Экологическое образование на уроках физики

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа-этнокультурный центр № 10»

Методическая разработка по теме

«Экологическое образование на уроках физики»

Автор: Иванова Сильвия Николаевна –

учитель математики и физики

МКОУ СОШ-ЭКЦ №10

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Экологическое образование как сложный педагогический процесс.

2. Экологическое образование на уроках физики

3. Реализация целей и задач

4. Практические демонстрационные эксперименты

   1. Демонстрационный эксперимент для урока на тему «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах»

   2. Демонстрационный эксперимент для урока на тему «Применение ядерной энергии. Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АС, перенос радиоактивности в окружающей среде»

   3. Демонстрационный эксперимент для урока на тему: «Физика и экология быта»

5. Заключение

6. Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Экологическое образование и воспитание школьников в процессе обучения физики связано, прежде всего, с формированием у них представлений о целостности природы, взаимосвязи протекающей в ней явлений и их причинной обусловленности, о взаимодействии человека и природы и нарушение вследствие этого некоторого баланса природных процессов. Экологическая направленность преподавания физики усилена главным образом в результате рассмотрения природных явлений, а также влияния человеческой деятельности на окружающий мир. Это позволяет добиться того, чтобы школьники глубже, полнее и правильнее понимали всё более усложняющееся взаимодействия общества и природы, знали об опасности непродуманного вмешательства человека в её жизнь, умели ориентироваться в информации об охране и использовании природных ресурсов, которую они получают из научно-популярной литературы, радио и телепередач, могут оценить экологические последствия некоторых технических решений и использовать свои физические знания для активной защиты окружающей среды.

Современный этап развития физики характеризуется увеличением потока учебной информации, это создает известные трудности в преподавании, поскольку при сохранении той же программы и прежнего учебного времени, объем учебного материала возрастает. Основное направление для совершенствования учебного процесса в этих условиях принадлежит учителям, которые, работая в школе, ощущают недостаток методической литературы.

Цель работы: поиск путей решения проблемы экологического воспитания в учебно-воспитательном процессе, разработка системы средств и методов экологического воспитания

Систематическое применение предлагаемых нами средств и методов экологического воспитания повышает общий уровень экологической культуры, вызывает интерес к предмету физики и качеству его преподавания.

Эта разработка будет полезна в первую очередь учителям средних учебных заведений, студентам для организации экологического воспитания при проведении: уроков, подготовки конференций, проведении внеклассных мероприятий, экологических экскурсий. Учащиеся могут использовать материал для самообразования, подготовки докладов и научно-исследовательских работ.

Проблемой включения вопросов экологии в курс физики занимались многие педагоги, в частности: Э.А. Турдикулов, И.Д. Зверев, А. П. Рыженков они показали важность экологического воспитания в школе и доказали, что роль курса физики в изучении основ экологии велика.

1. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

КАК СЛОЖНЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС.

Серьёзнейший экологический кризис, поразивший нашу планету, внёс существенные коррективы в отношения человека и природы, заставил переосмыслить все достижения мировой цивилизации. Приблизительно с шестидесятых годов двадцатого столетия, когда перед человечеством впервые так остро встала проблема уничтожения всего живого в связи с промышленной деятельностью, стала оформляться новая наука – экология и как следствие этого возникновения, появилась экологическая культура. В связи с глобальным экологическим кризисом, необходимо выяснить, какие отношения человека и природы можно считать гармоничными, как человеческая деятельность влияет на окружающую среду, и отметить, почему экологическая культура и экологическое воспитание так важны особенно сейчас. Немало важно заметить, как уровень экологического воспитания соотносится с положением дел в мире, в каких корреляционных отношениях он состоит с глобальным экологическим кризисом. Вследствие этого, следует показать, что уровень экологической культуры прямо пропорционален экологической обстановке в мире, находится в прямой зависимости от экологического воспитания.

Среди многочисленных проблем особое место занимают углубление и расширение комплексных экологических знаний учащихся средних школ. Экологическое образование выступает как сложный педагогический процесс. Знание основ экологии – это важнейший компонент экологической культуры, развиваемый у школьников. Сложившаяся в настоящее время система школьного и внешкольного образования и воспитания включает большой объем экологических знаний, умений и навыков, реализующих требования в направлении роста и развития экологической культуры

Сейчас жизнь ставит перед учителями задачу развития личности ребенка, школьника как непрерывный процесс. Проблема личностного развития школьника, как единого, целостного процесса может быть реализована, когда учитель будет иметь ясную картину основных линий развития экологической культуры. Экологическое образование и воспитание возможно лишь при условии, если содержание учебных предметов способствует экологически целостных ориентаций.

Слово «экология» и его производные прочно вошли в наш каждодневный словарь. Обычно под «экологическим воспитанием» понимают воспитание любви к природе, правилам поведения, принятым в данном обществе.

Социальное воспитание связано с образованием, просвещением, обучением и самообразованием ребенка. Педагогу следует помнить, что на ребенка в процессе формировании личности влияют:

- природа и родной язык.

- Общение в семье, в школе, окружающая среда.

- Его деятельность.

- Средства массовой информации, искусство, литература;

- Образ жизни самого ребенка, его стремления, планы, роль, которые он выполняет в микросреде.

Далее хотелось бы представить фрагмент таблицы с вопросами экологического характера, которые можно рассматривать при изучении курса физики.

2. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ ОБУЧАЮЩИХСЯ

НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Бережное использование, сохранение и воспроизведение природных богатств стало важнейшей задачей нашего общества, это связано с тем, что:

• изменился ландшафт земной поверхности за счет вырубки лесов, распашки степей, мелиорации, создания искусственных озер, морей, больших городов и мегаполисов, строительства дорог и каналов, прокладки различных трасс и пр.;

• изменился качественно состав природной среды, круговорот и баланс ее составляющих

• изменился тепловой баланс Земли за счет накопления в атмосфере пыли и газов, создающих "парниковый эффект";

• изменился состав животного и растительного миров;

В современном мире появилось много новых потенциальных источников опасности, требующих от человека достаточно развитой функциональной грамотности. Особое значение в этой связи имеет экологическое воспитание.

Под экологическим воспитанием понимают формирование у людей сознательного отношения к окружающей среде, направленного на охрану и рациональное использование природных ресурсов.

Преподавание физики строится по политехническому принципу: изучаемый материал группируется вокруг приоритетных вопросов технического прогресса: развитие энергетики, средств связи, транспорта, создание материалов с заданными свойствами и др. Однако современная тенденция гуманитаризации образования диктует необходимость возвращения физике ее изначального содержания как науки о природе. Подобную переориентацию может обеспечить экологизация школьной физики, так как физическое обоснование имеют два взаимосвязанных аспекта проблемы «человек и природа»: энергетический (рациональное использование природных ресурсов) и природоохранительный (восстановление природного равновесия). Эти аспекты можно рассматривать при изучении большинства вопросов физики.

В школьный курс физики необходимо включить изучение следующих вопросов:

1. Загрязнение и самоочищение атмосферы.

2. Глобальным потеплением атмосферы Земли в результате повышения в ней содержания углекислого газа (парниковый эффект).

3. Поведением озонового слоя Земли, защищающего от ультрафиолетового излучения биологические объекты на Земле.

4. Вредное или раздражающее влияние различных шумов на организм человека, снижающих работоспособность, укорачивающих жизнь жителей больших городов на 10-12 лет.

5. Влияние музыки на порог слышимости.

6. Влияние неслышимых звуков на здорового человека. (Например, инфразвуков на психологическую сферу человека).

7. Влияние электромагнитных полей на организм человека. (Например, влияние компьютера на организм человека и соблюдение экологических норм).

8. Выброс вредных веществ, образующихся при сгорании топлива, загрязнение вод нефтью, повышение средней температуры планеты за счет выделения тепла в окружающую среду.

9. Естественные источники радиоактивности. (Например, применение радиохимического контроля строительных материалов, повышение эффективности вентиляционных систем и др.).

Экологический аспект школьного курса физики, в принципе, заключается в сообщении учащимся технических и технологических основ минимального отрицательного воздействия на экосистему.

Большое значение имеет представление об экологически чистых источниках энергии (реки, ветер, солнечное излучение, морские приливы, геотермальные источники и др.), а также о замкнутых производственных циклах.

В курсе физики у школьников можно формировать экологически ориентированные инженерно-конструкторские стратегии на основе энергосберегающих изобретений (повышение КПД двигателей, использование вторичных ресурсов, уменьшение сырьевых и энергетических потерь в технологических процессах и т. д.).

Особое внимание необходимо уделять вопросам защитно-аварийных (бетонные саркофаги и стальные оболочки, контейнеры для ядерных отходов), а также очистных сооружений (электрофильтры, инерционные фильтры, аэрозольные фильтры, тканевые фильтры, адсорбционные фильтры, диффузионные мембраны и т. д.).

Чернобыльская авария актуализировала рассмотрение в курсе физики таких проблем, как радиационное загрязнение, радиационный фон и его допустимые параметры, приборы для измерения уровня радиации, их индивидуальное использование.

Проблемы экологии необходимо рассматривать во всех научных дисциплинах и анализировать систему «природа – общество-человек», демонстрировать пути гармонизации взаимодействия элементов этой системы.

Так, например, биологические науки формируют, прежде всего, представления об уровнях организации живого и системном характере взаимосвязей в биосфере, география — о целостности мира природы, химия — о загрязнении природной среды, физика — об энергетическом взаимодействии с природой.

Комплексный и интегральный характер экологических проблем не позволяет раскрыть их перед учащимися средних школ в полной мере. Тем не менее, содержание программного материала курса физики дает возможность познакомить школьников с рядом идей, раскрывающих физико-технический аспект современного экологического кризиса и путей его преодоления. Это связано с тем, что:

- физика изучает наиболее общие и фундаментальные закономерности природы, которые лежат в основе правильного, диалектико-материалистического понимания всей природы в целом. Это дает возможность в процессе обучения физике последовательно раскрывать перед учащимися многообразие, взаимосвязь, взаимообусловленность и целостность явлений и процессов, протекающих в природе;

- физика является ядром современной научно-технической революции; ее достижения лежат в основе современных технологий. Это позволяет показать ученикам все возрастающие масштабы воздействия человека на природу и решение современных проблем защиты окружающей среды от загрязнения;

- физика в настоящее время возглавляет науки о природе; все они пользуются ее терминологией, приборами и методами исследований. Поэтому при обучении физики есть возможность ознакомить учащихся с современными методами изучения природы и ее охраны, обобщить полученные ими знания на уроках по другим предметам естественно-математического цикла.

Одна из важнейших задач школьного курса физики - развить у учащихся научный подход к явлениям и процессам природы, сформировать у них умения и навыки проведения научного эксперимента. Это дает возможность выработать у школьников умения, важные для изучения и решения доступных им физико-экологических задач.

Ученики осознают значение природы для людей, понимают, что она – основной источник удовлетворения жизненных и духовных потребностей человека, осмысливают необходимость ответственного отношения к ней, убеждаются в том, что только на основе научных знаний можно создать экологически безопасную технику и организовать оптимальный с точки зрения охраны окружающей среды труд людей.

Пути реализации экологического обучения на уроках физики таковы:

• объяснение учителем физических закономерностей, лежащих в основе глобальных атмосферных явлений,

• демонстрация приборов, позволяющих осуществлять экологический мониторинг в месте проживания;

• проведение экскурсий с целью показа результатов производственной деятельности человека;

• демонстрация фрагментов фильмов, показывающих влияние человеческой деятельности на экологическую систему;

• организация самостоятельной деятельности учащихся по подготовке рефератов, презентаций для уроков-конференций, сюжетно-ролевых игр.

Экологическое воспитание на уроках физики на примере 10-го и 11-го классов:

10 класс

11 класс

Об эффективности экологического воспитания свидетельствует повышенный интерес учащихся к предмету и их активность на учебных и внеучебных занятиях. Как результат заинтересованного отношения к предмету – участие и призовые места на конкурсах, олимпиадах, турнирах, интеллектуальных марафонах различного уровня. Добившись положительного результата, у школьников появляется уверенность в себе, способствующая получению положительных результатов и при решении экологических проблем в жизни.

Результатом экологического воспитания на уроках физики является развитие мышления учащихся в области разумного природопользования и охраны окружающей среды. Кроме сообщения научно-практических знаний в данной области, формируется экологическое мировоззрение учащихся.

Выпускники школ должны:

- хорошо знать законы природы,

-понимать взаимосвязь природных явлений,

-уметь предвидеть и оценивать последствия вмешательства в естественное течение различных процессов,

-сознавать приоритетность решения экологических проблем при осуществлении любых проектов, разработке современных технологий, создании машин и механизмов.

В условиях научно-технического прогресса это служит залогом правильного выбора направления развития производственной деятельности человеческого общества, выбора, в котором предстоит участвовать выпускникам, т.е. служит важным аспектом подготовки молодежи к жизни и труду.

Физика - эта наука о природе, поэтому в связи с возрастающим потенциалом технического прогресса и развитием технологии несущих экологическую катастрофу, необходимо рассматривать проблему охраны окружающей среды на уроках именно этого предмета.

Краткие экологические сообщения, предназначены для использования на уроках физики, от нескольких секунд до 5минут. Учитель может использовать для повышения интереса учащихся, мотивации их учебной деятельности, для расширения кругозора учащихся, развитие познавательного интереса, внимания. Осуществление экологического воспитания. Вставка хорошо согласуется с учебным материалом и не противоречит логике изложения параграфа. Например, при изучении паровой турбины учитель рассказывает, из чего состоит турбина, принцип её действия, для чего она используется: " Паровая турбина используется для производства электрической энергии. А любой вид человеческой деятельности, связанный с производством энергии и ее использованием, сопровождается выбросом тепла в окружающую среду, что прямо или косвенно влияет на множество природных явлений. Степень этого влияния зависит от количества произведенной энергии. Подсчитано, что за последние 20 лет человечеством использовано столько же энергии, сколько за всю предшествующую историю. Особенно заметно влияние теплового загрязнения на атмосферные явления и состояние рек вблизи больших городов и промышленных центров. Появился даже термин "теплые острова", определяющий эти источники тепла.

Тепловое загрязнение атмосферы происходит в результате выбросов тепла в окружающую среду вместе с нагретыми газами, жидкостями и твердыми телами. Одних только газообразных продуктов сгорания в мире выбрасывается около 40 млрд. в год. Температура воздуха вблизи антропогенных источников тепла повышается. Усиливаются конвекционные потоки воздуха, увеличивается скорость ветров. Повышение температуры воздуха ведет к усилению испарения с поверхности почвы, растительности и водоемов. Все это, вместе взятое, может привести к изменению погоды в данном районе, к изменению условий жизни и хозяйственной деятельности.

3. РЕАЛИЗАЦИЯ ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПИТАНИЯ

В своей работе для реализации целей и задач экологического образования и воспитания я использую следующие виды работ:

-экологическая конференция;

- решение задач с экологическими проблемами;

-экологический семинар;

-вставки на уроках экологического содержания.

Современная естественно-научная картина мира немыслима без отражения экологических проблем. В наши дни взаимодействие общества и природы благодаря появлению новых отраслей науки, техники, производства и расширению сферы влияния трудовой деятельности людей на окружающий мир стало настолько тесным, что вторжение человека в природу уже не может быть хаотическим и безграничным. Оно должно определенным образом регулироваться, иначе человечество окажется перед лицом экологической катастрофы, не менее угрожающей его существованию, чем ядерная война.

Для предотвращения возможных отрицательных последствий вторжения человека в природу необходимо решение ряда научно-технических, социально-политических и других проблем, среди которых одно из первых мест занимают педагогические, воспитательные. Подрастающее поколение еще на школьной скамье должно быть подготовлено к научно обоснованному и бережному отношению к окружающей природной среде. Вот почему идея "экологизации" учебных дисциплин (т.е. формирования у школьников экологической культуры) приобрела в настоящее время исключительно важное значение.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

Если к обычным, всем знакомым опытам добавить соответствующее экологическое сопровождение, то получится демонстрационный эксперимент с экологическим содержанием:

С целью ознакомления с загрязнениями на практике разработаны демонстрационные эксперименты, где учащиеся наблюдают загрязнение, и объясняют его с точки зрения физики.

4.1. Демонстрационный эксперимент для урока на тему: «Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах».

Цель: С экологической точки зрения, демонстрация этого явления должна показать, как разного рода загрязнители проникают в те вещества, которые обеспечивают жизнедеятельность растений, животных, человека.

На чистое стекло, находящееся на кадровом окне графопроектора, наносим пипеткой каплю чистой воды, а рядом с ней каплю "загрязнителя" - раствора марганцовки, чернил и тому подобное. Капли должны соприкоснуться. На экране учащиеся наблюдают как вследствие диффузии жидкий "загрязнитель" проникает в жидкую воду (диффузия жидкостей). Если рядом с каплей воды положить пинцетом кусочек твердого "загрязнителя" - кристаллик марганцовки, кусочек красной свеклы и т.п. (так чтобы его край касался капли), то на экране будет видно, как постепенно от этого края окрашивается вода (диффузия твердого тела и жидкости).

Сопроводительный текст

Диффузия в жидкостях в случае слива загрязненной воды из автогаражей, фабрик и заводов приводит к загрязнению чистой воды наших рек, каналов, морей. Отравлению организмов, живущих в них, к гибели растительности. Используя в пищу пойманную в них рыбу, человек может отравиться сам.

Загрязнение почвы тоже происходит вследствие диффузии. Так излишки удобрений, различных ядохимикатов попавших на неё при опрыскивании сельскохозяйственных культур, распространяются в почве не только с потоками воды, но и результате диффузии, а затем попадают в плоды, которые человек употребляет в пищу.

Доклады по экологии предназначены для использования на уроках физики в качестве дополнительного материала, ведь когда материал интересен и не обязателен для запоминания, как правило, запоминается учащимися хорошо. Учитель может использовать для повышения интереса учащихся, для расширения их кругозора, формирования личностного отношения к окружающей среде, а также эстетического вкуса.

4.2. Демонстрационный эксперимент для урока на тему: «Применение ядерной энергии. Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АС, перенос радиоактивности в окружающей среде».

Цель: Закрепление понятия радиоактивность, сформировать понятие о радиоактивных и токсичных выбросах атомных электростанций. Расширение кругозора учащихся, развитие познавательного интереса, формирование гражданской позиции каждого ученика к проблеме охраны окружающей среды и элементов экологического мышления, осуществление экологического воспитания.

К вредным воздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивности и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсных смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как при некоторых авариях, когда горячая вода выбрасывается в атмосферу и разделяется на пар и воду.

Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем эксплуатационного персонала, так и аварийными, залповыми. Включаясь в многообразные движения атмосферы, поверхностных и подземных потоков, радиоактивные и токсические вещества распространяются в окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека. На рисунке показаны воздушные, поверхностные и подземные пути миграции вредных веществ в окружающей среде. Вторичные, менее значимые для нас пути, такие как ветровой перенос пыли и испарений, как и конечные потребители вредных веществ на рисунке не показаны.

Таблицы по физике с экологическим уклоном предназначены, для ознакомления учащихся с конкретными экологическими сведениями, мною дополнены уже разработанные экологические таблицы. В этих таблицах приводятся факторы опасности и меры по их уменьшению (избежанию) их отрицательного воздействия на организм человека. Экологические таблицы и дополнительные материалы к ним можно использовать фрагментально при изучении той или иной темы курса физики, а так же на специально организованных занятиях, посвященных вопросам экологии, или при повторении учебного материала.

4.3. Демонстрационный эксперимент для урока на тему: «Физика и экология быта».

Цель: Познакомить учащихся с вредным воздействием бытовых приборов.

Все больше и больше электрических приборов входит в наш быт. Но все ли они улучшают наше здоровье? Вовсе нет. Работа многих из них облегчает труд, создает комфорт, но отрицательно сказывается на самочувствии человека. Так что весьма часто за комфорт мы платим здоровьем. В таблице указано отрицательное воздействие некоторых бытовых приборов и возможные меры по уменьшению этого влияния на наше здоровье.

Весь предложенный материал необязателен для запоминания, поэтому учащиеся не будут перегружены материалом. Так как предложенный материал интересен, то запоминается непроизвольно, и учащиеся будут знать о вредном воздействии человека на природу со школьной скамьи. Экологическое воспитание положительно влияет на усвоение нового материала, оно повышает интерес у учащихся.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении хочется сказать, что экологические сведения составляют ныне неотъемлемый и важный компонент основ физики и других естественнонаучных дисциплин, изучаемых в современной средней общеобразовательной школе. Это позволяет формировать экологическую культуру подрастающего поколения, овладевать системой знаний о физико-технических и технологических аспектах в природе и предотвращать их нарушения.

В условиях научно-технического прогресса это служит залогом правильного выбора направления развития производственной деятельности человеческого общества, выбора, в котором предстоит участвовать выпускникам нашей школы, т.е. служит важным аспектом подготовки молодежи к жизни и труду. Эта подготовка будет тем более эффективной, если уже в стенах школы ученики приобретут практические умения по изучению природы, определению рационального использования природных ресурсов и способов охраны окружающей среды.

Изучение физических аспектов экологических знаний ведет к углублению и расширению знаний учащихся по физике, а также повышению их интереса к предмету.

Чтобы эти потенциальные возможности экологического воспитания и образования, учащихся при изучении курса физики стали реальными, учителю нужно проникнуться идеей «экологизации» учебного процесса и осознать ее насущную необходимость в наши дни.

Использованная литература

1. Экология/ Большаков В.Н., Логос | 2006 г.

2. А.Д. Дмитриев. Экология и здоровье человека Чебоксары Чувашское книжное издательство 1999г

3. Мухлибаев М.К. «Экологическая связь» уроков физики и технологии // Физика в школе. – 2003. №4. – с. 20-21.

4. А.В. Перышкин. Физика. 7,8,9 класс: учебное пособие для общеобразовательных учебных учреждений. М.: Просвещение, 2011 год.

5. Смирнова Г.С. Экологическая развивающая экскурсия // Физика в школе. – 2003. №4. – с.19-20.

6.Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы / С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др. / Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой. – М.: Академия, 2000. – 368 с.

7. Э.А. Турдикулов. Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе обучения физике. Москва «Просвещение» 1988г

8. Г.А. Фадеева. Физика и экология 7 – 11 классы Издательство «Учитель» г. Волгоград