实践研究，水池改造
活动1：水池怎么了？
“水池怎么了”活动分三组推进。
第一组：连续一个月对水池进行实地考察，并选择其中几天从早上进校起就密切关注水池周围的情况，比如有多少同学走近水池、除了学生还有哪些人会走近水池、他们走近水池分别干了什么……
图13 校园水池现状
第二组：实地考察水池的情况，比如生态结构及水质情况。水池存在生态单一、鱼儿生存艰难、喷泉装置老化、沉积物难清除等问题，如图14所示。
图14 小组成员进行水池监测
针对水池水质不断变差的情况，抓住师傅新一轮换水的契机，我们进行了全过程的水池监测，根据水的温度、pH值、氨氮含量、COD、TDS等指标进行精准的测试，获取水质是否在持续变差的第一手证据。
首先，制订监测方案：方案内容包括目的、地点、时间、器材（哪些带到考察现场，哪些放在实验室里待用）、考察程序、考察内容、检测方法、人员分工、注意事项……
其次，准备检测器材：可以选择的器材有pH检测笔、pH试纸、氨氮检测试剂盒、综合水质监测仪、显微镜、电子温度计等。参照说明书学习监测方法及原理，设计水质分析思维导图，如图15所示。
图15 水质问题分析思维导图
最后，进行周期监测：根据周期监测情况，填写记录表，如表1所示。
表1 水池水质检测记录表
第三组：采访水池的利益相关方，从学校的人员结构中分别了解他们眼中的水池水质，不同的人员结构和水池水质的关系不一样，这样可以全方位了解水池水质，如图16—图19所示。
图16 采访后勤阿姨
图17 采访食堂师傅
图18 采访总务主任
图19 采访杨一青老校长
此外，我们还采访了科学老师、体育老师、一年级小朋友、高年级小朋友、家长、路人……他们分别从自己接触到的水池提出了一些问题，也给出了改造建议。最后，我们连线采访了张军林校长。张校长表示现在的校园水池的确存在一些问题，希望我们通过研究，将改造意见做成项目书，有好的意见学校会在水池改造过程中采纳。
活动2：水池的秘密
针对水池现实存在的问题，小组开展调研，搜集信息和证据以探索水池问题的真相。
1.调查问卷
小组讨论“如何设计调查问卷”，综合各位同学的意见予以评价和修正，明确具体的设计方法。在确定了所要收集的信息资料之后，根据所列调研项目清单进行具体的问题设计，确保问卷中的每一个问题都是必要的。针对学校实情，从学生和后勤师傅两类人群展开调查，拟定校园水池情况调查问卷，面向全校各年级学生发放，获取学生日常校园生活中对水池的看法和建议，并形成报告。
关于校园水池情况的调查报告
校园水池改造智囊团
一、问题的提出
学校水池是校园的标志性景物，但水池水质不好、绿化太少且长期长有青苔。
二、调查方法
通过问卷星调查各年级学生对水池情况的看法；通过采访换水师傅了解换水的频率、换水的时间等情况。
三、调查情况分析
（一）大家觉得我们学校水池的水质怎么样？
如图20所示，有26.47%的同学觉得水池“每天都很干净”；有27.95%的同学认为“换水之后少数几天干净”；35.29%的同学认为“换水之后很长时间都很干净”；10.29%的同学觉得水池“大部分时间都不干净”。
图20 水质情况调研
（二）如果你觉得水质差，请具体说说你的感受。
如图21所示，有41.18%的同学觉得水池的“水是绿色的”；有38.23%的同学觉得“水很浑浊”；有5.88%的同学觉得“水有点发臭”。
图21 水质评价
（三）大家觉得我们水池的水质不好的原因是什么？
如图22所示，有35.29%的同学觉得水池水质不好是因为“有人把垃圾扔进水池”里；有57.35%的同学觉得“水池中会长青苔”；有47.6%的同学觉得“鱼的粪便太多”；有79.41%的同学觉得“下雨刮风等会有脏物掉入水池”；有39.71%的同学觉得“水池底部的石头每次都没有洗干净产生脏物”；有41.18%的同学觉得“学校水池内水管和雕塑底座有生锈”的情况；有47.06%的同学觉得“换水不够勤快，微生物太多”。
图22 水质不好原因
（四）每一次换水需要1700桶大桶矿泉水的量，你觉得这样浪费吗？
如图23所示，有76.47%的同学觉得“水量太大，有点浪费”；有17.65%的同学觉得“水量刚刚好”；有5.88%的同学“没什么感觉”。
图23 对换水的意见
（五）你有没有看到过同学往水池里扔垃圾？
如图24所示，有48.53%的同学“从来没有见过”；有30.88%的同学“有时看到”；有2.94%的同学“每天都能看到”；有17.65%的同学“没有关注”。
图24 往水池扔垃圾情况
（六）你心中的水池是怎么样的？
如图25所示，有91.18%的同学觉得“水更加清澈”；有91.18%的同学觉得应该“有循环系统清洁水池”；有73.53%的同学觉得水池要“有智能系统监测水质”；有77.94%的同学觉得“小鱼品种可以多一些”；有77.94%的同学觉得“水生植物可以多一些”；有77.94%的同学觉得“周围绿化要多一些”；有72.06%的同学觉得“要有安全护栏”；有51.47%的同学觉得水池要“有智能音乐喷泉”。
图25 心目中的水池
（七）你对我们的水池有什么建议吗？（摘选）
● 让水流动起来生态更丰富一些。
● 水池要清理得更加干净。
● 水池可以开启智能喷泉，让校园更加美丽。
● 可以制造一个净化系统，让水实现自循环。(https://www.daowen.com)
● 制造一个吞垃圾机器人。
● 喷管可以改小一些，水太多会对鱼的生活有点影响。
● 水池可以收集雨水。
● 可以有野生鱼在水里。
四、结论
通过这次问卷调查，我们得到如下结论：
（1）很多人认为学校不用长期换水，他们认为换水后“水池很长时间都很干净”；
（2）学校水池水质不好，需要通过一些方法来改善水质；
（3）很多同学认为学校水池不好的原因有很多，比如垃圾、青苔、鱼粪便、雨水、微生物、铁锈等；
（4）水池每次换水要花费大量的水，需要循环利用节约用水；
（5）往水池里扔垃圾的情况时有发生，所以需要有防护功能；
（6）关于水池未来的样子，很多同学提出了一些想法，主要是增加循环改造系统、增加智能水质监测系统、小鱼多一些品种、水生植物多一些、周围绿化多一些，还有安装安全护栏、增加智能音乐喷泉等。
五、建议与措施
（1）增加水循环改造系统。
（2）增加智能水质监测系统。
（3）多养一些能参与食物链的小鱼种类。
（4）多种植一些能净化的水生植物。
（5）安装感应式智能语音提示护栏。
（6）增加智能音乐喷泉。
2.对比实验
讨论影响水质变化的可能因素，明确可进行对比实验的实验因素，进行下一步设计。例如，水藻大量繁殖可能是引起水质变差的重要原因，那么影响水藻繁殖速度的因素有哪些呢？讨论结果为：光照、温度、水源等。根据实验方案进行探究活动，注意对照组和实验组的条件设计，并将实验现象记录下来。各小组交流从实验中获取的信息，收集相同实验信息进行对比，用现象和数据解释实验结果，验证假设，明确水池水质变化的真实因素，如图26所示。
图26 实验过程及记录表
活动3：我心中的水池
综合前期调研数据，形成调研报告，探明水池存在问题的真相，如图27所示；明确智能生态水池的设计需求。依据前期调研数据，结合校园文化，小组共同讨论理想中的水池所具备的基本条件，明确智能水池设计的核心需求，讨论实现功能需要的主要技术难点和突破途径。
图27 “水池当前问题”树状图
1.循环过滤系统思考
讨论，明确模型的功能之一是要驱动水持续循环过滤，以达到水质长效清洁目的，并利用过滤的杂质为周围绿化植物进行供肥实现附加产值。通过搜集资料，了解已有鱼菜共生系统的结构，小组成员一起讨论实现水池循环清洁功能需要用到的核心技术，如抽水系统、过滤系统、硝化系统、水质监测系统等，如图28所示。
图28 雨水收集净化器示意图
2.生态系统的架构
水池生态系统因空间的局限性，容易造成生态平衡的紊乱。因此，选择合适的物种配比显得尤为重要。在有限的水域内，哪些水生生物适合小型生态系统的组建，需要综合考虑食物关系、空间利用、美观性、季节性等因素，如图29所示。
图29 水池物种配比设想图
3.综合因素构建模块
在考虑安全性、材料、处理效果、美观、自动化、成本等因素的前提下，有效利用现有资源来搭建水池模块，实现经济、环保、科学可持续。
活动4：水池设计方案的征集
通过宣传号召，活动征集到了许多水池设计方案，如图30所示。根据设计方案，搜集制作材料和工具，做好材料预算；讨论注意事项、操作预案；组员分工协作，明确合作方向；严格按照设计方案进行制作，必要时可以改动设计并标注原因；注意工具使用安全，材料整理有序。
图30 水池设计方案
活动5：水池模型功能升级
1.明确模型的核心功能
驱动水持续循环过滤，以达到水质长效清洁目的，并利用过滤的杂质为周围绿化植物进行供肥实现附加产值，但是这些效果可以由哪些指标进行判断？（水是否进行循环，水的循环效率，水中杂质的过滤情况，水质检测的结果，水池内动物的生存情况，植物的生长情况，等等。）
2.明确测试方法
讨论、明确每一项指标的测试方法，并由记录员实时记录。如观察小鱼生活情况，通过观察1分钟小鱼浮出水面的次数来判断小鱼的生活情况；观察植物的生长情况，通过观察茎的高度、茎的颜色、叶片数量、叶片颜色、叶片大小来判断植物的生长情况；观察水体情况，通过对水的颜色、透明度、水中杂质进行观察。
3.整合测试评价表
按照测试方案组织测试，获得数据，并根据测试结果填写测试评价表，如图31所示。
图31 雷达图评价测试
活动6：水池模型集会
1.公开展示水池模型
每位成员为自己的水池循环清洁模型制作个性化的展报、视频，向其他小组介绍自己的产品，并总结整个项目的经验，包括整个设计与制作流程、方案的创新点、制作时遇到的困难及解决困难的过程等。水池模型如图32所示。
图32 水池模型
2.水池模型组间评价
小组间进行相互评价，综合作品的各个指标，进行分值评定，并可留言。
活动7：给校长的一封信
1.与工程师对话
根据已有的设计方案和水池模型，与专业工程师面对面交流，分享项目中的发现与收获，提出自己的疑问；结合专家的意见与解答，形成新的认识，进一步加深对实际校园水池改造的理解。
2.修正校园水池改造方案
总结与工程师交流的收获，结合前期项目成果，继续修正校园水池改造方案，使其更具科学性、落地性。
3.给校长的一封信
基于整个项目的成果，结合实地勘查与测量，小组合作撰写具有较强科学性和可行性的校园水池改造方案，提出设计蓝图、改造流程和预算，上报学校供建议参考，如图33所示。
图33 给校长的一封信