Формирование экологической культуры учащихся на уроках химии посредством решения химических задач
Введение.
Проблема взаимоотношений «человек-общество-природа» одна из тех, которая всё более волнует современное общество. Глобальный характер экологических проблем свидетельствует о необходимости формирования экологической культуры населения как основы нового образа жизни. В современной экологической ситуации в образовании важно связать процесс обучения с экологическим просвещением, формировать осознанное, ответственное личное поведение в соответствии с жизненными ситуациями. Развитие экологической культуры учащихся невозможно без воспитания доброты, ответственного отношения к природе и к людям, которые живут рядом, к потомкам, которым нужно оставить Землю пригодной для полноценной жизни и к себе. Взаимоотношения человека и природы очень сложны. Без перестройки нашего сознания и отношения к природе жизнь на Земле может погибнуть раньше, чем мы предполагаем. В книге Е.Рерих «Иерархия» можно прочитать: «Когда человечество поймёт, что есть пространство, насыщенное следствиями человеческих деяний, можно будет лечить планету».
Учёные доказали, что большинство российских школьников, даже хорошо успевающих по предметам естественнонаучного цикла, не готовы проявлять личную активность в природоохранной деятельности «Общение с природой не только доставляет эстетическое наслаждение, но и влияет на формирование мировоззрения детей, на их нравственное развитие, расширяет их кругозор, обогащает впечатление» К.Д. Ушинский
В решении проблем охраны окружающей среды важнейшая роль принадлежит образованию. Уже с самого раннего возраста, каждый живущий на Земле человек, должен знать, к чему приводит беспечное отношение к окружающей среде; он должен знать о заболеваниях, вызванных загрязнением среды; о генетических отклонениях; о гибели животных и растений; об уменьшении плодородия почвы; об исчерпаемости запасов питьевой воды и других негативных изменениях среды обитания. И не только знать, но и ощущать личную ответственность за ее состояние. Однако сегодняшние выпускники школы слабо ориентированы в глобальных, в том числе экологических, проблемах сохранения здоровья человека и биосферы. Преобладают потребительские взгляды на природу, низок уровень восприятия экологических проблем как личностно значимых, недостаточно развита потребность фактически участвовать в природоохранной работе. Многие отождествляют охрану окружающей среды и рациональное природопользование с охранением отдельных природных комплексов и редких видов растений и животных.
Актуальность. Экологизация школьного курса химии обусловлена необходимостью готовить школьников к активному участию в решении насущных проблем защиты окружающей среды от загрязнения. В настоящее время вопросы экологии находят свое отражение в новых учебных программах и содержании курса химии. Одним из эффективных методов формирования экологических знаний и умений школьников становится решение задач по экологической проблематике. Их оптимальное использование в учебном процессе позволяет сделать теоретический материал аргументированным, жизненным и менее академичным. В поисках ответа на вопрос задачи ученик невольно становится сопричастным к проблемам защиты природы, получает реальные возможности использовать приобретенные знания в жизни. Только такой подход позволит сформировать экологически грамотное мышление, вырабатывает у школьников некий "рефлекс экологической чистоты" любого их действия. Рассматривая вопросы охраны окружающей среды, можно предложить учащимся химико-экологические вопросы и задачи. При их составлении рекомендуется придерживаться следующих методических требований:
1. Условия задач и результаты решения должны содержать практически значимую информацию.
2. Эта информация должна быть тесно связана с программным материалом и реальными экологическими проблемами.
3. Задачи должны быть посильны для учащихся данного класса.
4. Решение задач должно опираться на возможности, на комплекс знаний по разным предметам.
5. Задачи предназначены для использования при проверке, объяснении, применении и совершенствовании знаний.
Химико-экологические задачи и вопросы можно разделить по содержанию на три типа:
1. Задачи с химической характеристикой природных объектов.
2. Задачи об источниках загрязнения, видах загрязнителей окружающей среды.
3. О природозащитных мероприятиях и ликвидации последствий загрязнения.
Составленные задачи не обязательно должны иметь единственное решение, они рассчитаны на проблемное обсуждение, дискуссию, на поиск рационального пути решения поставленной реальной учебно-познавательной проблемы. Экологическое образование обладает такими особенностями, как актуализация идеи о неразрывной связи физической и духовной жизни человека с природой; рассмотрение экологических проблем в системе глобальных проблем современности; направленность на цели охраны природы; сбережение генофонда биосферы; сохранение гигиенических и эстетических достоинств окружающей среды; рациональное использование природных ресурсов. Содержание экологического образования имеет, таким образом, сложный состав, усвоение которого школьниками требует тесной взаимосвязи, классной и внеклассной работы.
Содержание внеклассной работы должно быть развитием, углублением того материала, который изучается в школе. Внеклассная работа дополняет урок, так как ее содержание может быть развернуто на основе изучения жизни человека в единстве с экологическими системами.
Методика решения экологических задач.
Для приобретения навыков решения экологических задач необходимо:
1. накопить элементарные знания о природе;
2. использовать принцип «от простого к сложному»;
3. овладеть логикой анализа;
4. выявить особенности задачи, которые требуют нетривиального, творческого подхода.
Считаю, что для повышения эффективности формирования экологической культуры необходимо, чтобы решение задач проводилось не от случая к случаю, а систематически. Эта работа может проводиться как индивидуально, так и в группах. При работе в группах учащиеся могут не только решать задачи, но и составлять их, используя наборы различных фактов. Например, при изучении в 10 классе темы «Природные источники углеводородов» ученики знакомятся с месторождениями нефти, узнают о добыче нефти на морском шельфе и, зная её физические свойства, формулируют задачу: «Почему добыча нефти в море может стать экологической катастрофой? Какие есть способы защиты окружающей среды от разлива нефти?»
Важно, чтобы содержание природоохранного материала было современным и отражало социальные проблемы общества.
Решение экологических задач и ситуаций.
Решение химических задач с экологическим содержанием является способом обеспечения взаимосвязи химии с другими науками и имеет практикоориентированную направленность. Этот процесс формирует экологическую компетентность, учит школьников безопасному и экологически грамотному обращению с химическими веществами в быту и на производстве, позволяет использовать краеведческий материал.
При изучении свойств и применения углерода и его соединений обращаем внимание учащихся на одну из современных экологических проблем – возникновение "парникового эффекта", приводящего к потеплению климата. Предлагаем для обсуждения и решения такие задачи:
Задача 1. Тольятти относится экологами к регионам III из IV возможных классов загрязнения. От 40 до 60% загрязнений городской атмосферы происходит из-за выхлопов автомобилей. Основные загрязнители оксиды углерода II и IV. Токсичное действие угарного газа на организм человека выражается в том, что он:
а) вызывает образование на коже язв;
б) вызывает нарушение работы нервной системы;
в) связывается с гемоглобином крови, препятствуя переносу красными кровяными тельцами кислорода;
г) разрушает сетчатку глаза, приводит к потере зрения;
Ответ: в)
Задача 2. Накопление углекислого газа в атмосфере становится опасным загрязнением – приводит к парниковому эффекту. Какой объем CO2 попадает в атмосферу при сжигании 100 г полиэтилена (100 шт. использованных пакетов)?
Задача 3. В природе постоянно происходит круговорот биогенных элементов: углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота и др. Человек в процессе своей деятельности вмешивается в круговорот веществ, использую минеральное сырье для своих нужд. Какая масса углерода должна превратиться в CO2, чтобы получить 1 л минеральной газированной воды с концентрацией углекислоты 2%, ρ=1г/см3.
Ответ: 3,84 г.
При рассмотрении вопросов применения азота и аммиака в теме "Подгруппа азота" в 9-м классе для закрепления знаний используем такие задачи:
Задача 4. Азот – незаменимый биогенный элемент, поскольку входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера – неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений. Существуют азотфиксирующие бактерии, способные фиксировать азот воздуха и превращать его в доступную для растений форму. С помощью таких бактерий при хорошем урожае клевер может накапливать за сезон 150-160 кг/га азота. Какой объем воздуха в м3 содержит такую массу азота? Какую массу 10 % раствора аммиачной воды (используемой в качестве удобрений) может заменить 1 га клевера, накопивший за сезон 100 кг/га азота?
Ответ: 120 м3, 2100 кг
Задача 5. Промышленные сбросы в Куйбышевское водохранилище содержат азот и фосфор и являются причиной «цветения» воды из за массового развития сине-зелёных водорослей. С помощью каких химических реакций можно обнаружить в воде катион аммония и нитрат анион. Запишите уравнения реакции.
Задача 6. В Самарской области питьевая вода содержит растворимые соли ионов Ca2+ и Mg2+ - сульфаты и карбонаты, обуславливающие ее жесткость. Повседневное употребление такой воды может привести к ряду заболеваний пищеварительного тракта. Какие из перечисленных ниже веществ могут быть применены для снижения жесткости самарской воды:
а) карбонат калия;
б) поваренная соль;
в) фосфат натрия.
Дайте обоснованный ответ, приведя уравнения соответствующих реакций.
Познавательные задачи по органической химии
Обучение любому предмету в школе должно быть организовано таким образом, чтобы ученикам было интересно на уроках, чтобы они стремились получать новые знания. Чтобы ученики продуктивно и деятельно работали на уроках органической химии, мы предлагаем систематически использовать в учебном процессе нетрадиционные задачи - интегрированные познавательные. В таких задачах интеграция знаний осуществляется за счет комплексного использования материала различных областей знаний (медицины, биологии, экологии, истории) и активного поиска новой информации. Задачи интеграции - не только вооружение учащихся целостной совокупностью знаний об окружающем мире, но и воспитание адекватного и грамотного отношения к действительности, развитие умений самостоятельно решать возникающие проблемы и научно объяснять происходящие явления. При использовании познавательных задач в ряде случаев, обучение осуществляется через опору на уже имеющиеся знания и жизненный опыт (через объяснение обыденного с позиции науки) обучаемых. На начальном этапе интегрированные задачи используются в большей степени с целью привлечения внимания и стимулирования любопытства или развития любознательности. В этот период задачи имеют преимущественно иллюстрированный характер. На последующих этапах обучения используются интегрированные познавательные задачи проблемного характера.
УГЛЕВОДОРОДЫ
Общение между людьми основано на зрительных и слуховых контактах. Однако для некоторых других животных основным способом общения является выделение химических веществ.
Задача 7. В состав феромона тревоги у муравьев - древоточцев входит углеводород. Каково строение углеводорода, если при его крекинге образуются пентан и пентен, а при его горении - 10 моль углекислого газа.
Отв.: декан
Задача 8. Для разметки территории пчелы рода Trigona используют вещество состава С7Н16О. Установите его структурную формулу, если:
а) оно реагирует с металлическим натрием с выделением водорода
б) при дегидратации переходит в углеводород С7Н14, который при озонолизе дает смесь уксусного и валерианового альдегидов.
(Отв.: гептан - 2 - ол)
Задача 9. Феромоном тревоги у муравьев-листорезов является цитраль. Это вещество вызывает агрессивную реакцию у муравьев: они уничтожают все живое в том месте, откуда этот запах исходит (цитраль пахнет лимонами). Установите структурную формулу цитраля, если при взавимодействии его с бромной водой образуется 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3,7 - диметилоктаналь - 1.
Отв.: 3, 7 - диметилоктадиен - 2,6 - аль - 1
Задача 10. В состав феромонов тревоги пчел входит вещество состава С7Н14О. Определите строение этого вещества, если известно, что оно не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при каталитическом гидрировании образует гептанол - 2.
Отв.: гептан - 2 - он
Задача 11. Запах гвоздики обусловлен эвгенолом и веществом состава С7Н14О. Определите строение этого вещества, если известно, что оно не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а при каталитическом гидрировании образует гептанол - 2.
Отв.: метилпентилкетон
Задача 12. В основе самоочищения водоемов от органических загрязнителей лежит процесс их окисления. Если органических веществ в воде немного, то они окисляются растворенным в воде кислородом. Этот процесс ускоряется под действием солнечного света. Способствуют окислению и некоторые микроорганизмы (биологические методы).
Существуют и химические методы интенсификации процесса окисления органических загрязнителей в воде. Какой из предложенных ниже реагентов вы выберете для ускорения этого процесса: а) пероксид водорода; б) хлор или его кислородсодержащие производные; в) озоновоздушную смесь? Дайте обоснованный ответ.
.
Задача 13. «Кислотные дожди» - следствие деятельности человека. При сжигании различного топлива (бензина, керосина, нефти, угля) в атмосферу выделяется огромное количество диоксида серы SO2 и диоксида азота NO2. Взаимодействуя с кислородом воздуха и атмосферной влагой, эти оксиды превращаются в серную и азотную кислоты. Определите значение pH природных вод, которые получаются из газовых выбросов химзавода, содержащих 10 кг диоксида азота и 20 кг диоксида серы. Объем воды, в которой будут растворены полученные азотная и серная кислоты, примите равным 10000 м3 .
Задача 14. Предложите решение экологической проблемы: при переработке каменного угля на поверхность земли поднимают огромные количества пустой породы. Образуются терриконы. Как произвести рекультивацию земель?
Задача 15. Предложите решение экологической проблемы: при добыче природного газа и нефти остаточные продукты сжигают. Это наносит большой вред окружающей среде. Как можно использовать эти продукты?
Задача 16. Предложите решение экологической проблемы: в процессе добычи нефти на морском шельфе в воду попадают нефтепродукты. Как можно их утилизировать?
Задача 18. В 1969 году норвежский путешественник Тур Хейердал отправился в путешествие на папирусной лодке «Ра». Его путь лежал через Атлантический океан. То, что он увидел в океане, поразило его. Хейердал пишет: «Мы обгоняли пластиковые сосуды, изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки, но особо бросался в глаза мазут. До самого горизонта поверхность моря оскверняли черные комки мазута величиной с горошиной и даже с картофелину». С какой серьезной экологической проблемой столкнулся путешественник
Задача 22. О каком химическом веществе писал Антуан де Сент - Экзюпери:
«… у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.
Тебя невозможно описать, тобой наслаждаются,
Не ведая, что ты такое.
Нельзя сказать, что ты необходимо для жизни.
Ты сама жизнь.
Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами
С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились
По твоей милости в нас вновь начинают бурлить
Высохшие родники нашего сердца.
Ты самое большое богатство на свете»
Одним из способов закрепления знаний может быть составление учениками 10-11 классов задач с экологическим содержанием для младших школьников. Вот несколько подобных задач:
Задача 1. Площадь Жигулевского заповедника составляет 23 000 га, а национального парка «Самарская Лука» 12 800 га. Сколько всего земли и лесов охраняет государство в окрестностях нашего города?
Задача 2. Из 14 видов летучих мышей, обитающих в Жигулевских горах, 6 видов занесено в Красную книгу. Сколько видов летучих мышей не находятся под угрозой исчезновения?
Задача 3. Одна маленькая летучая мышь ночница съедает за ночь 500 комаров. Сколько комаров за ночь съест колония из 250 летучих мышей?
Задача 4. В Самарской области произрастает 1500 видов высших растений. 60 видов - реликты, растения, которые сохранились с древнейших времен. Сколько молодых видов обитает в Самарской области?
Задача 5. Один куст можжевельника за сутки выделяет 10 кг фитонцидов. Сколько этих полезных веществ выделяют 10 кустов можжевельника
Задача 6. За один солнечный день гектар леса выделяет 200 кг кислорода. Сколько килограмм кислорода выделяет 22 га леса?
Задача 7. Диаметр ствола березы 40 см, а дуба 2 метра. Во сколько раз дуб толще березы?
Задача 8. Сегодня на Самарской Луке выявлено 230 видов птиц, что составляет 81 % от всех видов птиц Самарской области, Сколько видов птиц обитает в Самарской области?
Задача 9. Из 230 видов птиц, обитающих на Самарской Луке, 60% составляют гнездящиеся виды. Сколько видов птиц прилетают пережить суровую зиму?
Задача 10. Самая крупная птица Самарской Луки – лебедь- шипун. Его масса 15 килограмм. А самая маленькая птица королек весит 6 грамм. На сколько грамм масса королька меньше массы лебедя?
Задача 11. Хвоя сосны держится на ветках 3 года. У сосен растущих на болоте хвоя может держаться на 5 лет больше. Сколько лет держится хвоя на ветках сосен при неблагоприятных условиях?
Задача 12. Самая высокая точка Жигулей гора Стрельная имеет высоту 381м, наименьшая на 121 метр ниже. Какова высота самой низкой точки Жигулевских гор?
Выводы
Экологическое образование и воспитание, как новая область педагогики и школьной практики, активно развивается в настоящее время. Оно охватывает все области и циклы учебных предметов. Однако уроки химии должны сыграть значительную роль. В настоящее время в учебниках по химии мало освещен вопрос по охране природы.
Использование природоохранного материала вместе с программным материалом активизирует интерес к предмету, развивает потребность общения с природой, воспитывает ответственность в личном поведении и различных видах деятельности, формирует навыки по бережному использованию, защите и улучшению окружающей среды. Каждому человеку необходимы химические знания в системе экологического образования. Основы ответственного отношения к окружающей среде должны закладываться на протяжении всех лет обучения. Химические задачи, с помощью которых можно рассматривать и качественную и количественную стороны вопросов экологии позволяют решить эту проблему интересно и с пользой.
|
