水作为地球自然系统最活跃的元素之一，是生命的源泉，是文明的摇篮，更是人类生产生活的命脉。人类通过认识水逐渐认知物质世界，其科学范式和研究方法具有非常强的代表性，2020年全国青少年科学调查体验“知水善用”系列活动就是以水为线索探究世界，培养先知而后用的科学思维与生态文明的价值观。

天然水被人类加以利用后走进人类社会，呈现出更复杂的水过程。水利用过程中的“生活用水从哪来”任务要求学生采用访谈的调查方法，对关键人物进行访谈获取关键信息，进行生活用水过程的调查与追踪，从而了解不同地区生活用水的来源与去向，挖掘古今用水智慧。我国历史悠久，气候地貌丰富多样，人们利用智慧改造自然，形成各有特色的水景观风貌。中国近代城市建设和发展仅短短两百年时间，而适应气候的农耕生活和自然村落已经存在了上千年。因此，在本活动中，教师应该鼓励学生走进农耕生活保留较完整的乡村，挖掘古代人的用水智慧，探究其中的现代科学内涵。

相较于城市，乡村最为突出的特征在于其生产生活布局与自然生态的相互适应，这一关系在这个保持着传统村庄肌理和徽州当地民俗的村庄里得以集中体现。在安徽黄山西溪南村生活的人们如今依然保留着明清时代的用水习惯：通过坝、堰、堨的水利设施将自然河流引入村中，保证村庄免受洪涝灾害的同时，供人畜饮用、农田灌溉、农产加工和生活浣洗，即便如今饮用水源已全部优化为自来水，当地居民依然保留着在水埠清洗衣物和果蔬的习惯。

作为基于设计思维的生态环境教育品牌，黄山西溪南生态教育基地秉承“保育本底，植入激活”的理念，充分利用这里的生态遗产景观，让教学走出课堂，走进大地，向古村落取经，研习乡土建筑、民间水利、丰产景观和乡村建设实践。学校创办至今，哈佛大学、剑桥大学、南加州大学、布法罗大学、北京大学等名校师生络绎不绝，这里也成为了黄山市中小学生研学实践基地。在围绕自然生态、村落生态、文化生态打造的生态课程体系中，“村庄水智慧”作为一门融合了湿地水环境、传统水利设施、村落营造知识的特色课程，就是以水为线索展开水与人类社会的互动关系的探究，在中小学科学调查体验、综合实践、冬夏令营、国际学生访学等活动中成为必修课程。借助这门课，我们可以从中了解如何结合自然生境与在地文化，开展跨学科的水环境科学探究。

课程背景

《沙溪集略》中记载“堨水取之于大溪，溪低而田高，筑坝丈许，断木为架，名曰木苍，内塞石块，外覆沙草，横绝中流，尽弥罅漏。必至一二日始水蓄而入甽，入甽而灌田矣。”丰乐河绕西溪南村而过，水面平缓，水流清澈，徽州人在长期的生产劳动中积累了丰富的农耕经验，自宋朝起便开挖和营建水利设施引水灌溉农田，村内有雷堨、陇堨、条堨3条人工河渠，被誉为“江南都江堰”。西溪南现存的古堨，如今依然发挥着灌溉、饮用、清洗、消防、泄洪等功能，同时成为具有地域特色的自然与人工复合式景观。

课程设计思路

课程以村落中最能完整体现古代小型水利系统全貌的雷堨作为研究对象，对村庄水智慧进行深入的研究。

水工程

雷堨是村庄水利用的起点，人们通过水工程把自然水引入村庄为生产生活所用，为保证用水安全和用水便捷，不断改进水利工程以实现村庄水量、水速与水质的控制。

水生活

宗族是维系中国社会结构的重要纽带，是中华民族千年文化内涵的重要承载者。徽州地区深受宗族文化的影响，其社会秩序的建立就是依靠宗族与血脉之间的联系。在水生活层面，村庄水利用也存在着约定俗成的规则，透过村庄用水法则可窥见宗族文化的一角。

水污染

人类在水利用的各个环节会产生污染，有些能被自然自我消纳，有些会带来连锁反应形成面源污染，进而影响整个环境的生态健康。找到污染源，通过各种方式削减污染是全人类共同需要面对的课题。

基于以上3个方面，课程分为“智慧的雷堨”“村庄水地图”和“健康丰乐河”3个部分，涉及工程设计与制作、社会调查、科学实验设计与结果分析等科学探究过程。在课程中，将会运用经典社会调查方法和现代技术方法，让学生了解科学技术发展的过程与核心原理，体会科学技术的发展，运用GPS、无人机、计算机模型等帮助学生更好地完成设定的课程任务。

课程目标

知识性目标：通过实地调研河流环境与村庄水环境，了解水环境营造的生境知识、古代水利工程知识和水污染防治知识，掌握水质取样与检测的方法。

技能性目标：通过模拟制作堰与堨，培养学生的动手能力。发展制订计划、进行简单实验设计和手脑并用的实践能力，认识实验在科学探究中的重要性。

情感性目标：通过本次课程学习，使学生了解与母亲河相关的乡土文化、水文风貌，理解河流与文化的关系；通过讲述水在农业文明时代的作用，以及水的文化传承等内容，培养学生的文化自信。

课程安排

课程1. 智慧的雷堨

通过考察不同形态的坝、渠、闸、鱼嘴等各部分的分布、结构与功能，了解村庄水安全的运行原理，通过动态模型制作探究不同设施建造规格对水速、水质、水利用的影响，探究古人村落营造与水环境之间的关系。

● 参观雷堨，初步了解古代小型水利系统的构成。

● 解构学习以雷堨为代表的小型水利设施系统。

*观看村庄水沙盘，了解雷堨与上下游的关系，以及各部分构成协作的机制

*无人机鸟瞰整个水系／观看动画视频，掌握宏观空间结构

● 通过实地测量，了解雷堨各部分规格数据，并根据数据进行平面图和剖面图绘制。

● 学习模型材料，掌握材料的属性并亲手制作真实比例缩小的动态雷堨模型。

● 整理数据结果，分析找到不同气候条件下雷堨模型最优解决方案。

● 分享与交流。

课程2. 村庄水地图

通过调查村庄内河和一级、二级水渠支流的走向、连接方式、与道路的关系等形式，在原始地图上绘制村庄水地图，分组进行关于居民生活活动24小时的资料收集，了解河流不同时段的运用方式及与村民生活之间的关系，厘清人类生产生活与水利用之间的关系。

● 学习徽州的河流与村落、水渠、街道的各种常见的连接方式。

● 通过探寻村庄水足迹，在给定的原始地图上描出水渠走向、水渠连接处、入水口、出水口、水埠等要素的位置和大小，绘制完整的村庄水地图。

● 根据对村庄的初步认知，制订生活用水和生产用水的调研计划，进行调查问卷设计。

● 分组进行关于居民生活活动24小时的资料收集，在地图上标出位置、使用时间、目的、频率和效率。

● 运用问卷方法对当地村民进行调查，如果可能，进行更深一步的非结构性访谈，掌握其他用水方面的信息。

● 提炼村庄用水法则，寻找与宗族文化之间的关系。

课程3. 健康丰乐河

通过学习水污染防治的知识初步判断村庄生活污水的污染源和污染点，设计水污染检查方案。依照国家地表水取样规范进行不同地点的水质取样并进行水质检测，分析水质变化的原因，并提出解决现实污染问题的建设性意见。

● 学习水污染的形成与危害的相关知识。

● 通过对标准取水器的结构认知，了解取水器的使用方法和注意事项，学习国家地表水取样规范与水质标准。

● 通过对村庄的初步认知，分组讨论制订水样采样方案，进行实地取样。

● 对水样水质进行初判，选择若干检测方法对固定污染因子进行检测。

● 学习水质检测的方法，依据自己的判断对水样进行检测，记录数据并分析。

● 与标准检测进行对比修正，了解村庄水污染的真实原因，并提出建设性的解决方案。

正如北京大学教授、水环境专家俞孔坚教授所说：一个村落一本“书”，这本“书”内涵丰富，由几代甚至几十代人书写而成，包含关于人与自然、人与社会之间生态关系的科学和艺术的智慧，关于族群或个体的历史和文化，以及关于造田、理水、营居的技术富矿。理解了这本“书”，就了解了中国人“望得见山，看得见水，记得住乡愁”的栖居理想。

我国有众多生态环境优美、历史文化悠久的古村落，希望科技辅导员能结合自然生境与在地文化，打造更多跨学科的科技课程，引导学生通过探究式学习关注家乡的环境与发展，养成与自然和谐相处的生态文明价值观。

本文原载于《中国科技教育》2020年第12期专题“知水善用——青少年水环境科学教育”，作者李翔、郝若菁／北京望山生态科技研究中心。中国青辅协会员可点击“阅读原文”登录杂志官网免费浏览全文。

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