Смотрова Лариса Ивановна

Преподаватель физики, Донецкая общеобразовательная школа

I-III ступеней №145

[email protected]

Роль межпредметных связей при формировании экологических знаний на уроках физики.

Аннотация

Данная статья раскрывает роль межпредметных связей при формировании экологических знаний на уроках физики.

Формирует у учащихся убеждение, что все науки с разных сторон и каждая своими методами изучают материальный мир, но в своей совокупности они дают общее представление о природе.

Ключевые слова:

Экология, воспитание, природа, экологические факторы, межпредметные связи

В современной системе наук четко наметился процесс взаимного проникновения и связи между науками. Это полностью объективный процесс, который обусловлен единством окружающего мира. Развиваясь, каждая наука не только углубляет свои знания о природе, но и расширяет границы своих исследований. Вследствие этого происходит взаимное проникновение наук.

Реализация межпредметных связей способствует систематизации, а, следовательно, глубине и прочности знаний, помогает дать ученикам целостную картину мира.

При этом повышается эффективность обучения и воспитания, обеспечивается возможность сквозного применения знаний, умений, навыков, полученных на уроках по разным предметам.

Учебные предметы в известном смысле начинают помогать друг другу. В последовательном принципе межпредметных связей содержится важные резервы дальнейшего совершенствования учебно-воспитательного процесса.

Усиливая реализацию межпредметных связей, мы можем более точно определить роль наших предметов в будущей жизни учеников.

Для более успешного усвоения экологических знаний на уроках физики и экономии учебного времени экологические вопросы рассредоточены по ряду учебных дисциплин. Это позволяет обеспечить достаточно высокий уровень экологических знаний.

Проблемы энергетики или электромагнитного загрязнения окружающей среды обучающиеся более глубоко усвоят на уроках физики, проблему загрязнения окружающей среды промышленными отходами - при изучении предмета «Химия», закономерности динамики популяций - на уроках предмета «Биология», а строение биосферы - на уроках предмета «География». Экологические знания при таком варианте экологического образования встраиваются в систему знаний, приобретаемых школьниками при изучении различных предметов. Междисциплинарный характер современной экологии является главным аргументом в пользу интегрированного варианта школьного экологического образования, при котором экологическое образование охватывает практически все предметы. Основу экологического образования составляют предметы: • Окружающий мир (природоведение) • География • Биология • Физика • Химия • Основы экономики и др.

Реализация межпредметных связей курса физики с другими учебными предметами служит важнейшим условием эффективности формирования экологических знаний, умений и навыков учащихся. Роль межпредметных связей в экологическом образовании школьников при обучении физике заключается в том, что они способствуют:

1). Формированию у учащихся целостного взгляда на природу;

2). Ознакомлению учеников с научными основами взаимодействия природы и современного производства;

3). Организации деятельности учащихся по охране природы;

4). Выполнению учениками учебных практических заданий с элементами экологии;

5). Устранению дублирования учебного материала и экономии времени, отводимого на раскрытие экологических вопросов.

При раскрытии экологических вопросов в процессе обучения физике могут быть осуществлены уже известные (опорные), синхронные и перспективные межпредметные связи. Например, при изучении вопроса о получении электрической энергии на всех типах электростанций в курсе физики 11 класса, используют предшествующие (опорные) знания по географии (запасы и размещение минерального топлива и водных ресурсов), химии (состав воздуха), ботанике (фотосинтез), физиологии и гигиене человека (вредное воздействие СО и других газов на организм человека и животного), а также синхронные связи с химией (горение), биологией (роль фотосинтеза в жизни животных и человека) и перспективные связи с биологией (человек и биосфера, антропогенные факторы природной среды).

Поскольку содержание экологических знаний, получаемых учениками при изучении школьной физики, относится, как правило, к одному из трех вопросов науки и техники: 1) значение физических параметров для нормального функционирования биосферы; 2) рациональное использование энергии и энергетических ресурсов; 3) физические методы защиты природы, - то межпредметные связи реализуются при этом следующим образом:

1. Раскрывая роль физических факторов и параметров природной среды для нормального функционирования биосферы, рассматривают:

А) влияние изменения физического параметра непосредственно на биологические системы;

Б) влияние физического фактора (параметра) на протекание химического явления или процесса и биологические последствия этого влияния;

В) изменение под действием физического фактора другого физического параметра природы - влияние изменения параметра на химические явления - биологические последствия этого.

2. При изложении материала о рациональном использовании энергии и энергетических ресурсов природы прослеживают такие цепочки:

• Техника - прямое воздействие на биологические системы;

• техника (или технология) - изменения физических параметров биосферы - биологические последствия этих изменений;

• техника - изменения химических параметров биосферы - биологические последствия этих изменений;

3. Раскрытие физических методов охраны природы от различных видов загрязнений сопровождается рассмотрением способов защиты от а). физического загрязнения; б). химического и в). биологического загрязнения.

В качестве примера рассмотрим содержание и методику изучения вышеупомянутого вопроса о получении электрической энергии.

При описании устройства и принципа действия ТЭС уместно отметить, что в настоящее время на их долю приходится большая часть выработки электроэнергии в нашей стране. Преимущества тепловых электростанций заключается в том, что они могут быть расположены на любой территории, работают практически на всех видах минерального топлива и вырабатывают не только электрическую, но и внутреннюю энергию (горячую воду для отопления и водоснабжения, пар для технических нужд). Но турбины ТЭС, приводимые в движение перегретым паром, необходимо охлаждать ; поэтому от них непрерывно отводится поток воды, имеющей обычно температуру 8-12 С. Эта вода сбрасывается в водоемы, где создается таким образом зона постоянного подогрева, что ведет к тепловому загрязнению водоемов и отрицательно сказывается на их экологическом балансе (например, ТЭС мощностью 3 МВт сбрасывает до 85-95 кубометров теплой воды в секунду).

Полезно продемонстрировать схему «материального» и энергетического балансов угольной ТЭС и отметить, что из всего количества затраченных материальных ресурсов в виде топлива и кислорода энергетика использует пока только часть, остальные идут в отходы - золу, шлак и т.д. Поступая в атмосферу, отходы включаются в природные процессы, нарушаю существующее в окружающей среде равновесие. Кроме того, выработанная ТЭС энергия в процессе ее передачи и потребления также в значительной мере «теряется» - превращается во внутреннюю энергию и рассеивается. Загрязнение природы ТЭС происходит и в итоге консервации и промывки ее оборудования. Вследствие этого увеличение масштабов производства электроэнергии на базе органических видов топлива может, по мнению ученых, привести в будущем к ряду неблагоприятных для жителей Земли результатов - изменению средней температуры атмосферы, появлению в ней вредных газов (СО, SO, NO и др.) в количествах, опасных для здоровья человека и всего живого. Следовательно, чтобы не усугублять этот процесс, необходимо рационально использовать энергию, получаемую на ТЭС: «отработанное» тепло (конденсат) направлять, например, для бытовых нужд населения (т.е. строить ТЭЦ), экономно расходовать электричество и т.д. Но главное - вести поиски экологически чистых источников энергии.

Используя межпредметные связи с биологией и географией можно сообщить следующие факты.

Продукты неполного сгорания, попавшие в атмосферу, вступают в химические реакции с водяными парами воздуха и в виде микроскопических капелек растворов кислот переносятся на сотни и тысячи километров. На поверхность Земли выпадают так называемые кислотные дожди. Обычная дождевая вода должна иметь рН - 5,6 - 5,7. Но уже десятки лет из причин загрязнения атмосферы над Северной Америкой и Европой выпадают дожди с содержанием кислоты в десятки, сотни и даже в тысячи раз больше. По содержанию кислотные дожди иногда соответствуют уксусной или соляной кислоте.

В ходе эволюции живые организмы приспособились к физической и химической среде и могут существовать только в определенном интервале pН. Большинство организмов не выносят колебаний величины рН. Обмен веществ у них функционирует лишь в среде со строго определенным режимом кислотности-щелочности. Изменение PН вызывает биологическую перестройку водных систем. Когда pН снижается до 6,5 ... 6,0 погибают моллюски. При pН - 6,0 ... 5,0 погибают наиболее чувствительные планктонные организмы, некоторые виды рыбы. При рН > 10 вода гибельна для всех рыб. Максимальная продуктивность вод приходится на рН между 6,5 и 8,5.

Две известные компоненты кризиса - глобальное потепление и уменьшение озонового слоя в стратосфере - усиливают друг друга и так или иначе связаны с использованием тепловых двигателей и фреона. Глобальное потепление приводит к увеличению количества водяного пара в атмосфере и поглощения нижней ее частью инфракрасных лучей, которое в противном случае излучалось бы обратно в космос, пройдя через стратосферу. Вследствие этого стратосфера охлаждается, а нижняя часть атмосферы нагревается. Холодная стратосфера с большим количеством водяного пара означает большее количество кристалликов льда в озоновом слое, особенно в полярных регионах, где хлор- и фторуглероды смешиваются с озоном в присутствии льда и таким образом быстро уменьшают концентрацию озона. Что тоньше озоновый слой тем больше ультрафиолетовые лучи бомбардируют поверхность Земли и все организмы, живущие на ней. Ультрафиолетовое излучение поражает растения, которые в нормальных условиях поглощают большое количество СО₂ благодаря фотосинтезу, и, похоже, серьезно разрушает их способность к этому. Когда растения поглощают меньше СО₂, то этого газа становится в атмосфере больше, а это вызывает еще больше глобальное потепление и все большее охлаждение стратосферы.

Важно подчеркнуть при этом, что проблема охраны природы не может быть решена только на основе достижений естественных наук и техники, изменений в технологии производства, способов добычи сырья и его переработки. Утилизация отходов энергетического производства, перевод его на экологически чистые источники энергии требует значительных затрат, привлечения дополнительных трудовых ресурсов, единого государственного подхода.

Изучение вопросов охраны природы и рационального использования ее богатств при обучении физике усиливает политехническую направленность курса, т.к. сегодня одно из главных требований к современной технике - экологичность.

Учебный материал отдельных тем уроков того или иного предмета оказывается на столько тесно связан с учебным материалом другого предмета, что возникает потребность в осуществлении межпредметных связей на протяжении всего урока. Для решения практических задач повседневной жизни для формирования такого опыта целесообразно использовать уроки с внешними межпредметными связями.
Уроки с межпредметными связями помогают детям не только учиться, но и жить, позволяют детям видеть мир как единое целое, видеть прекрасное в точных науках и точное в прекрасном. Доля таких уроков в общем процессе обучения невелика, а значение их огромно.

Осуществляя межпредметные связи в процессе изучения курса физики, хочется отметить, что и сам курс физики, ее основные законы, понятия и явления играют большую роль в экологическом образовании.

Например, при изложении материала о тепловых двигателях обращаю внимание учеников на необходимость усовершенствование тепловых двигателей: переход от твердого и жидкого топлива на газообразное; на транспорте замена тепловых двигателей электрическими.
При изучении темы: «Энергия топлива» обращаю внимание на ограниченность запасов органического топлива; загрязнение атмосферы продуктами его сгорания. Рассказываю о возможности создания экологически чистого источника энергии - сгорание водорода с образованием воды.
Итак, осуществление экологического образования учащихся при изучении физики необходимо¸ поскольку деградация окружающей среды вызвана главным образом ее технологическим загрязнением, и физика как теоретическая и экспериментальная база современной технологии оказывается первопричиной человеческого влияния на природу. Но она же выступает и в другой, положительной роли: на основе ее достижений создаются новые альтернативные технологии, сберегающие природные ресурсы и не загрязняющие окружающую среду.
Таким образом, осуществление экологического образования при изучении физики убеждает учащихся в том, что между различными отраслями знаний нет резких границ, что различные области науки не оторваны друг от друга, а взаимно связаны между собой. Учащиеся осознают глубокий по своему содержанию факт, что все науки с разных сторон и каждая своими методами изучают материальный мир. В своей совокупности они дают общее представление о природе. Все это имеет важное воспитательное значение.

Идею межпредметных связей необходимо продолжать и развивать. Ведь нашему обществу необходимо выработать систему подготовки и воспитания биологически грамотной личности, которая глубоко понимает значение жизни как наивысшей ценности на Земле; обладает определенным мышлением, основанным, на экологическом подходе; способна обеспечить охрану природы, экологическую культуру производства, здоровый образ жизни; способна усвоить идеи, модели и концепции развивающихся направлений современных биологических наук - молекулярной биологии, генетики, экологии, генной инженерии, биофизики и др. С помощью межпредметных связей раскрывается социальная значимость естественнонаучных знаний. Предоставляется возможность приобщить школьников к гуманистической мировоззренческой и практической ценности естественнонаучных понятий

Список использованной литературы

1. Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда: 9 класс. - М.: Просвещение, 2001.

2. Суравегина И.Т. Почему необходима экологизация общеобразовательной школы // Экологическое образование, 2000. -№1

3. Федорова В.Н. Межпредметные связи / Федорова В.Н., Кирюшкин Д.М. - М.: Педагогика, 1972. - 152 с.

4. Бугаев Д.И. Методика преподавания физики. Теоретические основы. -
   -М.: Просвещение, 1981. - 288 с.

5. Никитина Б.А. Экологическая культура и ее формирование у современных школьников.: Дис., канд. социолог. наук. М. 1995.