唯有理解，才能关心；
唯有关心，才能帮助；
唯有帮助，才能都被拯救。
——［英］珍妮·古道尔
西南大学附属中学校（以下简称“西大附中”）坐落于缙云山麓、嘉陵江畔。自20世纪80年代开始，学校师生就开始围绕水科技开展综合实践活动，至今已近40年，逐渐形成了富有特色的附中模式，如图4-1所示。该模式包含支撑、驱动、实践和评价四个子系统，互相联系，缺一不可。支撑系统以国家目标和课程标准为指导，结合学校理念和社会资源搭建平台，以师资团队和学生小组为教育对象。驱动系统由课程、项目和竞争三个方面构成，面向的群体由大到小：课程驱动面向全体学生，注重科学知识的传授和观念的培养；项目驱动在课程驱动的基础上，围绕一定的问题开展探究活动；竞争驱动则是通过参赛、展示等途径促进学习研究的深入和成果的分享。实践系统与驱动系统相辅相成，有较好的对应。评价系统以中国学生发展核心素养为目标，强调学生的文化基础、社会参与和自主发展，发挥立德树人的教育功能。
图4-1 西大附中水科技教育实践模式
同学们通过实地调查和实验探究，用自己的实际行动保护了周边的环境。例如，从1997年重庆直辖之初，西大附中学生对母亲河璧北河开展了水质监测及污染情况调查。2001年，西大附中学生在多方呼吁未果的情况下，就璧北河污染情况致信时任国务院总理朱镕基，西大附中学生因此而获得了区政府的“特别授权”，开始了对璧北河水质的监测、保护工作，当年污染大户宏大造纸厂第三分厂被勒令停产43天，并修建污水处理系统。2010年，北碚境内最大的污染源——宏大造纸厂被责令停产。在十几年的坚守和博弈中，一届又一届的学生们和排污企业斗智斗勇，西大附中学生也因此获得了对璧北河的“永久监护权”。
研究案例一：以童心品自然之美凭好奇探万物之理
作者：赵 维 赵英豪
“自然是什么？”“自然笔记记什么？”多数人会回答“自然就是动植物”“自然笔记就是画动植物”。而我认为自然应是地球上的一切自然环境，学术化地表述为：自然囊括大气圈、生物圈、水圈、岩石圈、土壤圈这五大圈层。所以，自然笔记选材不仅仅局限于动植物，应该涵盖更广阔的天地万物。我们应如何去欣赏这自然之美呢？我的回答是：以童心品自然之美，凭好奇探万物之理。
2016年9月，我进入西大附中学习的第一个月，第一幅自然笔记作品诞生，它源于一次课堂作业。这是一次研究性学习，老师布置了一项有关自然笔记的作业，她说作业完成优秀的同学会获得一张市级证书（即自然笔记大赛获奖证书）。这是我第一次听到“自然笔记”这个名词。那个周末，我回家就把这项作业完成了。当时，有一只竹笋虫飞到了我脸上，我对它的了解其实很少，不查工具书的话，仅知道它是我们夏天用来当“自动风扇”的小虫虫，于是草草地完成了“作业”。当时，我对这个比赛没什么较深的感触，认为参加完就罢了。后来，这幅作品获得了2017年自然笔记大赛的优秀奖。
2017年5月13日14：40左右，第二幅自然笔记作品素材出现，它源于一次科学考察。其实，我当时并没有想过用这个素材参加比赛，只是出于对素材中的小动物的好奇与怜悯罢了。这一天，我和雏鹰计划项目组成员正在北碚马鞍溪开展水环境保护考察活动。在考察途中，我意外地发现空旷地面上有许多黑黄相间的小毛虫，仅有一只还存活着，其余的小毛虫都被晒死了。看到这一幕，我想到的是救小毛虫。于是，我便用瓶子装下小毛虫，带回家喂养。这一养就是25天，连我自己都感到惊讶。其间，它带给我了两个惊喜，一是吐丝，二是蜕皮。在这25天里，我每天给它拍照片，一共拍了120多张照片和2个小视频。现在回看这些影像，我觉得每一张照片、每一个视频对于我来说都意义非凡。小毛虫让我领略到了课本上不能展现出来的“化茧成蛾”的动态过程。我非常幸运能与小毛虫有这25天的和谐共处！
2017年7月30日晚，正值暑假期间，第三幅自然笔记作品素材出现，它源于一次家庭散步。这天晚饭后，我与弟弟两人在桃源公园散步，边走边聊着各种有趣的事。当我们经过一个池塘时，弟弟突然叫住我：“姐姐，看——”我当时还以为是什么可怕的东西呢，定睛一看原来是一只癞蛤蟆。弟弟在那儿挑逗那只蟾蜍，我在旁边看着。那只蟾蜍很有趣，轰它，它不跑；戳它，它也不跑。我就很好奇，心想：“这是什么物种？怎么这么倔强呢？”于是，我便将它的照片发给了学校的两栖爬行动物研究专家罗键老师。结果让我大吃一惊：这家伙居然是个市级物种新纪录！这个消息给了我们姐弟俩极大的鼓舞。从那天起，我们坚持持续观察当地的蟾蜍近一个月，采集到3只标本，并进行了DNA鉴定，证实了罗老师的判断。我们将此次的散步经历以自然笔记的形式记录了下来，还获得了本年度自然笔记大赛的特等奖，上面提到的小毛虫自然笔记作品获得了一等奖。
在我看来，是否获奖并不重要，重要的是能否做到秉持着一颗童心与自然交流。此次自然笔记大赛的获奖，更多的是大赛组委会评委们给予我们这种“以童心品自然之美，凭好奇探万物之理”的行为的一种肯定与赞赏！我们希望，有更多的人都能加入我们，与我们一起去欣赏自然！
图4-2 黑眶蟾蜍新发现（作者：赵维赵英豪，指导教师：罗键李九彬）
研究案例二：浅析河长制背景下城区河流生态环境现状——以重庆市北碚区马鞍溪湿地为例
作者：赵维 指导教师：李九彬 卞小方
一、引言
党的十八大把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局，首次把“美丽中国”作为生态文明建设的宏伟目标。十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念。2016年12月13日，水利部、环境保护部（现为生态环境部）、国家发展改革委、财政部、国土资源部（现为自然资源部）、住房和城乡建设部、交通运输部、农业部（现为农业农村部）、卫计委（现为国家卫生健康委）、国家林业局（现为国家林业和草原局）等十部委在北京召开视频会议，部署全面推行河长制各项工作，确保到2018年年底前如期完成全面建立河长制的目标任务。强化落实河长制，从突击式治水向制度化治水转变。2017年5月12日，重庆市北碚区政府出台河长制工作方案，推进河长履职和河湖管理常态化，将河长制融入供水安全保障、河道岸线保护、村镇控源截污、面源污染防治、水生态保护管理中，河流生态文明建设取得较好效果。
党的十九大提出，建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计，把坚持人与自然和谐共生作为新时代坚持和发展中国特色社会主义基本方略的重要内容，把建设美丽中国作为全面建成社会主义现代化强国的重大目标之一，把生态文明建设和生态环境保护提升到前所未有的战略高度。习近平总书记指出，“绿水青山就是金山银山”。我们在学校组织的一次春游活动时路过马鞍溪，发现水流有疑似被污染的情况；第二次前往马鞍溪湿地开展重庆市环保志愿者服务活动时，我们发现马鞍溪是政府设立的饮用水源区，从而产生疑问：我们饮用的水真的安全吗？马鞍溪真的是我们所向往的那一片“绿水”吗？
二、研究区概况
图4-3 马鞍溪采样点位置示意图
马鞍溪位于重庆市北碚城区的西北部，为嘉陵江右岸的一级支流，发源于缙云山脉，全长8.13千米，流域面积14.47平方千米，多年平均流量为0.19m3·s-1。11月至次年4月为其枯水期。其所在区域的气候类型属亚热带季风气候，流域内年平均降水量约为1107.1毫米，降水的季节分配不均匀，主要集中于初夏的5月至6月和秋季的9月至10月。其流域西北为缙云山，东南为北碚城区内猪背脊，地貌主要为构造丘陵和河谷地貌，地势西北高，东北低，相对高差约770米。马鞍溪流域内工业主要集中于上游城南新区，受城镇生活污水、工业废水污染严重。
三、研究方法
1.文献研究法
通过中国知网等数字资源平台及图书，获取并阅读环保专著、学术论文等，增加自身的知识广度，充实自身的知识储备，并将其灵活运用于整个研究过程中。
2.田野考察法
采用样线法与样点法相结合的田野考察法。在考察前期（2016年10月至2017年4月）为了解马鞍溪两岸植被分布、土地利用类型及水质污染概况，采用样线法，从龙滩子水库考察到马鞍溪入江口（马鞍溪-文星塆大桥附近），了解马鞍溪流域环境概况，将污染严重河段列为重点考察对象，探究导致其污染的主要因素。在考察中期（2017年5月至7月），采用样点法，重点监测马鞍溪水质恶化与水质良好河段，运用BDS（北斗卫星导航系统）卫星定位技术在马鞍溪确定6个取样点开展水质监测工作，监测完毕后对各项指标进行适当的取舍，保留有效指标。在考察后期（2017年8月至2018年1月），对马鞍溪水质采取保护行动，争当马鞍溪“小河长”，利用假期时间开展巡河、护河活动。近一年半的马鞍溪实地考察，我们的足迹遍及马鞍溪的每个角落。此外，我们还在2017年国庆节放假期间考察了璧山境内的璧南河，四川资阳与重庆大足交界处的河流，还了解了北京等地的河长制实施情况。
3.专家咨询法
在项目研究前期准备、中期考察及数据分析、后期环保行动及资料整理中，我们环保小分队召开了各种专题会议，并向清华大学，武汉大学化学与分子科学学院、遥感信息学院（现为遥感信息工程学院、测绘学院），西南大学，重庆科技学院，加拿大温莎大学等高校的专家、学者，以及北京市育才学校和西大附中的教师寻求建议，确保该项目研究方案具有科学性、可行性、创新性。
4.测量记录法
在考察马鞍溪过程中，利用笔记本电脑和北斗多模接收器确定马鞍溪6个监测点的位置，并记录经纬度、海拔；运用便携式多参数水质分析仪在考察现场检测水中的pH、温度（T）、电导率（EC）、溶解氧（DO）；使用钙检测试剂盒和碱度检测试剂盒现场滴定水中的钙离子、碳酸氢根离子浓度。在西南大学地理科学学院实验室中，利用便携式紫外可见分光光度计检测水样瓶中的氨氮浓度、硫酸根离子浓度、氯离子浓度。在每次马鞍溪考察结束后将实验数据整理为表格，绘图分析。
四、重庆市北碚区马鞍溪水环境现状调查及分析
（一）调查时间
本次调查时间为2016年10月16日到2018年1月30日，环保小分队主要是利用周末、节假日和寒暑假放假时间，在专家、老师的指导下对马鞍溪流域开展了11次考察。
（二）调查结果与分析
为了进一步了解马鞍溪水环境状况，环保小分队主要对监测时间、取样点、经纬度、海拔高度、取样点环境状况、酸碱度、温度、电导率、溶解氧、钙离子、氨氮、硫酸根离子、氯离子、碳酸氢根离子等影响因素进行了仔细的观察、测量与分析，并采访了马鞍溪沿岸居民、钓鱼爱好者、马鞍溪保洁人员、龙滩子水库水质提升项目工程负责人，用笔记、摄影、录音、录像等方式对马鞍溪的水环境治理工作、治理成效、河道保洁、河长制实施等情况做了记录。每次考察完成后，环保小分队及时汇总、整理获取的资料和信息，撰写马鞍溪考察日志，并注重资料的电子化、云共享。
（1）水土流失严重
据考察情况和文献查阅得知，北碚区规划用地沿马鞍溪自西南向东北延伸，呈带状。总体来说，规划区内北高南低，地形起伏较大。区内最高海拔为252米，最低海拔为175米，相对高差77米。在规划区的西南部，植被由多种落叶阔叶树种组成，郁闭度较大，面积约占规划面积的48.7%。主要包括以下乡土树种：构树、盐肤木、刺桐、乌桕、复羽叶栾树、无患子、香樟、桉树、慈竹、硬头黄竹等。规划区的西北部，多为岩石裸露的山体，植物主要有当地乡土灌丛，也有少量的乔木。旱地主要分布于规划区的东南部，多为一些园林苗木和农作物。规划区的溪流边，多为野生杂草。我们考察发现，马鞍溪流域的土地利用类型以水浇地为主，部分流域为林地、园地、草地等，致使马鞍溪流域水土大量流失；一些湿地特色植被（如芦苇）遭到破坏，被周边居民开垦为耕地。除此之外，冬季之时，马鞍溪流域两岸还存在土地裂缝现象。
图4-4 马鞍溪水土流失状况
（2）水体富营养化
周边居民使用各种化学肥料时施肥不当，导致化肥残留跟着雨水流进马鞍溪中，使马鞍溪水富营养化，大量水生植物（如水葫芦、水草）疯长，破坏了该流域的生态系统平衡。
图4-5 马鞍溪的水体富营养化现象
（3）水质污染严重
大量未经处理的生活污水等排进马鞍溪，致使马鞍溪水中的氨氮含量大幅上升。污染源没得到控制，长此以往，马鞍溪水面浮有大量油状物质，水颜色变得暗淡，原本清澈的马鞍溪水变为了黑臭水体。(www.xing528.com)
图4-6 马鞍溪水质污染情况及样品采集
（4）马鞍溪流域岸线被破坏
我们在冬季干涸期发现马鞍溪入江口的河床土地板结开裂，使得河流岸线受损，不美观。
图4-7 马鞍溪岸线破坏情况
（5）存在土层蠕动现象
马鞍溪入江口两岸的芦苇丛被周边居民割去，有很明显的农田开垦迹象，致使两岸植被固土能力大幅下滑，该区域的土层呈鱼鳞片状。
图4-8 马鞍溪沿岸土层蠕动现象
2.马鞍溪水环境微观现状之定量分析
（1）取样点情况简述
MAX-1：马鞍溪与嘉陵江水汇合处，此处水质良好。
MAX-2：文星塆桥下和居民楼下的河段，此处常年受生活废水、白色垃圾污染。
MAX-3：溪韵社区附近，此处水流动性差，大量上游悬浮物质累积。
MAX-4：回车广场，有支流汇入马鞍溪。
MAX-5：云景华庭小区下，此处水面有较多油状物质，多处排污口排污水于此。
MAX-6：龙滩子水库，此处刚好处于水质提升项目工程所在区域，且项目已进入尾期，水质有很大改善。
图4-9 马鞍溪6个监测点的DO、pH变化
图4-10 马鞍溪6个取样点的氨氮浓度空间变化
（2）定量分析
①DO值：如图4-9所示，马鞍溪河流的含氧量在空间分布上呈“V形”变化，其中MAX-3出现最小值，MAX-6出现最大值。这一数据变化证明，未经处理的生活污水排入河流，使得水中氮、磷等元素增加，导致微生物的大量繁殖，好氧细菌增多，氧气减少，厌氧细菌增多；再加上水体流动性差，该区域（MAX-3）水生植物大量繁殖，使得水体富营养化。
②pH：马鞍溪的每个取样点的pH值均在6.80～6.91之间徘徊，与河流标准值相差甚少。
③氨氮浓度：如图4-10所示，马鞍溪6个取样点的氨氮浓度在2017年5月6日和5月13日的差异不大，而在5月30日变化幅度较大，MAX-5处出现最大值。该数据证明MAX-5处的水质确实被生活废水、工业废水等污染，若不及时整治，此处水质很有可能趋向于黑臭化。
（3）考察结论
考察及实验数据表明，政府所划定的饮用水源区内的水是比较安全的，若上游河流不加以整治，我们担心饮用水源区内的水质将会恶化。在实施河长制的背景下，马鞍溪不是我们所向往的那一片“绿水”，沿岸仍有大量未经处理的生活污水等点源污染，这一城区河流的生态环境还有待改善。
五、环保行动
（1）向重庆市人民政府反映马鞍溪的生态环境情况，并得到区政府的反馈，马鞍溪水土流失问题得到解决。
图4-11 政府在马鞍溪沿岸树立的“禁止种菜”的牌子
（2）向全校师生发出争当“小河长”的倡议。
（3）组建“爱水社”，开展马鞍溪水质监测工作。
图4-12 爱水社在马鞍溪开展水质监测
（4）参与马鞍溪各类环保志愿者服务。
（5）通过报刊、自媒体（网络平台）等向公众开展宣传活动。
体验：科技创新促成长
今天我去西南大学地理科学学院，与雏鹰计划课题指导老师进行了交流。
王老师说：“我提出这个课题，最初主要是想让你们研究马鞍溪地表水和地下水的转化及其水质污染原因。但是后来我想了一下，研究地下水对于你们来说可能会很困难，因为里面涉及的专业知识较多，对研究人员的技术要求很高。所以，结合我们现在的情况，就从研究地表水出发，暂不对地下水进行研究。先说说从哪些方面来进行研究：第一，我们需要研究马鞍溪水质在沿途是如何变化的；第二，影响水质的因素有哪些；第三，我们对于水质要有一个判别标准，主要针对水里所含的阴离子（碳酸氢根离子、硫酸根离子、氯离子）和阳离子（铵根离子、钙离子、镁离子），通过测量看它们是否超标。注意，我们所指的离子超标是指对人体有害的离子，其中阴离子对水质影响很大。”
张老师说：“我们对水的测量指标有两类。第一类是指离子检验，主要是刚刚王老师所说的阴离子和阳离子，这些需要我们用实验器材来检测，如滴定，比较麻烦。这些实验对取样要求很高，如所取的水样必须真空，不能混入空气。还有一些取样注意事项，我会在实际操作的时候给大家讲。第二类是电导率和DO（溶解氧含量），这些指标测量较容易，用专门的测量仪器进行现场测定，可以得到相应数据。”
我的感受是：本次交流让我学到了很多专业知识，改变了我对取水样的一些看法。我原以为取水样就只是简简单单地取一点儿水就行，没有多复杂。然而，事实上并不是我所想的那么简单。这里面的技术含量和取样要求蛮高的，通常情况下很难做到。所取样品要求做到真空，这就给取样增加了很大难度。专业人员就是不一样，他们让我的视野又拓宽了一些。还有一点很重要，要多与专业人士交流，这样会让我们对研究有不一样的认识。
（雏鹰计划学员 赵 维）
实践：环境问题大调查
在生活及学习中发现环境问题，合理运用查阅资料、走访、问卷调查、实验探究等多种方式，形成调查方案或撰写论文；或者针对某一环境问题，提出能够号召并带动身边人共同参与的行动方案，作品篇幅不超过2000字。作品以WORD或PDF格式提交，插图和图表下方应附文字说明。
图4-13 笼中鸟与不夜城（作者：张梓桐，指导教师：李九彬）
探究：环境问题大发现
拍摄反映身边环境问题及展示环保行动的照片。作品须使用标题（不超过20字）和简短的文字描述（不超过200字）来阐述照片与环境及可持续发展的联系，或阐述对环境问题的看法及解决之道。照片以jpg格式递交，分辨率为150～300 dpi，文件大小不超过10 M。
立身：我是环保小记者
以环境保护为主题，利用摄像工具记录，并使用视频剪辑软件制作视频短片。作品为纪录片或新闻采访形式，时长不超过3分钟。必须包含标题（不超过20字或100个字符），以MP4格式提交。
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