НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ АЛЬМАНАХ

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ АЛЬМАНАХ

«
Актуальные вопросы преподавания предметов естественно-научного цикла

Карасева И. Д. Экологическое воспитание и образование обучающихся на уроках физики

Оригинал материала размещен в выпуске № 12 (50) https://f.almanah.su/50.pdf


Научно-техническая революция поставила человечество перед такими глобальными экологическими проблемами, как загрязнение окружающей среды, воздушного бассейна и океанов, истощение природных ресурсов, смена климата и уничтожение природных комплексов. Во многих районах мира влияние человека на природу стало настолько интенсивным, что нарушилось ее динамическое равновесие.
По определению «экологическое воспитание – это система воспитательных мероприятий, направленных на формирование у членов общества экологической культуры, гуманности, научно обоснованного отношения к природе, как высшей национальной и общечеловеческой ценности»
.
Экология, как теоретическая основа природоохранной деятельности, есть «комплексная сфера современного научного знания, которая изучает закономерности взаимоотношений между растениями, животными и человеком, между собой, их отношение к среде обитания»
.
Процесс экологического обучения и воспитания, конечной целью которого является природоохранная деятельность человека, включает:
·                      развитие системы знаний о взаимодействии общества с природой;
·          формирование умений и навыков по изучению и охране природы;
·          развитие у учащихся мотивов природоохранной деятельности
.
Сегодня процесс по физике весьма напряжён, что обусловлено большим числом дидактических задач каждого урока. Тем не менее при соблюдении ряда условий имеются значительные возможности для ознакомления учеников с необходимыми экологическими сведениями.
Возрастные особенности обучающихся 7-9 классов позволяют ввести элементарные сведения по экологии на уровне качественного понимания таких вопросов, как охрана воздуха, рациональное использование воды, почвы, тех или иных природных ресурсов. В конечном счёте, ученики должны понимать важность и необходимость сохранения природы, знать некоторые физические способы защиты от загрязнений.
В каждом разделе физики, предложенном учебной программой, заложен экологический компонент. Даже работая с семиклассниками, которые только делают свои первые шаги в изучении предмета «Физика», можно дать какую-то информацию по экологической тематике. Например:
1) в теме «Первоначальные сведения о строении вещества» - о содержании различных инородных веществ в атмосфере, гидросфере и почве, о том, как «чужие» молекулы и атомы попадают в окружающую среду, и какое воздействие оказывают на неё;
2) в теме «Диффузия» - о принципах распространения вредных веществ в природе, об опасностях, которые подстерегают людей в промышленности и сельском хозяйстве;
3) в теме «Агрегатные состояния вещества» - о процессах круговорота воды и углерода в природе, а также об их нарушении;
4) в теме «Плотность вещества» - об экономичности использования материалов низкой плотности в машиностроении, что является также и экологически выгодно. К примеру, замена алюминия и стали в авиастроении на титан – гарантированное уменьшение массы техники и, как следствие, снижение расхода топлива и выбросов от его сгорания;
5) в теме «Давление твердых тел» - о том, что породы под зданиями слоятся и в них имеются различные пустоты, через которые еще и прокладываются инженерные коммуникации. Чрезмерная нагрузка на почву приводит к оседанию грунта, стены дают трещину. Полезно знать, что сельскохозяйственная техника, движущаяся по засаживаемым территориям в рабочих целях, вызывает уплотнение грунта, влекущее за собой снижение плодородности.
При рассмотрении физических сил и их проявлениях в природе, быту, промышленной сфере обязательно нужно сделать упор на аспекты, оказывающие положительное воздействие на экологию. К примеру, если изготавливать детали основных механизмов более прочными и надежными, то увеличение срока их службы приведет к снижению потребности в добыче новых ресурсов, используемых при производстве запчастей. В случае с транспортными средствами проблема аналогична: колеса, контактирующие с дорожным полотном, быстрее изнашиваются, что приводит к повышению спроса на запасные детали, требующие для своего производства больше ресурсов. Каждая добытая единица металла – это определенное количество вредных веществ, выделенных в атмосферу, почву или гидросферу. Если защищать колёса посредством качественной смазки и установки подшипников, то, как следствие из вышесказанного, можно уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу. Оптимизация форм корпуса автомобиля, поезда или самолета также приведет к снижению силы трения и окажет положительное воздействие на экологическое состояние окружающей среды. Кроме того, машины будут создавать меньше шума.
В 8 классе, изучая тему «Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества», обучающиеся получают необходимую информацию о влиянии колебаний температурного режима в водоемах на их обитателей. Обязательно говорю о том, что токсичность и без того загрязненных водоемов повышается при увеличении температуры. Статистические сведения сигнализируют о том, что повышение температуры воды всего на 50С уничтожает до 50% лосося.
На уроке решаются качественные задачи на зависимость теплопроводности от рода вещества.
Тема «Теплота сгорания топлива» является отличным поводом для упоминания об основных разновидностях топливных ресурсов; производится оценка их ценности и вредности для экологии, обязательно обсуждается необходимость перехода автомобильного транспорта на газ и электричество.
При изучении темы «Испарение и конденсация» ученики знакомятся со способами сохранения влаги в почве; обсуждаем уменьшение испаряемости с поверхности почвы, причиной которого являются боронование и лущение плодородного слоя. Одной из тем на уроке являются кислотные дожди и основные вещества, сбрасываемые на Землю вместе с атмосферными осадками. Школьники приходят к выводу, что нельзя бездумно оказывать различное воздействие на природу без предварительной оценки последствий.
В старших классов при изучении темы «Электромагнитное поле», школьники знают, что воздействие невидимых полей пагубно для живых организмов. Каждый понимает, что зеленые насаждения являются экраном, задерживающим электромагнитное излучение. Фактически мы можем заметить только световые волны и инфракрасное излучение, хотя ученые уже давно доказали, что различные радиоволны влияют на наше самочувствие. Получив знания по данной теме, обучающиеся составляют список рекомендаций по использованию компьютерной и другого рода техники. Людям, склонным к заболеваниям, необходимо соблюдать режим, не увлекаться телепередачами, больше времени проводить на свежем воздухе (в парках, садах, скверах).
Чтобы закрепить I закон Ньютона, говорим об экономном режиме управления автомобилем с выбором оптимального маршрута движения. Понятие «инерция» также необходимо, когда речь идет об уменьшении дорожно-транспортных происшествий.
Рассматривая II закон Ньютона, говорим о перегрузке, возникающей при запуске и посадке космического корабля. Ученые и разработчики делают упор на то, чтобы получить уровень перегрузок, оказывающий минимальное воздействие на человеческий организм. Также этот закон позволяет облегчить разрушительное воздействие реактивных двигателей на почву.
О работе водного, авиационного транспорта и ракетных двигателей говорим в процессе изучения III закона Ньютона. Опять же, не забываем сказать об уровне загрязнения гидросферы и атмосферы.
Закон всемирного тяготения рассматривается, как один из самых «полезных», поскольку за счет него можно использовать энергию приливов и отливов для выработки экологически чистого электричества.
Понятие «резонанс» – это так называемый виновник большого количества дорожно-транспортных происшествий. При увеличении скорости до 100 - 120 км/ч возникают вибрации на частоте в 0,2 - 20 Гц в то время, как частота собственных колебаний человеческого тела – 3 - 10 Гц, что ведёт к такому физическому явлению, как резонанс. Подобное явление при движении транспорта на высокой скорости может стать причиной снижения реакции и нарушения координации движений водителя, что сравнимо с легким опьянением.
Многие люди работают на промышленных предприятиях, где на них постоянно воздействуют вибрации. С целью защиты работников производства разрабатываются машины и механизмы с виброзащитными надстройками. К примеру, автомобили дополняются специальными сиденьями на подвесках, а основные детали покрывают уплотнителем для того, чтобы гасить колебания.
Восьмиклассникам доступны для понимания (на уровне применения знакомой ситуации) знания об источниках теплового и химического загрязнения окружающей среды и защите от него, о положительном и отрицательном воздействии человека на природную среду, а также анализ конкретных поступков сверстников и взрослых по отношению к природе. Менее доступными для них оказываются вопросы, требующие переноса конкретных физических знаний на явления глобальных масштабов, в частности выяснение роли Солнца как источника энергии. В связи с этим целесообразно провести специальный урок на тему «Солнце - главный источник энергии на Земле», т.к. эта тема имеет важное значение в формировании не только экологических знаний, но и диалектико-материалистического мировоззрения учащихся.
Ученики старших классов лучше подготовлены к восприятию экологических знаний, так как у них уже имеется определённый запас сведений по основам наук, достаточный жизненный опыт, понимание необходимости охраны природы, сформированы некоторые экологические понятия и представления. Наряду с этим они владеют элементами научного мышления: умеют анализировать, сопоставлять, делать обобщения и выводы. Всё это открывает возможность рассматривать экологические вопросы при обучении физике на достаточно высоком уровне и одновременно углублять и расширять знания обучающихся по предмету.
Изучение вопросов молекулярной физики, основ термодинамики и электродинамики, связанных с охраной природы, представляет собой принципиально новый этап в познавательной деятельности школьников, в развитии их физико-экологического миропонимания.
Представление старшеклассников о биосфере как целостной планетарной оболочке позволяет подходить к изучению атмосферы, её строению, составу как к элементам целого. Каждый ученик должен понять, что все элементы биосферы связаны сложными круговоротами вещества и энергии в ней, которые обусловлены изменениями температуры и объясняются законами термодинамики. Особо подчёркивается, что изменение состояния планеты в целом зависит, в основном, от факторов двух типов: естественных (природных) и искусственных (антропогенных), связанных с деятельностью человека.
Антропогенные факторы имеют сегодня глобальный характер. Их воздействие на природу может быть как прямым, так и косвенным. Примером прямого воздействия является сокращение площадей, занятых растениями, вследствие строительства дорог, городов, промышленных объектов. Особенно опасны изменения окружающей среды из-за косвенного воздействия на неё, ибо причины таких изменений иногда трудно установить. К косвенным воздействиям относится, например, изменение состава воздуха или почвы в результате работы транспорта, химизации сельского хозяйства и т.п. Необходимо последовательно формировать у обучающихся понимание того, что физические понятия и величины тесно связаны не только между собой, но и с химическими, биологическими факторами и являются важными параметрами природной среды. При этом следует ознакомить их с допустимыми нормами этих параметров и понятием «физическое загрязнение» природы. До сознания школьников необходимо довести, что экологическая деятельность общества рассматривается как деятельность по рациональному использованию природных ресурсов, защите природной среды от загрязнения и сохранению в неприкосновенном виде природных систем
.
В выпускном классе формирование опорных и основных экологических понятий получает своё дальнейшее развитие. Ученики знакомятся с рядом новых важных физических факторов и параметров биосферы, таких как инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, шкала электромагнитных волн; электромагнитное поле; освещённость; естественная и искусственная радиоактивность, загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами;
-,
-,
- излучения. Они узнают о допустимых нормах различных параметров для живой природы, о причинах и факторах, способствующих загрязнению биосферы, о рациональном использовании ядерной энергии, о дозах излучения и биологической защите, о поиске новых источников энергии, а также о физических методах защиты природной среды от различных видов загрязнений.
Если урок изучения нового материала посвящён рассмотрению вопросов чисто экологического характера, то учебный материал нужно на уроке не только объяснить, но и закрепить, повторить и проверить. Если же материал урока лишь связан с вопросами экологии, то целесообразно ознакомить обучающихся с ними иллюстративно в процессе изложения нового материала или его закрепления, чтобы не расходовать специального времени. При повторении или опросе полезно проверять знание учениками не только новых экологических сведений, но и старых, полученных на прошлых уроках, на внеклассных или внешкольных занятиях
.
Обобщающий урок служит целям повторения, закрепления и систематизации знаний учащихся, раскрытия важнейших экологических проблем и идей. Для этих уроков характерно акцентирование внимания на основных вопросах взаимодействия общества и природы, на установлении взаимосвязей между понятиями, проверке степени их усвоения. Темами обобщающих уроков по физике могут быть: «Механика, механизация производства и охрана окружающей среды», «Освоение и охрана космоса», «Капиллярные явления в природе и технике», «Энергетика и окружающая среда», «Использование электрической энергии и её экологичность», «Радиация и жизнь», «Радиоактивные изотопы и их применение», «Физика и научно- техническая революция», «Окружающая среда и научно-технический прогресс», «Современная физическая картина мира».
В старших классах в целях обобщения знаний используются семинары, эффективность которых зависит от типа предварительных заданий, отбора литературы по экологии, организации занятий. Особенно эффективны уроки - семинары, на которых школьники в своих сообщениях по экологическим вопросам привлекают краеведческий материал, заранее ими самостоятельно изученный по заданию учителя.
В 11 классе эффективны семинары следующей тематики: «Экологические и социальные аспекты НТР», «Физическая сущность современных проблем экологии», «Основные виды энергии. Энергетика и окружающая среда», «Электромагнитное поле и человек», «Радиация и жизнь» и др.
Воспитание подлинно экологического мышления – это важнейшее условие для эффективного экологического образования. Каждый человек должен понимать, что Землю он получил не в наследство от предков, взял её в долг у потомков. А что будет возвращено взамен? Поэтому воспитание молодёжи в духе бережного отношения к природе, экологическое образование, должны стать неотъемлемыми компонентами образовательного процесса.

Библиографический список

1.      Дик Ю.И., Турышев И.К. Межпредметные связи курса физики в средней школе. – М.: Просвещение, 1987. ­– 191 с.
2.      Зарипова М. Д. Формы и методы экологического воспитания учащихся// Молодой ученый, 2014. – №1. – С. 524-525.
3.      Захлебный А.Н. Школа и проблемы охраны природы. – М.: Педагогика, 1981. – 184 с.
4.      Турдикулов Э.А. Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе обучения физике. – М.: Просвещение, 1988. – 124 с.

2021