Кафедра методики обучения химии

1
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ И ВОСПИТАНИЕ
ШКОЛЬНИКОВ В КУРСЕ ХИМИИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ
Основная цель экологического образования и воспитания школьников формирование экологического сознания и мышления на основе активной
жизненной позиции.
Пробуждение экологического сознания неразрывно связано с осознанием
человеком своей роли на Земле. В настоящее время вследствие технического
прогресса урбанизации общества человек перестал ощущать себя и
окружающую среду как единое целое в пределах биосферы.
Создав и используя мощную техническую базу в своих интересах, человек
заимел гигантскую власть над природной средой, но, к сожалению, не оценив
своего места в биосфере, он не приобрел чувства ответственности, которое бы
соответствовало этой его новой роли.
Экологическое образование имеет межпредметный характер и является
непрерывным процессом, осуществляющимся на протяжении всей жизни
человека. В основу экологического образования должны быть положены
методические подходы, активизирующие самостоятельную познавательную
деятельность учащихся. Ведущая роль здесь должна быть отведена активным
методам обучения: дискуссиям, ролевым и имитационным играм,
исследовательской работе, связанной с решением конкретных практических
задач, экскурсиям и т.д. Все эти методы, пробуждая мыслительную активность,
дают учащимся багаж прочных знаний, приобретенных в результате личного
опыта. Дискуссии, деловые игры и другие методы коллективного активного
обучения обогащают также опытом социального общения. Многообразие точек
зрения на одну и ту же проблему учит спорить, отстаивая свою точку зрения,
уважать оппонента, идти сознательно, где нужно, на компромиссы. В результате
обсуждения и всестороннего системного анализа проблемы с учетом
многофакторных прямых и обратных связей вырабатывается общая точка
зрения. Корректно поставленная экологическая задача имеет многовариантную
систему решений, поэтому конкретное решение, принятое данной группой, - это
равнодействующая творческих индивидуальностей участников. Такой подход
помогает учащимся не только получать знания путем «открытия», делать
обобщения, но и принимать решения.
Часть учебного времени, безусловно, должна быть отведена лекционным
занятиям, которые служат исходным материалом для самостоятельной работы.
Химические знания - неотъемлемая часть знаний об основах охраны
природы, рациональном природопользовании и разумном преобразовании
окружающей человека среды.
Роль химии в решении экологических проблем на современном этапе
значительна:
1. Изучая состав, строение и свойства веществ, химия может ответить, как
ведет себя то или иное вещество в атмосфере, почве, водной среде, какие
2
воздействия оказывает оно и продукты его превращения на биологические
системы.
2. Раскрывая механизмы биогеохимических процессов в природном
круговороте элементов, химия способствует решению задач наиболее
естественного и «безболезненного» вхождения промышленного производства в
природные циклы, делая его частью какой-либо экосистемы.
3. Используя разнообразные методики химико-аналитического контроля
состояния объектов окружающей среды или качества готовой продукции ряда
отраслей
промышленности
(химической,
нефтехимической,
микробиологической, фармацевтической), химия позволяет получить
информацию, необходимую для последующего принятия решения о
предотвращении поступления вредных веществ в контролируемые объекты,
очистке этих объектов, способах их защиты и так далее. Экологизированный
курс химии дает возможность раскрыть особую роль этой науки в борьбе с
экологическим невежеством, проявляющимся в укоренившемся представлении
о «виновности» химии в сложившейся экологической ситуации, привлечь
школьников к исследовательской работе по изучению состояния природной
среды, воспитать у них чувство личной ответственности за ее сохранение.
В последнее время внимание учителей привлечено к новой форме
структурирования экологической информации в курсе химии - в виде блоковмодулей, это дает возможность выделить экологическую проблему и
всесторонне ее изучить, привлекая соответствующий материал по химии и к
другим дисциплинам. Кроме того, снимается проблема дублирования учебного
материала, приводящая к снижению интереса учащихся, появляется
возможность для эффективного использования и обучения интерактивных
методов, экологического моделирования компьютерных игр.
В настоящее время проводится большая работа по разработке
дидактического материала для учителей, дидактических игр и средств
наглядности для проведения экологического образования и воспитания
учащихся на уроках химии. Составляются тесты, задачи, задания с
экологическим содержанием, инструкции по проведению химического
эксперимента с учетом требований экологической безопасности. Определяется
содержание с использованием средств мультимедиа.
В формировании экологического сознания у учащихся огромная роль
принадлежит урокам. Привожу примеры уроков химии в IX классе , которые
дают возможность воплотить в жизнь экологическое воспитание и образование
школьников, посвященных теме: "Электролитическая диссоциация".
IХ класс
Тема «Электролитическая диссоциация»
Данная тема позволяет познакомить учащихся с ионообменными
процессами, происходящими в живой и неживой природе, раскрыть их
3
взаимосвязь, расширить понятие о природном круговороте веществ и
рассмотреть возможные причины его нарушения.
С целью углубления знаний учащихся об ионах и уникальном природном
веществе - воде на более высоком теоретическом уровне через использование
эксперимента и ИКТ рассматривается строение молекулы воды, образование
водородных связей и их влияние на свойства воды, объясняется растворяющая
способность; раскрывается значение воды в жизни на Земле; рассматривается
роль воды как активной внутренней среды организма и как непосредственного
участника многих биохимических реакций.
Учащиеся знакомятся с понятием «буферные системы», с действием таких
систем в живой природе. Повторно рассматривается круговорот воды в природе
(изучается в VIII классе), однако внимание учащихся акцентируется на его роли
в поддержании природного равновесия, на негативных последствиях
загрязнения морей и океанов для климата на планете. В этой же теме учащиеся
знакомятся с химическими методами очистки воды от загрязнения.
Изучение темы начинается с сообщений учащихся о распределении воды
на Земле, о ее роли в живой и неживой природе. Затем рассматриваются
электронная природа молекулы воды и механизма образования водородной
связи. Подчеркивается, что именно наличие водородных связей и возможность
образования ассоциированных молекул обусловливают аномальные свойства
воды, играющие в природе особую роль. Учащимся предлагается ответить на
следующие вопросы:
1. Почему в зимнее время в водоемах сохраняется жизнеспособность их
обитателей?
2. Что представляет собой лед и каковы его особенности?
3. Почему на больших глубинах в океане вода, имеющая температуру о
- 3 С, не замерзает?
4. С каким параметром воды связана ее теплорегулирующая роль в живых
организмах?
5. Почему вода обладает большой растворяющей способностью по
сравнению
с
другими
жидкостями;
чем
объяснить
образование
гидратированных ионов и кристаллогидратов?
6. Почему вода способная подниматься по капиллярам почвы и в
растениях на большую высоту (например, 40-метровый бамбук)? Чем можно
объяснить тот факт, что водные насекомые перемещаются по поверхности
воды?
7. Какую роль выполняет вода в работе суставов у животных и человека?
Характеризуя свойства различных ионов, учащимся можно предложить
следующую информацию. Живые организмы так или иначе соприкасаются с
водой и, конечно же, с теми веществами, которые в ей содержатся. Некоторые
из этих веществ, проникая в организм в виде ионов, могут вызвать
нежелательные последствия. Так, известно, что ионы калия находятся в клетке,
а ионы натрия - в межклеточной жидкости. Гипотетически это объясняется тем,
что гидратированные ионы натрия больше ионов калия, т.е. ядро натрия в
4
меньшей степени экранировано электронами, и возле него образуется большая
гидратная оболочка. Меньший по объему ион калия более прочно связан
электростатически с органическими анионами, к тому же он, ввиду своих малых
размеров, легче проникает в клетку.
Что произойдет, если во внешней среде находится избыточное количество
лития, который в виде ионов может проникнуть в организм? Аналогия
сравнения приводит учащихся к объяснению: гидратная оболочка лития еще
больше, чем у натрия, и проникнуть в клетку он не может. Ионы лития,
находясь на внешней стороне клеточной мембраны, образуют пару литий калий и тем самым нарушают процессы возбуждения в клетке, препятствуют
проведению сигналов в нервной такни: сигналы, передаваемые нервной
системой от мозга и к нему, представляют собой слабые электрические
импульсы, распространяющиеся по нервным клеткам (импульсы возникают изза изменений концентрации ионов Nа+ и К+ в нервных клетках).
Затем приводятся дополнительные сведения о роли ионов натрия и калия
в организме. Так, ионы натрия поддерживают нормальную возбудимость
мышечных клеток, участвуют в поддержании кислотно-основного равновесия, в
регуляции сердечной деятельности (успокаивающее действие). Ионы натрия
легко гидратируются, поэтому способны удерживать воду в организме.
Поскольку живые организмы усваивают минеральные вещества в
основном в виде ионов, важно рассмотреть условия, при которых ионы
поступают в организм. Отмечается, что растворимость минеральных веществ,
определяющая их доступность, изменяется в зависимости от температуры,
кислотности и присутствия других растворенных веществ. Поглощение одного
иона зависит от присутствия других. Так, в присутствии легко поглощаемого
аниона катионы той же соли поступают в клетку быстрее. Ионы с одинаковым
знаком обычно конкурируют между собой. Однако в некоторых случаях
наблюдается противоположная закономерность. Например, при наличии в среде
фосфата-иона (РО34-) поглощение нитрат-ионов (NО-3) ускоряется, т.е. в
присутствии фосфорной кислоты поглощение нитратов возрастает.
Значительную роль в усвоении растениями питательных веществ играет
концентрация ионов водорода в почве. Установлено, что при подкислении
раствора поступление в растения катионов задерживается (конкуренция
одноименно заряженных ионов). Вместе с тем подкисление улучшает
доступность ионов фосфорной кислоты. И наоборот, подщелачивание
почвенного раствора снижет поступление фосфора из-за перехода
одновалентного иона Н2РО4- в двухвалентный НРО24- и трехвалентный РО34- как
менее доступные для растений.
На этом материале формируется понятие о физиологических свойствах
почв (кислотных, основных, нейтральных), оказывающих определенное
воздействие на жизнедеятельность растительных и животных организмов.
Например, такие питательные элементы как калий, железо, марганец, бор и
другие более усвояемы на кислотных почвах. Вместе с тем резкое увеличение
кислотности почвы может сильно тормозить рост организмов, оказывать на них
5
повреждающее действие. В кислотной среде хорошо мигрируют ионы многих
металлов, особенно в комплексе с органическими соединениями, поэтому
кислые почвы объединяются подвижными элементами, которые становятся
дефицитными для растений и животных. Особенно характерен дефицит кальция
- важного элемента костной ткани.
Далее рассматриваются заболевания у растений, животных и человека,
вызванные недостатком в окружающей среде ионов кальция, магния, кобальта,
железа и др.
Достаточно подробно освещается проблема кислотных осадков (дождя,
снега, тумана). Учащиеся самостоятельно составляют перечень веществ,
образующих во влажной среде кислоты, а затем указывают источники
поступления этих веществ в биосферу.
В качестве примера отрицательного воздействия кислотных дождей на
природные системы рассматривается процесс заболачивания водоема (озера) по
мере снижения в нем рН воды. Отмечается, что первое время в водоеме
сохраняется основная реакция (рН природной воды около 8) благодаря его
естественным буферным свойствам
- способности нейтрализовать
поступающую кислоту (в виде осадков). Однако возможности буферных систем
не безграничны. Понемногу вода в водоеме начинает подкисляться, что
приводит к необратимым процессам в нем: гибнут планктон, моллюски, рыба,
исчезают некоторые виды водорослей, бурно развиваются кислотолюбивые
мхи, грибы и нитчатые водоросли, появляется сухопутный мох сфагнум, и
водоем заболачивается. Гибель обитателей водоема обусловлена не столько
самим закислением, сколько теми процессами, которые оно вызывает: падение
содержания ионов кальция, выщелачивание (извлечение) из донных отложений
токсичных ионов тяжелых металлов (Нg2+, Рb2+ , Сd2+, Sn2+, Ni2+, Аl3+), дефицит
кислорода, развитие анаэробных процессов, образование метана, сероводорода,
углекислого газа.
Цель - экологизация химического образования курса химии основной
школы заключается в том, чтобы на основе системных знаний сформировать у
учащихся способность ориентироваться в химических аспектах экологии и
экологических проблем, а также выработать рациональное поведение в
природной среде, а во многих случаях и элементарную безопасность - свою и
окружающих.
Литература
1. Габриелян О.С., Остроумова И. Г. Химия. 9 класс. - М.: Дрофа, 2008.
2. Головнер В.Н. Интересные уроки из зарубежного опыта преподавания. - М.:
НЦ ЭНАС, 2005.
3. Зуева М.В., Иванова Б.В. "Совершенствование организации учебной
деятельности школьников на уроке химии". - М.: Просвещение, 2002.
4. Журналы "Химия в школе".
5. Интернет - ресурсы.