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.