Статья Изучение экологии через интеграцию с химией

Изучение экологии через интеграцию с химией

В условиях ускоренного научно-технического развития и роста производства охрана окружающей среды стала одной из важнейших проблем современности, решение которой неразрывно связано с охраной здоровья человека. Это связано с тем, что по мере развития производительных сил общества, роста масштабов использования природных ресурсов происходит всё большее загрязнение окружающей среды отходами производства, ухудшается качество среды обитания всех живых организмов. На современном этапе забота об охране Земли и её недр, лесов, вод, воздуха, животного и растительного мира, но и в познании закономерностей причинно-следственных связей между различными видами человеческой деятельности и изменениями , происходящими в природной среде. Поскольку любые изменения в окружающей среде являются отражением изменения направленности протекающих в ней химических и химико-биологических процессов, познание закономерностей природных процессов и управление уровнем воздействия на них со стороны человека служит одной из приоритетных задач химии.

Одна из особенностей ситуации на сегодня заключается в том, что изменения в окружающей среде опережают темпы развития методов контроля и прогнозирования её состояния. Пока что человек лишь констатирует неблагоприятные экологические явления и не может их предотвратить. Необходим качественно новый подход к описанию состояния окружающей среды как динамической системы. Необходимы данные о том,

Как ведут себя, какие испытывают превращения, к каким последствиям приводят те или иные химические веществ, попадающие в атмосферу. С констатации происходящих в природе изменений необходимо переходить к их прогнозированию и управлению качеством среды обитания. Для описания и управления динамически равновесным состоянием экосистем в условиях вырастающих масштабов человеческой деятельности необходимо знание химических механизмов взаимодействия между человеком, средой обитания и отдельными экологическими подсистемами. Биологический аспект такого взаимодействия находится в ведении химической экологии как «науки о химических взаимодействиях между живыми организмами или между живой и неживой природой». Химический аспект касается в основном качественного и количественного состава химических загрязнений и их превращений в окружающей среде. Эти вопросы находятся в компетенции экологической химии.

Бесспорно, сегодня образованному человеку не обойтись без экологических знаний. Данная проблема в школе решается через введение дисциплины "Экология" и через экологизацию школьных дисциплин (химия, биология, география). На уроках химии учитель знакомит учеников со многими экологическими проблемами, обсуждает пути их решения Для расширения кругозора учащихся, повышения их интереса к данной проблеме необходимо включать экологические сведения, имеющие прямое отношение к условиям жизни человека и сохранению окружающей среды. Задачи с экологическим содержанием используют в школьных курсах химии, биологии, географии. Это способствует формированию экологических знаний, умений школьников, более глубокому пониманию сущности экологических проблем, возникновению убежденности в необходимости их решения, а также развитию у учащихся приемов умственной деятельности, таких как анализ, синтез, сравнение, обобщение, установление причинно-следственных связей, т.е. логических операций, необходимых для выборы экологически целесообразного решения. Изучение экологии через интеграцию с химией, играет важную роль в процессе обучения, так как способствует формированию системы научных понятий, представлений о веществе и процессах, экологических явлениях, развитию практических умений, способствует формированию интереса к знаниям, знакомит с некоторыми приёмами научно-технических исследований, повышает усвояемость теоретического материала, развивает наблюдательность и познавательную активность. Важность данного процесса заключается ещё и в том, что он является психологическим инструментом воздействия и развития мотивации к изучению химии и экологии учащимися. Эмоции, возникающие при решении и наблюдении определённых закономерностей, побуждают учащихся к дальнейшей деятельности и качественному усвоению знаний.

Экология в задачах с химическим содержанием - объект мыслительной деятельности, в котором в диалектическом единстве представлены составные элементы (условие и требование), раскрытие отношений между которыми на основе законов и методов химической науки приводит к познавательному интересу. В каждой подобной задаче описано химическое явление или процесс, при этом рассматривается лишь определенная его сторона, связанная с экологией (например, влияние на организм человека или животного). Задачи составлены с учётом базового уровня знаний по химии и полностью соответствуют программе.

Примерные варианты эколого-химических задач:

Задача 1. Одинаковое ли (и какое именно) число молекул содержится в 3 г воды и в 3 г кислорода? Какова роль этих веществ в природе?

Задача 2. Чтобы приготовить бордосскую смесь (препарат против фитофторы - грибкового заболевания огородных растений). Используют медный купорос CuSO₄•5H₂0. Рассчитайте число атомов кислорода и водорода, которые содержатся в 400 г этого вещества.

Задача 3. Растения суши и Мирового океана ежегодно выделяют при фотосинтезе около 320 млрд. тонн газообразного кислорода, с избытком восполняя расход этого газа в промышленности, энергетике и на транспорте. Сколько молекул кислорода ежегодно выделяет земная растительность?

Задача 4. Человек начинает ощущать едкий запах диоксида серы, если в 1 м³ воздуха содержится 3 мг этого вредного газа. При вдыхании воздуха с таким содержанием SO₂ в течении пяти минут у человека начинается ларингит - воспаление слизистой оболочки гортани. Какое суммарное количество вещества диоксида серы приводит к этому заболеванию. Примите объем лёгких человека равным 3Ю5 л. А периодичность дыхания - 4 секунды.

Задача 5. взаимодействие озона, образующегося при грозе в горной местности, со льдом приводит к выделению небольшого количества соединения водорода и кислорода. Какова формула этого соединения, если абсолютная масса его молекул равна 5,65•10^-23.

Задача 6. На нефтеперерабатывающем заводе из-за поломки произошёл аварийный выброс нефтепродуктов в ближайшее озеро. Масса сброшенных нефтепродуктов составила 500 кг. Выживут ли рыбы, обитающие в озере, если известно, что примерная масса воды в озере 10000 т. Токсическая концентрация нефтепродуктов для рыб составляет 0,05 мг/л.

Задача 7. Выживут ли караси в озере объёмом 500000 м3, в воду которого попало 100 м3 сточных вод сернокислого завода, содержащих 1600 кг диоксида серы. Токсическая концентрация серной кислоты для карасей равна 138 мг/л.

Химические задачи с экологическим содержанием способствуют формированию экологических знаний и ответственного отношения к природе. Роль задач в процессе обучения определяется, прежде всего, тем, что цели обучения предмету не сводятся только к овладению определенными методами и способами решения зада; через решение задач происходит освоение предметной действительности. Полноценный результат обучения будет достигнут при условии применения знаний в ходе решения практических задач. При таком подходе решение задач выступает и как цель, и как средство обучения.