、专家们一起在社区内协同合作进行活动,学生们在被称之为“家”的生机勃勃的实体中是主动参与者,而不是被动的旁观者(Sobel,2002)。
  社区合作
  科学俱乐部通常在课前或课间举行会议。在学年中,我们也会每个月在自然中心上一次微型课,然后是在暑期碰面。越来越多的学生加入到俱乐部中,就连家长们也会因为要提早送学生到学校来参加会议而参与到其中。有些家长甚至自愿留在会议中提供帮助。最初,活动用品和其他资源都不是现成的,因此学生们决定联系我们当地的自然环境保护中心来进行第一次活动。自然环境保护中心距离我们学校大概6英里,致力于通过教育和联系社区来促进环境保护和管理工作。中心有几个环保项目,其中包括延伸到学校的项目。学生们请求中心帮助调研当地流域,这之后就形成了一次对该中心的课外访问活动,在那里,学生学习有关当地流域和水源中的大型无脊椎动物、鸟类以及其他野生动植物的知识。
  这次活动的参与者对我们的小团队印象深刻:60个1—5年级的学生和他们的家长——对于我们这样的低预算活动来说还算不错。也许我应该澄清一下,我们是“无预算”的活动,仅仅依靠来自家长的少最捐赠和我们自己的想象力。我们当地县级农业推广机构的土壤和水资源部门后来也提供了一些资源,并在会议上帮助解答学生的问题。在第一次活动成功举办之后,自然环境保护中心建议我们暑期在他们的总部作一个河流研究,因此我们就把这项研究安排在了8月初。与此同时,学生们继续进行每周一次的课前和课间会议来研究学校的集水区。
  流域调查
  这项调查研究不仅仅局限在科学俱乐部内。在课堂上,我所有5年级的学生通过网络研究和教室活动来研究健康的河流的特征,如在水资源项目(ProiectWet)中研究大型无脊椎动物的伤残等(见“网络资源”)。在这个活动当中,学生们通过扮演不同的大型无脊椎动物来了解应激源(即引起刺激的因素译者注)如何决定了河流的承载能力。他们也了解到不同的生物体对应激源的反应不同,因此一个溪流里的生物多样性能够告诉我们这个生态系统的健康壮况。
  科学俱乐部的学生们则通过访问“叶包网络”这个网站来扩展课堂所学,他们从网站上获得更多的大型无脊椎动物的索引,并把这些索引打印出求做成卡片为他们的暑期旅行作准备(见“网络资源”)。学生们制作了一个简单的幻灯片演示文稿,说明什么是大型无脊椎动物,它们在河流生态系统中的结构和功能,还有污染和生物多样性之间的关系。这种俱乐部的学生对同伴们所作的报告是对他们学习的真实评测,也是野外考察的准备工作。
  在8月份,25名学生——一个由即将升入5年级和6年级的学生、家长和老师组成的团队——相会在自然环境保护中心,开始了这一活动,而它也最终成为令人兴奋的社区扩展活动。我们学校中间有条河流穿过,因此学生们对学习怎样进行一项河流研究感到兴奋。要注意在网上查找安全提示,而且要时刻遵循学校或学区关于野外考察的指导规定。我收集了每个学生的许可单,包括一份安全协议和过敏史信息。在河流旁,每个小组由一名成年人带领,并负责监护和确保孩子们的安全。学生和志愿者都穿着防护装备(高筒靴、雨靴或者防滑鞋)而且只进入河流的浅水区域。
  自然环境保护中心根据水深(不超过膝盖)、水流和可供学生休息和放置设备的可用河岸的大小,选定了我们可以进入的一些安全区域。
  经过短暂的徒步旅行到达河流后,中心的博物学家向学生们展示了一些将要进行的测试:pH值、溶解氧、硬度、硝酸盐含量、磷酸盐含量以及大型无脊椎动物的生物指数。学生按照他们将开展的测试项目被分成不同的小组。学生和家长轮流交换小组直到每个人都参与了全部的测试项目。博物学家在小组之间巡视,和我们讨论数据并且检查我们的进度。
  整个河流充满了兴奋。当河流里的景象展现在我们面前时,学生们有的震惊有的错愕。虽然有些学生一开始不愿意触摸他们发现的物种,直到他们的同伴们这样做了或者博物学家亲手把这些大型无脊椎动物放在他们手上,但是每个人都毫不犹豫地踏进小河参与活动。有个小女孩发现一个石蚕蛾蛹粘在一块岩石上,她非常高兴。作为一个教师很难在学生们大声叫着需要我关注的所有地点都出现,“Hauenstein老师,快来!”或是“到这儿来,看我发现了什么!”或是“酷!但它是什么?”和“这是什么?”正如那位博物学家和我在之后的谈话中提到的一样,“他们仔细观察着一切,每块岩石下面都有惊喜,没有人抱怨说无聊。”看着他们观察事物和提出问题的投入程度,我真的很高兴。   有些水的测试需要进行多次才能得到确定的结果,最后我们发现这条河流的pH值合格,磷酸盐和硝酸盐含量都很低,这是一个好消息。我们向学生强调需要进行多次测试以降低误差。我们关于大型无脊椎动物种群的生物指数显示这条河流物种丰富。
  当学生们回到自然环境保护中心室内,博物学家询问了他们对这些发现的重要性的认识,接着解释了非点源污染,如化肥流失污染、小溪里的家畜以及污水系统通常导致农村河流中出现污染物的现象。学生们和大人们都很惊讶农村的河流竟然也有可能和城市的河流一样污染严重。博物学家进一步解释,有时候污染是看不到的,这也是他们做那些测试的原因。为此学生们决定通过组织一次对自己学校河流的研究来应用他们从博物学家那里所学到的知识。调查我们学校的河流
  到了开学的时候,在科学课生物多样性单元的学习中,暑期在自然环境保护中心参与水资源研究的同学与他们5年级的同学们分享了收集的数据,这是科学俱乐部和常规学校课程间很好的结合。劳动节过后不久,科学俱乐部成员在放学后集结,利用从自然环境保护中心的博物学家那里借来的河流测试工具箱,在校园里进行了一次河流调研,并且遵守和以前一样的安全措施。
  对学校河流进行调查的结果并没有在自然中心获得的结果乐观。学生们利用“叶包网络”网站(见“网络资源”)提供的信息调查了集水区盆地周围区域,得出了如下结论:农场、企业、家庭都直接与河流相邻,中间没有保护河流的缓冲带。而且,他们也注意到河里散落着垃圾和废弃物。学生和家长们把能够安全清理的垃圾都清理掉了。
  在自然环境保护中心博物学家的帮助下,我们撰写了一份报告寄给了本地土壤和水资源保护管理部门。这份报告包含了学校河流的pH值、溶解氧、硬度、磷酸盐、硝酸盐和大型无脊椎动物生物指数等数据。我是从该部门寄给老师的信件中了解到这一机构相关信息的。教师可以在自己所在地区寻找相似的机构,能够提供资源,同时也是能让学生们向其递交研究结果的听众。通过使用报告中的数据(水的pH值、溶解氧、生物指数等),学生们制作了一份幻灯片演示文稿,在科学课上和同学们一起分享成果。同时,他们也向自然中心的博物学家报告了自己的发现。
  叶包(Leaf Pack)研究
  在河流水质健康安全的主题中,学生们对大型无脊椎动物特别感兴趣。因此,在暑期访问自然环境保护中心之后,博物学家建议他们在9月份再回到那里,在河流的3个不同位置放置叶包。叶包就是把收集到的干燥落叶放在网袋中,放到河流的特定位置来复制河流里自然的叶包形成过程。使用叶包的目的是为大型无脊椎动物提供容易找到的群聚环境。这些生物因为以树叶为食而被吸引过来。通过研究这些叶包,学生们可以发现生活在河流里的各种类型的生物。收集这些叶包之后,学生们编制了一个大型无脊椎动物生物指数,可以让他们通过比较不同的河流来确定某一条河流是否适合生物生存。
  暑假结束返回学校不久,学生们都准备了他们的叶包(简单地用包柑橘的网袋制作而成)或者在网上低价购买了一些。可以上网找到制作叶包的步骤。
  9月末一个周六的下午,我们回到了自然中心并与博物学家碰面。我们小组拖着叶包徒步走到河流边,把叶包放在3个已经被博物学家作了标记的地点。
  学生们把填满落叶的叶包悬挂在河流中,希望以此吸引大量的水生昆虫。在其中一个区域,学生用他们在一个附近的旧果园找到的苹果树叶来填充叶包;在其他的区域,学生们用本地的梧桐树叶和枫树叶来塞满叶包。学生们提出假设:如果沿着这条树林小溪放置的叶包被各种各样的大型无脊椎动物填满,这表明河流是健康的,也就验证了我们夏天采集到的数据。此外,学生和家长也讨论了采用本地物种(梧桐)和外来物种(苹果)是否会对大型无脊椎动物的种群产生影响。学生们辨认他们放在叶包里的树叶,并预测哪种树叶会吸引最多的大型无脊椎动物。我们会在2~3周后回来查看结果。
  当我们回到自然环境保护中心的时候,发现了前两个装满了当地树叶的叶包里面都是各种各样的大型无脊椎动物。学生们根据生物指数将这些生物的种类、数量一一记录下来(见“网络资源”),随后上传到“叶包网络”网站。我们发现在本地树叶叶包中的大型无脊椎动物的种群数量差别不大。这些无脊椎动物吃掉了大量的树叶。但是令我们失望的是,装满苹果树叶的叶包不见了,所以学生们无法获得这部分数据。我们决定明年再来,并且几个学生说,科学家们并不能在所从事的每个研究中都达到他们的目标——这对一个一年前甚至无法理解科学的重要性的学生来讲是一个了不起的见解。
  全年的发现
  这项在8年前由一群5年级学生催生的合作还在不断成长,并且这种合作有益于学生、他们生活的社区以及我们合作的当地自然资源保护中心。时间是最大的投入,但很重要,因为这是我们自己的社区和环境。去年,洪水泛滥影响了很多学生,因此我们决定针对这个问题进行探索。农业、住房甚至公路使我们的环境中缺乏自然形成的排水区,比如春季池塘,这使洪水泛滥成为常见问题。一个春天自然形成的小池塘就是一个临时的湿地,一个低维护成本的户外教室——如果规划合理的话,将是非常划算的,只需很少的维护。科学俱乐部的新项目主要集中在创建春季池塘,并且对在这种本地曾有过的特殊环境下植物和动物物种的发展进行监测。
  总结经验
  与当地的自然资源保护中心或机构建立合作伙伴关系可以为教师们提供进行环境问题研究所需的专业知识和材料。如果没有自然资源保护中心的协作,我们的这项工作也不可能开展。
  科学俱乐部创建的目的是为了鼓励学生投入对当地环境的研究,从而改善他们对科学的态度。由于俱乐部是一个课外活动,所以没有进行正规的评估。但是,非正规数据(给教师的报告)显示学生和家长们都是带着对科学的积极态度离开这个项目的。此外,参加俱乐部活动的学生能够向没有参加活动的伙伴展示他们的发现。这些展示报告都是他们学习的真实评价。通过回答教师和博物学家的提问,也显示出学生们获得了一些过程技能,如控制变量、基于证据得出结论等。
  纵观整个体验活动,学生们的常见反应是他们像真正的科学家一样,分享搜集的数据,与同伴和不同的机构交流他们的结果。学生觉得他们在科学方面的工作具有某种目的。随着他们逐渐意识到科学能够解释他们周围正在发生的事情,一些对科学缺乏热情的学生和家长开始逐渐喜欢上科学。
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