坦佩雷理工大學(xué)（Tampere University of Technology，簡稱TUT）創(chuàng)建于1965年，是芬蘭最著名的理工大學(xué)，是芬蘭培養(yǎng)創(chuàng)新和科技人才的主要中心之一。其最具實(shí)力的研究領(lǐng)域是信號(hào)處理、逆問題、光電子和生物工程（水處理、微生物）。眾多知名公司如諾基亞、微軟、因特爾、中國華為等都與該大學(xué)保持著密切的技術(shù)合作關(guān)系。

關(guān)于芬蘭國內(nèi)的LUMA中心情況，前文已有相關(guān)介紹[1]，在此主要談?wù)勌古謇桌砉ご髮W(xué)的LUMA中心的情況。這所大學(xué)的LUMA中心有一座高大的專用綜合樓，多個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教室，配備了全套先進(jìn)的硬件活動(dòng)設(shè)備和耗材;擁有一支由實(shí)力教授領(lǐng)銜的高學(xué)歷教科研團(tuán)隊(duì)，總體上年輕、有活力、親和友善。該中心是一個(gè)全國性的科研活動(dòng)中心，既有面向大學(xué)生開設(shè)的課程，也有面向中小學(xué)生的各種課外實(shí)踐活動(dòng)，并對前來參加活動(dòng)的中小學(xué)師生全程免費(fèi)。中心還負(fù)責(zé)對中小學(xué)教師進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，并開展相關(guān)教育教學(xué)科研及參與國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流。中國訪問團(tuán)成員親自體驗(yàn)了LUMA中心的實(shí)踐教學(xué)，本期將介紹其中的水質(zhì)檢驗(yàn)主題活動(dòng)。

一、水質(zhì)檢驗(yàn)主題實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)容與準(zhǔn)備

活動(dòng)的內(nèi)容是采集戶外水體樣本、進(jìn)行水質(zhì)檢測系列實(shí)驗(yàn)、顯微鏡觀察其它生物樣本。LUMA中心教師團(tuán)隊(duì)引領(lǐng)學(xué)員們進(jìn)入一間滿是設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室，組織落座后，介紹當(dāng)天中心參與活動(dòng)的教師團(tuán)隊(duì)以及中心的基本情況，講解活動(dòng)方案，其中包括很多需要?jiǎng)邮謱?shí)踐的內(nèi)容，這也是芬蘭非常普遍的一種教學(xué)模式。學(xué)員在活動(dòng)中可以隨時(shí)向教師提問。教師闡述了大自然對于芬蘭人的重要性，并經(jīng)常帶領(lǐng)學(xué)生在大自然中學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)了活動(dòng)中的安全注意事項(xiàng)，呈現(xiàn)了戶外活動(dòng)需要配備的多種用具，特別講解了戶外昆蟲等活體動(dòng)物樣本采集裝置的正確使用方法（見圖1）。

二、戶外采集樣本

中心教師組織學(xué)員列隊(duì)出發(fā)，沿著大學(xué)內(nèi)幾座樓間的道路，集體步行到三四百米之外的一個(gè)開闊的天然湖邊。教師把學(xué)員們分為若干小組，每個(gè)小組都有中心的教師帶隊(duì)。教師講清要采集的樣本清單，為各組分配一整套采集樣本的用具，提前分別貼好了標(biāo)簽，放在一個(gè)塑料籃子中。約定了返回集合的時(shí)間和地點(diǎn)后，由各組教師帶領(lǐng)學(xué)員們沿著湖邊曲折的小道分區(qū)域開展采集樣本活動(dòng)。

波光粼粼的湖面上，有許多野鴨自由地游弋，幾只白色的水鳥翩翩盤旋。藍(lán)天白云下，環(huán)湖的松柏、白樺等樹木翠綠而高聳的身影倒映在水面上，松鼠在樹枝間敏捷地跳躍，頭朝下地順著樹干迅速躥到地面，觀察著這些不速之客，并始終保持著安全距離。鴿子與人更親近，觸手可及，可以跟它們合影。樹下是錯(cuò)落的灌木、青草、野花，地面上滿是濕滑的苔蘚，耳中可聽到鳥兒悅耳的鳴叫聲。漫步在湖邊的樹林，空氣濕潤清新，使人身心愉悅。與傳統(tǒng)的室內(nèi)上課環(huán)境相比，如此近距離地徜徉在自然環(huán)境中，的確讓人心曠神怡。

芬蘭的幼兒園、中小學(xué)校及大學(xué)都是沒有圍墻的，所以也就沒有大門。出了樓房幾米之外就是完全處于自然狀態(tài)的樹林。操場就在樹木的環(huán)抱中，地面鋪了一層細(xì)沙，沒有常見的塑膠地面，學(xué)生們課余時(shí)間就是這樣零距離地接觸大自然。親近自然、放松身心，是芬蘭基礎(chǔ)教育的特色之一。中小學(xué)教師隨時(shí)可以做出決定，直接帶領(lǐng)學(xué)生們投入大自然的懷抱，在原生態(tài)的樹林中實(shí)施教學(xué)。校長完全尊重教師的自主權(quán)而不作任何干預(yù)，家長們同樣高度信任教師這樣安排的合理性而沒有任何異議。

學(xué)員們在教師的引領(lǐng)下，用備好的繩子將采樣瓶垂入水中，采集了湖水的樣本。為了進(jìn)行區(qū)別比較，還分別采集了湖岸邊淺水區(qū)的水樣和探向湖面棧橋處的深水區(qū)樣本。學(xué)員們還各自發(fā)現(xiàn)并采集了其他多種樣本，如綠色的苔蘚、樹葉、野花、大個(gè)頭的蘑菇傘、枯朽的樹皮、小個(gè)頭的蜘蛛等。各組學(xué)員按照約定的時(shí)間和地點(diǎn)陸續(xù)匯集，互相展示和參觀各自的樣本，興高采烈。

三、水質(zhì)檢測

回到實(shí)驗(yàn)室后，教師按照水質(zhì)檢測項(xiàng)目內(nèi)容的需要把學(xué)員們分為4組，并設(shè)置了4個(gè)平臺(tái)區(qū)域，分別配有不同的專業(yè)水質(zhì)檢測設(shè)備或儀器，由一名教師主持實(shí)施（見圖2）。每個(gè)平臺(tái)的活動(dòng)時(shí)間約15～20分鐘，之后各組依次就近輪換，對4個(gè)平臺(tái)上的不同檢測內(nèi)容進(jìn)行觀察和測試。所使用的水樣來自學(xué)員們親自采集的兩種湖水和中心的飲用水。每個(gè)平臺(tái)都要用3種樣本完成不同的程序，分別從物理、化學(xué)角度進(jìn)行各項(xiàng)性能的檢測，再進(jìn)行比較，以此普及推廣相關(guān)科學(xué)知識(shí)。

1.檢測不同水質(zhì)樣本的渾濁度、色度

渾濁度是用以表示水的清澈或渾濁的程度，是衡量水質(zhì)良好程度的最重要指標(biāo)之一，也是考核水處理設(shè)備凈化效率和評價(jià)水處理技術(shù)狀態(tài)的重要依據(jù)。降低渾濁度意味著減少水體中的有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等微生物含量，不僅可提高消毒殺菌效果，又利于降低鹵化有機(jī)物的生成量。使用濁度測定儀可以在屏幕上呈現(xiàn)出直觀的數(shù)據(jù)。色度是對天然水或處理后的各種水進(jìn)行顏色定量測定時(shí)用到的指標(biāo)。飲用水的色度如大于15度時(shí)多數(shù)人即可察覺，大于30度時(shí)會(huì)引起人的厭惡。學(xué)員們要觀察并檢測樣本的色度，相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)在水質(zhì)色度儀的屏幕上顯示出來。

2.檢測不同水質(zhì)樣本的電導(dǎo)率、電阻值

采用幾節(jié)電池供電就能正常播放音樂的鳴器件，各用一根細(xì)電線連接作為正負(fù)極的金屬棒，插入不同樣本的水杯中，會(huì)使樂音產(chǎn)生或強(qiáng)或弱的起伏變化直至徹底消音，水的導(dǎo)電性能以這種方式直觀地顯示出來。數(shù)據(jù)可以在相關(guān)儀器的顯示屏上以曲線形式呈現(xiàn)。這時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)的渾濁程度不同，其導(dǎo)電性能也不同。水的導(dǎo)電性能與其電阻值的大小有關(guān)，電阻值大則導(dǎo)電性能差，電阻值小則導(dǎo)電性能就好。電阻率與水中的含鹽量、離子濃度、離子所帶電荷數(shù)以及離子運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。因此，水越純，電阻率越大。在三種樣本中，純凈水的電阻最大，湖水電阻較小。

3.檢測不同水質(zhì)樣本的酸堿度、污染指數(shù)

在實(shí)驗(yàn)中，通?？捎脙煞N方法測量水樣的PH值：一是在待測溶液中加入PH指示劑，不同的PH值會(huì)使指示劑產(chǎn)生不同顏色;二是用玻璃棒蘸一點(diǎn)待測溶液放置在PH試紙上，將變化后的試紙顏色與比色卡對照，也可以得到溶液的PH值。水污染指數(shù)是對水體中污染物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和歸納后，以數(shù)值形式綜合反映水體污染程度的指標(biāo)。該指數(shù)主要用于對不同時(shí)間和地點(diǎn)的水污染情況進(jìn)行比較，也可作為水污染分類和定級(jí)的依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，湖的淺水區(qū)和深水區(qū)樣本數(shù)值略有差異。

這次水質(zhì)采集并檢測的實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)，目的在于帶領(lǐng)學(xué)員們根據(jù)分析任務(wù)、分析對象、測定原理、操作方法和具體要求的不同，嘗試運(yùn)用多種分析方法，常見的是化學(xué)分析法和儀器分析法。有了高級(jí)檢驗(yàn)儀器的輔助，相關(guān)數(shù)據(jù)和變化可以更直觀地顯示，不同條件下的變化曲線在坐標(biāo)系中呈現(xiàn)出相應(yīng)的走向。這次實(shí)踐活動(dòng)讓學(xué)員們增加了親近大自然的機(jī)會(huì)，在教師引導(dǎo)下了解了水質(zhì)檢測的科學(xué)知識(shí)，接觸并使用了高端的相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，強(qiáng)化了環(huán)保教育理念。以“千湖之國”著稱于世的芬蘭在環(huán)保方面同樣領(lǐng)先全球，公民普遍表現(xiàn)出來的強(qiáng)烈的環(huán)保意識(shí)，很大程度上歸功于中小學(xué)校長期堅(jiān)持不懈的環(huán)保教育。

中心教師還呈現(xiàn)了專門針對中小學(xué)生系列環(huán)保教育而設(shè)計(jì)制作的知識(shí)卡片。與撲克牌差不多大小，一面印有作為主題系列的某類生物的一個(gè)代表對象的圖片和名稱，一面印有與此種生物本身相對應(yīng)的知識(shí)性簡要介紹。教師會(huì)選擇一組主題卡片（通常不過五六張）無序地?cái)[在桌面上，要求學(xué)生完成相應(yīng)的任務(wù)，如按照某種標(biāo)準(zhǔn)（時(shí)間、空間、路線等）為它們排序，挑出在某分類標(biāo)準(zhǔn)下與眾不同的某一差異個(gè)體等。如果學(xué)生不理解，教師會(huì)翻過卡片來讓學(xué)生看對應(yīng)的內(nèi)容;如果還有疑問，師生可以繼續(xù)探討交流。這些卡片式教具會(huì)根據(jù)學(xué)生年級(jí)體現(xiàn)出深淺梯度的差別，使用起來簡便易行，也不占用太多時(shí)間，又有一定的智力搶答風(fēng)格，很受學(xué)生很喜歡。

各組教師在帶領(lǐng)學(xué)員們分組進(jìn)行水樣檢測的同時(shí)，另外幾位教師精選了學(xué)員們的水樣進(jìn)行挑選并加工，為下一個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備（見圖3）。

四、用顯微鏡觀察樣本

最后環(huán)節(jié)是用顯微鏡觀察樣本。有別于傳統(tǒng)的目式生物顯微鏡，中心的設(shè)備儀器稱為放大鏡可能更合適：筆記本電腦式的外觀，鼠標(biāo)被一個(gè)圓探頭取代。把探頭貼近觀察目標(biāo)，被放大后的物體細(xì)節(jié)就直接呈現(xiàn)在屏幕上，探頭的旋轉(zhuǎn)按鈕用來調(diào)節(jié)畫面的放大倍數(shù)。如果想對屏幕畫面進(jìn)行截圖保存，只需通過探頭上的一個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)。這種儀器的操作比目式生物顯微鏡更簡便。教師利用講臺(tái)上的儀器對樣本進(jìn)行放大并投放在幕布上，于是大家清晰地看到了小蜘蛛腿上的絨毛，看到了腐爛樹皮里的微小寄生蟲慵懶地蠕動(dòng)……此后，學(xué)員們自由操作，觀察自己采集的樣本，或把探頭貼在衣服、頭發(fā)、手機(jī)、筆、包乃至手臂上，屏幕上各種被放大的細(xì)節(jié)引起了陣陣驚嘆。

參考文獻(xiàn)

[1]韓寶江.芬蘭基礎(chǔ)教育的現(xiàn)象教學(xué)（一）[J].基礎(chǔ)教育參考，2019（5）：6-8.

（責(zé)任編輯? ?郭向和）