Экология на уроках физики

ДОКЛАД на тему ЭКОЛОГИЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ Из опыта работы учителя физики  Бабаковой Елены Михайловны Экология на уроках Физики «Искать истину и легко, и трудно, ибо очевидно, что никто не может ни целиком её постигнуть, ни полностью   её   заметить,   но   каждый   добавляет понемногу   к   нашему   познанию   природы,   и   из совокупности   всех   этих   фактов   складывается величественная картина»                                                                                                                               Аристотель Существует алгоритм изучения экологических проблем (И.Т. Суравегина), разработаны уровни их раскрытия. Очень важно, что и на уроках физики нужно Опираться на систему междисциплинарных   понятий:   окружающая   среда,   природные   условия,   ресурсы, антропогенный фактор, экологический кризис, загрязнение, мониторинг, охрана природы, экологическая культура, здоровье. Для   учащихся,   которые   еще   не   изучали   отдельно   предмет   "Экология",   очень   важно начинать формирование экологических знаний по всем предметам, но в основу отбора содержания экологических знаний должен быть положен системный подход к пониманию биосферы  и   места   человека   в  нем.  Экология  рассматривается   как   целостная  система знаний о продолжении жизни на нашей планете. Учащимся нужно знать экологические понятия для формирования знаний о биосфере как о целостной системе.    Земля, вода, атмосфера как элементы единой системы; физические факторы природной среды и их параметры; роль физических факторов и параметров в протекании физических, химических, биологических процессов в биосфере; допустимые нормы физических параметров для различных биосфер.  Следует выделить основные физические факторы и параметры природной среды, с которыми нужно познакомить учащихся в курсе физики. К ним относятся: ус­ корение свободного падения, давление, температура, теплоемкость, влажность воздуха, поверхностное натяжение жидкости, электрическое поле (напряженность, потенциал), магнитное   поле   (магнитная   индукция),   звук   (амплитуда,   частота),   электромагнитное излучение различных частот (длина волны, плотность потока электромагнитного излу­ чения), радиоактивность (энергия излучения, период полураспада, доза излучения). С   точки   зрения   экологического   образования   важно   раскрыть   роль   этих   понятий   и величин как важных физических факторов и параметров протекания различных процес­ сов в биосфере с указанием их допустимых норм. Дня человека природа ­ среда жизни и источник существования. Развитие энерге­ тики, транспорта, промышленности привело к сильному загрязнению биосферы, а это ведет к изменению законов функционирования как ее отдельных биологических систем, так и всей биосферы в целом. В курсе физики следует раскрыть экологические вопросы:  др.; рациональное использование энергетических ресурсов: нефти, газа, угля, торфа и   безопасные для окружающей среды способы применения механической, внутренней, электрической и атомной энергий; рациональное   использование   сырьевых   ресурсов:   водных,   земельных,   полезных ископаемых; физические методы защиты природной среды от загрязнения;  ­использование возобновляемых источников энергии (солнечного излучения, энергии ветра, морских приливов и отливов). Взаимосвязь   физических   знаний   с   экологией   не   ограничивается   сообщением   опре­ деленных фактов, она связана с выработкой некоторых умений и навыков природоохра­ нительного характера. Можно выделить природоохранительные  умения, которые сле­ дует сформировать и развить у учащихся при изучении физики:  измерять   ряд   основных   физических   параметров   природной   среды   (температуру, освещенность, влажность, давление); ­   оценивать   основные   физические   факторы   и   параметры   для   различных   объектов, явлений и процессов, протекающих в биосфере, знать их допустимые нормы;  в практической деятельности уметь рационально выбирать и применять природные ресурсы и различные виды энергии;   предвидеть возможные последствия своей деятельности для физического состояния окружающей среды, уметь Оценивать поступки людей при воздействии на нее; оценивать физическое состояние природной среды, складывающееся под воздей­ ствием антропогенных факторов. Природная среда. Охрана природы. Рациональное использование природных ресурсов. Для физики как науки и учебного предмета центральными экологическими проблемами являются: 1. 2. По данным направлениям можно раскрывать экологический материал в соответствии с программой по физике для учащихся 7­11 классов, соблюдая внутреннюю логическую структуру. Введение в предметы экологического материала можно осуществлять:     Учителям   можно   давать   межпредметные   задания,   проводить   уроки,   практикумы   с межпредметным содержанием материала. В   соответствии   с   особенностями   содержания   каждого   этапа   изучения   экологических проблем   можно   применять   различные   формы   организации   деятельности   учащихся: лекции, семинары, ролевые игры, дискуссии и т.д. Ролевые   игры   способствуют   восприятию   экологических   проблем   как   личносгно значимых, так как включают каждого учащегося в ситуацию ответственной зависимости в соответствии с ролью ­ ученого, инженера и т.д. увязывая программный материал с экологическим; расширяя объем экологического содержания в программных темах; вводя специальные экологические темы; проводя отдельные уроки. Ролевые   игры   развивают   экологическое   мышление,   творчество,   самостоятельность школьников,   позволяют   приобретать   социальный   опыт   в   применении   экологически грамотных решений, усваивать правила поведения в природе. У   учащихся   старших   классов   имеются   уже   определенные   знания   по   основам   наук, жизненный опыт, у них сформированы основные экологические понятия и представления, они   умеют   делать   обобщения,   выводы,   анализировать,   сравнивать.   Все   это   позволяет одновременно рассматривать экологические проблемы и знания по предмету на более высоком уровне. Например, изучение вопросов молекулярной физики и термодинамики связаны с охраной природы. Учащимся рекомендуется дать экологические знания: 1. Взаимодействие общества и природы в современных условиях. 2. Взаимосвязь факторов среды (температура, влажность), их действие на биологическую систему. 3. Последствия изменения температуры воздуха, воды, почвы. 1. Изменение теплового баланса Земли в связи с изменением температуры в результате загрязнения атмосферы. Влажность воздуха, ее изменение и влияние на живые системы. Поверхностное натяжение жидкости и его роль в природе. 2. 3. Изучая биосферу, каждый ученик должен понять, что все элементы биосферы связаны сложными круговоротами вещества и энергии в результате изменения температуры. Изменение   состояния   планеты   зависит   от   факторов:   ­   естественных   (природных)   и искусственных   (антропогенных),   связанных   с   деятельностью   человека.   Например,   при сооружении электростанции (Куйбышевская. Волгоградская) потеряны миллионы гекта­ ров плодородной пашни и высокоурожайных лугов, нарушен естественный речной сток. Чрезмерная концентрация промышленности в городах (Кемерово, Нижний Тагил, Стер­ литамак, Уфа, Челябинск, Красноярск и т.д.), устаревшее оборудование на предприятиях привели к выбросам в атмосферу огромного количества загрязняющих веществ. Необхо­ димо продолжать формировать у учащихся понимание того, что физические понятия и величины тесно связаны с химическими, биологическими факторами и являются пара­ метрами природной среды. Обязательно сообщать учащимся о допустимых нормах этих параметров. При изучении температуры важно напомнить, что температура ­ главный фактор среды. Из­за свойств цитоплазмы клеток все живые существа способны жить при температуре 0 и 50 С. Для каждого вида выход за эти пределы означает гибель либо от холода, либо от жары.   Изменение   температуры   среды   может   нарушить   сбалансированность   обмена веществ в организмах. Большую   роль   в   терморегуляции   живых   существ   играет   собственная   энергия.   Ее   ис­ точниками в клетках являются 2 экзотермических процесса.   Часть   энергии,   согласно   П­ому   закону   термодинамики,   рассеивается   в   виде   тепла, которое является причиной повышения температуры тела живых организмов. окислительная реакция; расщепление АТФ. От температуры зависит и место обитания различных видов организмов. Например, в верхних слоях морей и океанов температура меняется в течение года ­ в ней обитают водоросли и идет фотосинтез. Воздух   ­   плохой   проводник   тепла.   Этим   облегчается   возможность   сохранения   тепла внутри организмов, и поддержание постоянной температуры у теплокровных животных. Само развитие теплокровности стало возможным в наземной среде. Предки современных водных млекопитающих ­ китов, дельфинов, моржей, тюленей когда­то жили на суше. Изучая   в   курсе   физики   влажность   воздуха,   точку   росы,   приборы   для   определения влажности, учащиеся знакомятся с другим фактором среды, который влияет на жизне­ деятельность организмов. При изучении этой темы формируются физические понятия о водяном паре, который содержится в атмосфере, об относительной и абсолютной влаж­ ности воздуха, о значении влажности. Протекание всех биохимических процессов в клет­ ках   и   нормальное   функционирование   организма   возможно   только   при   достаточном обеспечении его водой. Важно напомнить, что вода является составной частью живых существ. Для нормального существования многих животных и растений необходима относительная влажность 100%. Поддержание водного баланса имеет особое значение для обитателей суши и моря. Испарение ­ это регулируемый способ уменьшения внутренней энергии. Относительная влажность ниже 40% при нормальной температуре воздуха тоже вредна, т.к. приводит к усиленной потере влаги организмом, что ведет к его обезвоживанию. Экологическая   обстановка   места   обитания   должна   соответствовать   образу   жизни   жи­ вотных, растений, например, нужно подчеркнуть, что важным физическим параметром среды   является   сила   поверхностного   натяжения   жидкости   При   рассмотрении программного   материала   о   поверхностном   натяжении,   о   зависимости   силы поверхностного  натяжения   от   химических  и   физических   загрязнений   среды   учащимся нужно сообщить, какие меры можно применять по охране воды от загрязнения. Поверхностный   слой   воды   ведет   себя   как   растянутая   эластичная   пленка,   и   поэтому мелкие насекомые, например, водомерки могут скользить по поверхности. Поверхност­ ный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя вогнутый мениск. При этом коэффициент   поверхностного   натяжения   следует   поддерживать   в   определенных пределах,   например,   для   чистой   воды   приI   =   20   С   коэффициент   равен0,073   Н/м. Различные   загрязнения   изменяют   поверхностное   натяжение   воды,   что   затрудняет, например, жизнедеятельность членистоногих насекомых, обитающих на поверхности рек, озер, морей и ведет к уменьшению их численности. Таким образом, формирование реальных экологических знаний в школе на уроках разных дисциплин   (например,   на   уроках   физики)   способствует   установлению   естественных связей изучаемого материала с жизнью, развивает эмоциональную отзывчивость учащихся, пробуждая их к самостоятельному поиску способов разрешения различных проблем. Поскольку   на   уроках   физики   большое   внимание   уделяется   решению   задач,   считаю целесообразным не только обогащать экологическим содержанием условия физических задач, но и привлекать ребят к обсуждению обычных (типовых) задач с точки зрения связанных с условием экологических проблем.Например, решается задача длина взлетной полосы на аэродроме 675м. Каково ускорение самолета, если он, двигаясь по ней равноускоренно, взлетел через15 с после старта? Какова скорость самолета при взлете? Пользуясь при решении формуламиа­б м/с2 иv=90 м/с. Обращаем их внимание на то, что движение массивного самолета с таким ускорением требует,   чтобы   его   двигатели   развивали   при   взлете   большую   мощность,   а   это предопределяет   значительный   расход   энергии   (горючего).   Таким   образом,   авиация, обладая   многими   преимуществами   по   сравнению   с   другими   транспорт ными   средствами,   не   лишена,   тем   не   менее,   их   главного   недостатка:   она   тоже   (и   в значительных   количествах)   загрязняет   атмосферу.   Так,   в   результате   сжигания   в самолетных двигателях бензина в воздух попадают более 200 химических соединений, часть   из   которых   вредные.   Среди   них,   например,   сернистый   ангидрид,   который, соединяясь с атмосферной влагой, образует сернистую и серную кислоты, выпадающую затем   на   землю   вместе   с   осадками   («кислотные   дожди»),   что   представляет   большую опасность   для   природы   нашей   планеты.   Решается   вопрос   о   совершенствовании авиационных двигателей, создании новых конструкций, менее загрязняющих атмосферу. Можно  отметить   и  тот   факт,  что   самолеты   создают   интенсивный   шум,  особенно   при взлете и посадке, что тоже является отрицательным экологическим фактором. Литература: 1. Кац Ц. Б., Биофизика на уроках физики. ­ М.: Просвещение, 1988. 1. 2. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, 9 кл. ­ М.: "Дрофа", 1995. Касьян   А.А.,   Современные   проблемы   экологии   и   их   изучение   в   школе   ­М: Просвещение, 3. 4. 5. 6. Миркин Б.М.,­Наумова Л.Г., Экология России. ­ М: АОМДС, 1996. Суравегина ИХ., Сенкевич В.М., Как учить экологии­ М: 1995. Турдикулов Э.А., Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе обучения физике. ­ М: Просвещение, 1988. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М., Основы экологии. Уч. 9 кл. ­ М.: Просвещение, 1995. 8.Шахмаев Н.М., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш., Физика 10 кл ­ М : Просвещение, 1996.