Статья "Экология в курсе физики 8 класса"

В этой статье я проанализирую условия формирования экологических знаний учащихся в курсе физики разделе “Молекулярная физика” ос­новной и средней школы.

Экология -  [от греч. oikos - дом, жилище и logos - учение]

1. Наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой иокружающей средой. 

2. Экологическая система. 

3. Природа и вообще среда обитания всего живого (обычно о плохом их состоянии). 

Социальная экология изучает закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы ее охраны. Включает различные философские, социологические, экономические, географические и другие аспекты (напр.,экология города, техническая экология, экологическая этика и др.). В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки.

Проанализируем наиболее часто используемые учебные комплекты в школах на наличие экологического материала и его количества.

К разделу “Молекулярная физика” относятся первая глава по учебнику из данного УМК, которая называется “Тепловые явления” и вторая глава – Изменение агрегатных состояний вещества.

В первой главе после параграфе 4 “Теплопроводность” учащимся предлагается в упражнении 1 ответить на вопросы 1. Почему глубокий рыхлый снег предохраняет озимые хлеба от вымерзания? и 3. Почему вода не замерзает под толстым слоём льда? Отвечая на данные вопросы, учащиеся получают элементарные экологические знания. Однако, данное задание предполагается давать учащимся в качестве домашнего задания, что не способствует закреплению полученных на уроке новых знаниях.

Следующий экологический элемент в параграфе 8 “Удельная теплоемкость”. После сравнения удельных теплоёмкостей учащиеся приходят к выводу, что у воды самая большая теплоёмкость, и далее в учебнике говорится: “В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает большое количество теплоты. Поэтому в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно. Это связано с тем, что зимой  вода остывает и отдаёт большое количество теплоты.”  Сам по себе материал, конечно, хороший, но очень сильно сжат, и поэтому при введении данной темы в традиционной форме учителю необходимо будет раскрывать проблему засух и измельчений морей, вспомнить печально известное Аральское море.

     Последний экологический элемент в параграфе 11 “Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

“Солнечные лучи несут определенный запас энергии. Падая на поверхность земли, лучи нагревают её. Энергия солнечных лучей при этом превращается во внутреннюю энергию почвы и тел, находящихся на поверхности земли. Воздушные массы, нагревшись от поверхности земли, приходят в движение – появляется ветер.” Здесь опять же нужные подробные объяснения, демонстрация образования ветра. Оставлять этот материал на самостоятельное прочтение параграфа учащимися не нужно.

Как мы видим, экологического материала крайне мало, а тот материал, который всё-таки присутствует в параграфах учебника сжат настолько, что нуждается в подробном раскрытии со стороны учителя.

В учебнике периодически появляется задание по подготовке докладов. Однако, если теоретический материал, не подкреплять практическими умениями или проблемными ситуациями для всего класса, но подготовку докладов считаю неэффективной.

Учебно-методический комплект авторов Пурышевой Н.С. и Важеевской Н.Е. физика 8 кл. для общеобразовательных учреждений издательства “Дрофа”.

К разделу “Молекулярная физика” относятся третья глава по учебнику из данного УМК, которая называется “Тепловые явления”, четвёртая глава – Изменение агрегатных состояний вещества и пятая глава – Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел.

Первый экологический элемент находится в параграфе 26 “Теплопроводность”. “Плохой теплопроводностью обладает снег. Исследования его свойств показали, что слой снега толщиной 16 см очень хорошо защищает землю: за 5 дней при температуре  –1.4 ^оС она промерзает на 2 см. Почва же, не защищённая слоем снега, промерзала на 30 см.

Ещё один экологический элемент был найден в параграфе 36, который посвящён влажности воздуха. В самом конце параграфа Наталья Сергеевна обращает внимание учащихся, что для хорошего самочувствия человека относительная влажность воздуха должна быть 40-60%. Большое значение имеет знание влажности воздуха, наряду с такимим величинами, характеризующими состояние атмосферы, как давление, температура, скорость ветра, для предсказания погоды.

Учебно-методический комплект авторов Генденштейна Л.Э. и Кайдалова А.Б. физика 8 кл. для общеобразовательных учреждений издательства “Мнемозина”.

К разделу “Молекулярная физика” относится первая глава по учебнику из данного УМК, которая называется “Тепловые явления”.

Первый экологический элемент в данном учебнике находится в параграфе 5 “Парообразование и конденсация”, в первом подпункте. В качестве примера парообразования и конденсации приводится круговорот воды в природе. Вода в морях и океанах испаряется, пар поднимается вверх и, охлаждаясь, конденсируется, образуя облака. Облака превращаются в дождевые тучи. Они проливаются дождями на землю, а реки несут воду обратно в моря и океаны.

Материал, на мой взгляд, очень хороший как для сильного класса, так и для слабого. Однако отсутствие заданий и вопросов, посвященных проблемам экологии даже в рамках только этой темы делает предложенный в учебнике материал бесполезным, учащиеся не смогут прийти к необходимым выводам.

В параграфе 6 целый подпункт посвящен тепловым двигателям и защите окружающей среде. Вот, что представлено в этом подпункте:

Материал хоть и представлен в достаточно малом объёме, но является очень информативным. Автор обговаривает факт наличия экологических проблем, связанных с использованием тепловых, но также и предоставляет различные способы, с помощью которых наука пытается снизить урон, наносимый природе. Учитель, рассказывая и объясняя такие вопросы, должен не только какой вред окружающий среде наносит использование тепловых двигателей, но и известные на данный период времени способы снижения вредных выбросов  в атмосферу. В связи с этим фактом рисунок, представленный в учебнике, является обоснованным.

Также в конце 6-го параграфа в разделе вопросов и заданий представлен вопрос: “Расскажите, как можно уменьшить вредные последствия работы тепловых двигателей”.

Выводы по содержанию учебников для 8-го класса.

Выводы, полученные в результате анализа учебников для 8-го класса  представлены в таблице.

УМК	Кол-во параграфов, имеющих экологический материал	Наличие заданий или вопросов, проверяющих усвоение экологической стороны изучающего вопроса	Наличие поясняющих схем, таблиц или рисунков.
УМК А.В. Пёрышкина	2	Присутствуют, наличие тем для докладов учащихся	Отсутствуют
УМК Н.С Пурышевой	2	Отсутствуют	Отсутствуют
УМК Л.Э. Генденштейна	2	Присутствуют	Присутствуют

Можно сделать общий вывод: при изучении раздела ”Молекулярная физика” в учебниках вопросам, посвященным проблемам экологии, уделяется мало времени. Учащиеся 8-го класса практически не могут усвоить данный материал ввиду отсутствия заданий по закреплению полученных на уроке теоретических знаний.

Предлагаемые вопросы экологии для курса физики 8-го класса.

Изучение раздела “ Молекулярная физика” у учащихся 8-го класса начинается с изучения темы “Тепловые явления”. При обучении учащихся нужно в следующие темы нужно включить экологический материал:

При изучении теплового движения целесообразно обратить внимание школьников на то, что сейчас на Земле в результате деятельности человека в окружающую среду выбрасывается тепло вместе с нагретыми газами, жидко­стями и твердыми телами. На конкретных примерах объясняем, что тепловое загрязнение гидросферы и атмосферы нарушает устойчивость происходящих в ней природных процессов, приводит к изменению условий жизни живот­ных и растений.

При изучении конвекции учащиеся должны усвоить, что деятельность человека может повлиять на конвекционные потоки в атмосфере Земли. Мас­совые вырубки лесов, сброс теплой воды в водоемы приводит к увеличению вертикальных потоков воздуха, что впоследствии влияет на изменение эко­логической ситуации не только в данном районе.

В беседе об излучении полезно дать школьникам представление о сол­нечном излучении как основном факторе большинства земных процессов, формирующем климат, ландшафт и биосферу.

При рассмотрении количества теплоты необходимо познакомить учащихся с возможностями применения физических закономерностей для оценки потерь тепла при теплоснабжении и способах их уменьшения; расска­зать о создании систем автономного обеспечения жилища энергией.

На уроке по теме «Энергия топлива» прежде всего, следует обратить внимание учеников на то, что современная энергетика в основном базируется на горючих ископаемых: угле, газе, нефти, горючих сланцах, торфе и древе­сине. Их запасы еще недавно считались практически неисчерпаемыми; одна­ко оценка энергетических потребностей земного шара и расхода горючих ис­копаемых показала, что при современных темпах роста энергопотребления «топливные кладовые» Земли могут быть быстро опустошены в относитель­но недалеком будущем. Кроме того, традиционное производство энергии, полученной при сгорании топлива, связано с обширным загрязнением окру­жающей среды. Роль физики в решении энергетической проблемы очень зна­чительна благодаря разработкам в области использования альтернативных источников энергии.

Давая представление о законе сохранения и превращения энергии в ме­ханических и тепловых процессах, обращаем внимание учащихся на зависи­мость устойчивости природных процессов на Земле от стабильности радиа­ционного баланса и возможности влияния на него деятельности человека.

Системы экологических заданий.

Для эффективного формирования экологических знаний и умений в процессе обучения физике необходимо учитывать следующее.

1)      Одно их важнейших условий успешности экологического образования школьников — использование приемов и методов обучения, в максимальной степени приближающих их к жизненной практике, включающих учащихся в самостоятельную деятельность по анализу состояния окружающей среды, определению мер по улучшению экологической ситуации, в непосредствен­ное решение экологических проблем, приобщающих учеников к практиче­ской природоохранительной деятельности. Формирование мотивов, потреб­ностей и привычек экологически целесообразного поведения и деятельности, способность защищать окружающую среду может сформироваться только в процессе личной практической деятельности и, прежде всего, в условиях ре­альных и игровых ситуаций. Такая деятельность позволяет перевести теоре­тические знания в плоскость реальных действий, направленных на оценку состояния и прогнозирования развития экосистем, выявления негативного влияния на них деятельности человека и разработку конкретных мер для обеспечения устойчивого равновесия экосистем.

2)      У каждого школьника есть свой личный опыт взаимодействия с приро­дой, на который очень важно опираться в обучении.

При обращении в учебном процессе к окружающей учащихся действи­тельности, к природе родного края создается возможность установления у школьников ассоциативных связей, которые во многом определяют проч­ность и действенность их знаний. Учащиеся убеждаются в том, что учение помогает им понять окружающий мир, а это стимулирует их интерес к учебе и потребность в знаниях.

Поскольку на уроках физики большое внимание уделяется решению задач, то необходимо, не только обогащать экологическим содержанием условия задач, но и привлекать учеников к обсуждению типовых задач, с точки зрения экологических проблем.

         Предложенные ниже задачи можно использовать при изучении соответствующей темы школьного курса.  Эти задачи воспитывают у учащихся бережное отношение к природе и влияют на формирование высоких моральных качеств.

Тема: “Излучение”.

·        Почему необходима побелка плодовых деревьев?

·        Стекло, хорошо пропуская видимый свет, не пропускает теплового излучения. Объясните на основе этого устройство парников и теплиц.

Тема: “Плавление вещества”

·        Как объяснить такое природное явление, как сползание снежных лавин с гор?

·        Загрязнение атмосферы отходами промышленности приводит к уменьшению ледников в горах. Почему? Каковы возможны нежелательные последствия этого?

·        На основании предложенной информации построить график зависимости таяния ледников от времени их существования.

“Чтобы узнать, насколько тепло было за Северным полярным кругом до нашей эры, специалисты взяли пробы осадочных пород в 23 точках. Изучив образцы, они смогли установить, как изменялась температура, с точностью до десятилетия. Как выяснилось, на протяжении почти 2000 лет стрелка арктического термометра практически всё время опускалась – в среднем, на 0,2 градуса в тысячелетие. Эта тенденция сохранялась примерно до 1900 г., после которого на графике наблюдается резкий подъём – за один век температура поднялась сразу на 1,2 градуса”.

·        21 декабря 2016 года в африканской пустыне Сахара впервые за 37 лет выпал снег. Карим Бушетата, фотограф-любитель, сделавший снимки в алжирском городе Айн-Сефра на севере пустыни сказал: «Cнег пролежал около дня, а потом начал таять». С каким фактором связан этот феномен?

·        Проанализировать снимки толщины морского льда и кол-во льда разного возраста в зависимости от сезона и года. Почему мы видим меняющуюся картину? Что способствует таянию льдов на Земле? Нужен ли вообще нашей планете этот ледяной ковер?

Библиография.

1.           Федеральный государственный образовательный стандарт основного и среднего (полного) общего образования, утверждён приказом Минобрнауки России от 17 мая 2012 г. № 413.

2.           http://dic.academic.ru/

3.           Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений / Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская. – М.: Дрофа, 2002. – 256 с.

4.           Перышкин, А.В. Физика 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.В. Перышкин. – 13-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.

5.           Генденштейн Л.Э. Физика. 8 класс. В 2 ч. Ч. 1 : учебник для общеобразовательных учреждений / Л.Э. Генденштейн, А. Б. Кайдаловд ред. В. А. Орлова, И.И. Ройзена. – 5-е изд., испр. – М.: Мнемозина, 2012.

6.           Физика и экология. 7 – 11 классы: материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию / сост. Г.А. Фадеева, В.А. Попова. – Волгоград: Учитель, 2007.