ВОЗМОЖНОСТИ ШКОЛЬНОГО КУРСА ФИЗИКИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫУЧАЩИХСЯ

Наряду с биологическими науками велика роль в приобщении молодежи к вопросам охраны природы и рационального использования ее ресурсов в условиях стремительного развития научно-технического прогресса в физике, поскольку достижения именно этой науки и смежных с ней дисциплин лежат в основе создания новой техники и новейших технологий, а также разнообразных природоохранительных методов и средств.

Вопросы экологии естественным образом могут входить в содержание курса физики, поскольку физика как наука с ее закономерностями лежит в основе теоретической базы в большинстве отраслей современной техники и имеет широкое и разнообразное применение в человеческой деятельности. Особо следует отметить роль физики в создании приборов и устройств, позволяющих осуществить экологический мониторинг не только в рамках отдельного региона, но и в рамках всей планеты Земля.
Роль физики в понимании биосферы как целостной динамической системы определяется следующими обстоятельствами: земля, вода, воздух и т. д., входящие в биосферу Земли, являются объектами изучения физики и других естественных наук; многие процессы, протекающие в биосфере, и их устойчивость зависят от физических свойств этих объектов, а также физических свойств других компонентов биосферы; в биосфере в тесной связи с биологическими и другими процессами протекают и физические (тепловые, электромагнитные, радиоактивные ит. д.).
Комплексный и интегральный характер экологических проблем не позволяет раскрыть их перед учащимися в полной мере. Тем не менее, содержание программного материала курса физики дает возможность познакомить школьников с рядом идей, раскрывающих физико-технический аспект современного экологического кризиса и путей его преодоления. Это связано с тем, что: физика изучает наиболее общие и фундаментальные закономерности природы, которые лежат в основе правильного, диалектико-материалистического понимания всей природы в целом. Это дает возможность в процессе обучения физике последовательно раскрывать перед учащимися многообразие, взаимосвязь, взаимообусловленность и целостность явлений и процессов, протекающих в природе; физика является ядром современной научно-технической революции; ее достижения лежат в основе современных технологий. Это позволяет показать ученикам все возрастающие масштабы воздействия человека на природу; физика в настоящее время возглавляет науки о природе. Поэтому при обучении физике есть возможность ознакомить учащихся с современными методами изучения природы и ее охраны, обобщить полученные ими знания на уроках по другим предметам естественноматематического цикла.
Одна из важнейших задач школьного курса физики - сформировать у учащихся научный подход к явлениям и процессам природы. Это даст возможность выработать у школьников умения, важные для изучения и решения экологических задач методами физической науки.
В основу отбора содержания экологических знаний, с которыми учащиеся должны быть ознакомлены при изучении физики, нами положен системный подход к пониманию биосферы и места в ней человека. Наряду с этим учтено, что: экологические сведения должны быть логически связаны с содержанием курса физики; их использование направлено на конкретизацию и углубление физических знаний; включаемые в рассмотрение учебные экологические материалы должны удовлетворять принципу научности, способствовать развитию у учащихся диалектико-материалистического взгляда на природу, пониманию последствий процесса воздействия человека на окружающий мир; изучаемые вопросы должны быть доступны для усвоения, учитывать возрастные особенности мышления учащихся.
При этом представляется возможным выделить следующие опорные экологические понятия, которыми должны овладеть учащиеся при обучении физике, с целью формирования у них знаний о биосфере как о целостной системе: земля, вода, атмосфера - компоненты единой системы - биосферы, их основные физические свойства; 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 биосферных явлений, объектов и процессов; физическое загрязнение окружающей природной среды.
Выделяют следующие основные физические факторы и параметры природной среды, с которыми желательно ознакомить учащихся в курсе физики с целью их экологического образования. К ним относятся: сила тяжести, давление, температура, теплоемкость и удельная теплоемкость, влажность воздуха, поверхностное натяжение жидкости, электрическое поле, магнитное поле, вибрация, звук, электромагнитное излучение различных частот: низкочастотное, радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и радиоактивное.
С точки зрения экологического образования важно, чтобы при обучении физике была раскрыта роль перечисленных выше понятий как важных физических факторов и параметров при протекании различных процессов в биосфере, выяснены их допустимые нормы. В курсе физики могут быть раскрыты такие важные в экологическом отношении вопросы, как рациональное использование энергетических ресурсов: нефти, газа, угля, торфа и др.; наиболее выгодные и безопасные для окружающей среды способы при использовании механической, внутренней, электрической и атомной энергии; рациональное потребление сырьевых ресурсов (водных, земельных, полезных ископаемых и пр.); физические методы защиты природной среды от загрязнений; использование возобновляемых источников энергии (солнечного излучения, внутренней энергии Земли, энергии ветра, морских приливов и отливов).
Экологическую составляющую школьного курса физики можно представить следующим образом (табл. 1):
Таблица 1
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

Темы курса физики	Сведения экологического характера
1	2
Инертность тел. Масса. Движение тел по окружности. Сила тяжести	Создание очистительных устройств; инерционные пылеуловители. Значение механических процессов, протекающих в биосфере; сила тяжести и ускорение свободного падения - важные физические параметры природной среды; борьба с загрязнением воды (применение отстойников). Выпадение вредных частиц пыли и дыма из атмосферы на землю и его возможные последствия
Закон сохранения импульса. Реактивный двигатель. Успехи России в освоении космоса	Физические процессы, сопровождающие работу реактивного двигателя и загрязняющие окружающую среду (выброс газов, нагревание, шум и пр.); роль космических аппаратов в контроле за состоянием атмосферы; обнаружение с помощью космической техники грозных явлений природы (ураганов, пожаров, извержения вулканов и т. и.); развитие космической техники и технологии; охрана космоса
Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения полной механической энергии	Экологичность аэро- и гидроэнергии; рациональное использование гидроресурсов; экологические требования к ГЭС; перспективы развития гидроэнергетики; достоинства и недостатки ветроустановок; перспективы их использования

1	2
Элементы гидро- и аэростатики, гидро- и аэродинамики	Оросительные и осушительные системы, их влияние на микроклимат; значение шлюзов и плотин для сохранения и рационального использования природных ресурсов. Атмосфера - часть жизненной среды; источники и состав ее загрязнения; физические параметры атмосферы и их влияние на жизнедеятельность организмов, охрана атмосферного воздуха от загрязнения. Насосы. Орошение земель, рациональное использование воды. Судоходство и связанные с ним вопросы охраны воды; влияние воздушного транспорта на состав атмосферы; охрана воздуха. Рациональное использование энергии рек и ветра; экологичность их видов
Механические колебания и	Влияние звуковых волн на биологические
ВОЛНЫ	объекты; шум и борьба с ним
Основы молекулярно-кинетической теории	Распространение различных веществ в атмосфере путем диффузии; зависимость степени загрязненности атмосферного воздуха от высоты. Распространение вредных веществ путем диффузии; защита атмосферы, воды и почвы от загрязнений. Круговорот воды в природе; загрязнение атмосферы различными примесями и его последствия
Основы термодинамики	Диапазон температур в природе, влияние температуры на биосферу; тепловые двигатели - косвенные источники загрязнения атмосферы; состав и токсичность выхлопных газов, зависимость их количества от мощности двигателя; тепловой баланс Земли и влияние его на климат; защита воздуха от загрязнения. Роль различных видов теплопередачи в природных процессах; влияние загрязнения среды на климат Земли; применение теплоизоляционных материалов; использование энергии Солнца и топлива; загрязнение

1	2
	атмосферы продуктами сгорания топлива и меры ее защиты. Круговорот воды в природе; испарение с поверхности морей и океанов и его влияние на климат Земли; осадки и их значение. Сравнение различных видов тепловых двигателей по их экологичности; защита атмосферы, воды и почвы от загрязнения при работе тепловых двигателей
Свойства газов и жидкостей	Токсичность некоторых газов и их «устойчивость» в атмосфере; значение влажности воздуха и ее влияние на биологические системы; совместное действие температуры и влажности на живые организмы; влияние загрязненности атмосферы на конденсацию пара в ней; борьба с градом; физические основы засоления почвы и перспективные способы борьбы с ним; использование явления смачивания для очищения жидкостей от взвешенных примесей; капиллярные явления в почве и растительном мире; коэффициент поверхностного натяжения жидкости как экологический параметр; охрана почвы и воды, их рациональное использование
Электрическое поле	Атмосферное электричество, его проявление и влияние на человека, животных и растения
Электрический ток в различных средах	Очистка воды от загрязнения при электролизе (электрофлотационный метод очистки). Ионизация атмосферного воздуха; биологическое действие легких и тяжелых ионов; понятие об электрофильтрах; экологические преобразователи энергии; плазменный МГД-генератор. Экологические преобразователи внутренней и световой энергии в электрическую (полупроводниковые приборы); использование энергии Солнца
Магнитное поле. Магнитные	Магнитное поле Земли и приспособление
свойства вещества	к нему организмов; «магнитная» очистка воды от примесей (магнитная сепарация)

1	2
Электромагнитные колебания и волны	Загрязнение атмосферы ТЭС; меры защиты окружающей среды от теплового загрязнения. Биологическое воздействие электромагнитных волн сверхвысокой частоты и защита от них. «Парниковый эффект»; биологическое действие ультрафиолетового, инфракрасного, рентгеновского излучений и защита от них
Световые, кванты. Действия света	Фотохимические реакции, фотосинтез; роль зеленых растений в жизни земной природы; значение зеленых насаждений для городского населения планеты
Строение атома. Состав ядра атома. Испускание и поглощение света атомом. Спектральный анализ	Естественные радиоактивные элементы; естественный радиоактивный фон и его действие на живую природу; круговорот радиоактивных элементов в природе и влияние его на живые системы; физиологическое действие нейтронов и способы защиты от нейтронного излучения; применение спектрального анализа для контроля за состоянием окружающей среды
Радиоактивность. Ядерные реакции: а-, (3- и у-излучения	Действие искусственных радиоактивных веществ на живую и неживую природу; излучения, возникающие при ядерных реакциях, действия их на природную среду; особенности действия этих излучений на биологические системы и защита от них; губительные последствия от взрывов атомных бомб
Радиоактивные превращения. Изотопы. Получение радиоактивных изотопов и их исполь-	Радиоактивные превращения и их значение; роль изотопов в народном хозяйстве; использование их для контроля за состоянием
зование	среды, применение в медицине, сельском хозяйстве (облучение семян)
Получение и использование ядерной энергии. Ядерный реактор. Термоядерная реакция. Поглощенная доза излучения и ее биологическое действие. Защита от излучений	Ядерный реактор как источник загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами проблема их захоронения; опасность аварии ядерных реакторов; меры их предотвращения и защита персонала АЭС; экологическое действие ионизирующих излучений на клетки; радиация и наследственность; доза излучения, дозиметр, предельно допустимые дозы облучения, меры защиты от излучений

При рассмотрении вопросов экологии ученики должны получить представление и о том, что проблема охраны природы не может быть решена только на основе достижений естественных наук и техники, изменений технологий производства, способов добычи сырья и его переработки в отдельных регионах нашей планеты.
Пути реализации экологического обучения на уроках физики таковы: объяснение учителем физических закономерностей, лежащих в основе глобальных атмосферных явлений, таких, как зарождение циклонов и антициклонов, влияние вращения Земли на их движение; демонстрация приборов и комплексов, позволяющих осуществить экологический мониторинг в месте проживания; проведение занятий на природе с целью анализа результатов производственной деятельности человека; демонстрация фрагментов фильмов, показывающих влияние человеческой деятельности на окружающую среду.
Формирование ответственного отношения учащихся к природной среде в процессе обучения физике не ограничивается только овладением системой экологических знаний, оно еще связано с выработкой некоторых умений и навыков природоохранного характера.
Исходя из современного содержания понятия «охрана природы» и состава экологических знаний в школьном образовании, можно выделить такие природоохранительные умения, которые следует сформировать и развить у учащихся при обучении физике: измерять ряд основных физических параметров природной среды (температуру, влажность воздуха, освещенность и др.); оценивать основные физические факторы и параметры для различных объектов, явлений и процессов, протекающих в биосфере, и их допустимые нормы; выбирать рациональный способ использования природных ресурсов и различных видов энергии (механической, электрической и др.) в практической деятельности; предвидеть возможные последствия своей деятельности для физического состояния окружающей среды и критически оценивать поступки отдельных людей при воздействии на нее;
- оценивать физическое состояние природной среды, складывающееся под воздействием антропогенных факторов; пропагандировать и содействовать использованию на практике физических идей и законов, лежащих в основе применения возобновляемых источников энергии, методов борьбы с различными видами загрязнений и оптимизации технологий при взаимодействии общества с природой.
Актуальной задачей экологического образования на уроках физики является развитие мышления учащихся в области разумного природопользования и охраны окружающей среды. Кроме сообщения научно- практических знаний в данной области обучения, необходимо уделить внимание формированию экологического мировоззрения у учащихся, которое будет способствовать в дальнейшем решению конкретных экологических проблем.
Разрозненность экологических знаний, получаемых при изучении различных естественно-научных дисциплин, может быть преодолена при использовании междисциплинарного подхода в формировании экологической культуры. При этом экологическое образование выступает как средство, обеспечивающее единство процесса воспитания и обучения в системе естественно-научного образования. Реализация междисциплинарного подхода требует решения следующих проблем: определение функции каждого предмета в общей системе естественно-научного и экологического образования, выделение межпредметных связей в обеспечении обобщения межпредметных подходов. Выделение межпредметных связей в экологическом образовании предполагает взаимное согласование содержания и методов раскрытия законов, принципов и способов наиболее эффективного взаимодействия общества с природой на всех уровнях экологического образования, осуществляемого в различных предметах. В то же время важно учитывать логику развития ведущих идей и понятий, входящих в содержание того или иного учебного предмета, с последовательным углублением их сущности и обобщением.
Успешность формирования экологической культуры у школьника может быть оценена на основе следующих положений: знание экологических проблем современности; знание теоретических и практических основ охраны природы; знание организации охраны природы в РФ и Вологодской области; интерес к экологическим проблемам современности; умение дать анализ причин экологически вредных явлений и их последствий; умение дать экологическую оценку динамики в изменении состояния окружающей среды; умение фиксировать и анализировать результаты наблюдений, опытов и экспериментов в природной среде; умение произвести исследование состояния окружающей среды при проведении природоохранной работы; экологический самоконтроль личности.

<< | >>

↑

Источник: В. А. Праг, О. Н. Балакшина, Н. Б. Розова. Изучение вопросов экологии в школьном курсе физики. 2005

Еще по теме ВОЗМОЖНОСТИ ШКОЛЬНОГО КУРСА ФИЗИКИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫУЧАЩИХСЯ:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -