Региональный компонент школьного химического образования
(информационный материал к дистанционной форме обучения)

Представила: зав.УМК химии  Л.В.Криворучкина
Дата: 14.05.03

Задачи обучения: включение регионального компонента в содержание школьного химического образования через дидактически интегрированный подход к химическому и экологическому образованию с целью пропаганды здорового образа жизни, приобщения школьников к осознанию и практическому посильному решению экологических проблем в своем крае, в микрорайоне школы, в школе и дома.

План изучения материала.

1.Реализация системы экологических и химико- экологических понятий.

2.Роль расчетных задач в химико- экологическом образовании.

3.Школьный химический эксперимент в экологическом образовании.

Тезисное изложение материала.

  1. В школьном курсе химии фундаментальные химические понятия: химический элемент, вещество, химическая реакция, производство, круговорот веществ в природе служат основой для изучения химии окружающей среды.

  Химический элемент.

  Важнейшие химические элементы, составляющие основу живого вещества планеты- водород, углерод, кислород, азот, фосфор, сера; их биологическая роль в живых организмах. Зависимость проявления токсических свойств элементов (в виде соединений) от положения их в периодической системе. Антропогенные источники химических элементов в окружающей среде.

Вещество.

Двойственная роль веществ в природе в зависимости от их концентрации.

Кислотные осадки, засоление почв, смог, загрязнение водоемов нефтью, нефтепродуктами, СМС, промышленными и бытовыми стоками. Загрязнение почв пестицидами. Парниковый эффект. Истощение озонового слоя.

Химическая реакция.

Химические реакции, протекающие в природной среде без учета антропогенного фактора (горение, дыхание, гниение, фотосинтез, обменные процессы в почве, водоемах). Химические реакции, обусловленные антропогенным воздействием на окружающую среду (образование кислотных дождей, разрушение озонового слоя, фотохимические реакции в атмосфере, коррозия металлов, переход нерастворимых форм соединений в растворимые (например, солей тяжелых металлов). Качественные реакции на основные группы неорганических и органических веществ, образующих химическое окружение человека. Химические методы защиты окружающей среды.

Химическое производство.

Возобновляемые и невозобновляемые природные ресурсы, ограниченность запасов природных ресурсов. Накопление и неполная утилизация промышленных отходов как лимитирующий фактор функционирования экосистем.

Круговорот веществ в природе.

Значение круговорота веществ в природной среде. Причины нарушения биогеохимических циклов и их последствия.   

   2.Решение расчетных задач познавательного характера с экологическим содержанием - прекрасный способ осуществления межпредметных связей школьного курса химии с экологией.

Примеры подобных задач.

-Теплоэлектростанция (ТЭС) работает на каменном угле, содержащем 0,5% серы и 6,5% несгораемого остатка. Экологи определили, что среднесуточный объем

облачности над станцией составляет 20 км3 , а содержание сернистой кислоты в облаках - 0,256 мг/м3.

  Считая ТЭС единственным загрязнителем атмосферы, определите, сколько тонн шлаков вывозится с ТЭС на свалку ежесуточно?

-Одним из методов удаления фосфат - аниона при третичной переработке сточных вод заключается в их обработке оксидом кальция. Составьте соответствующее уравнение реакции. При каких минимальных концентрациях фосфат - аниона возможно его осаждение оксидом кальция?

 3.В системе практических методов обучения химии наибольшее значение имеет учебный эксперимент. Интенсивной формой его является учебный исследовательский эксперимент, который одновременно служит и способом добывания знаний, и видом практики, подтверждающей их истинность. Через наблюдение и опыт учащиеся познают природу, накапливают факты для сравнений, обобщений, выводов. Выступая, с одной стороны, как метод познания явлений, эксперимент в то же время формирует экологическую культуру школьников.

  Предлагаем физико-химический метод анализа проб воды на наличие свинца.

   Оборудование:

   Пробирки колориметрические.

   Реактивы:

   1.Сегнетова соль, 50%-й раствор. Растворяют 50 г сегнетовой соли в 50 мл дистиллированной воды.

  2.Аммиак водный, концентрированный.

3.   Диэтилдитиокарбонат натрия, 0,1-й раствор. Растворяют 0,1 г диэтилдитиокарбонат натрия в 100 мл дистиллированной воды. Раствор при хранении в склянке из темного стекла устойчив около месяца.

4.   Крахмал, 0,25%-й раствор. Смешивают 0,25 г крахмала с небольшим количеством дистиллированной воды и приливают к 100 мл кипящей дистиллированной воды. Кипятят несколько минут, охлаждают и консервируют раствор несколькими каплями хлороформа.

5.   Хлороформ.

  Ход определения.

   В пробирку наливают 10 мл исследуемой воды, добавляют 2 капли 50%-го раствора сегнетовой соли, 4 капли прозрачного раствора крахмала, 1 мл водного аммиака. После перемешивания к прозрачному раствору прибавляют 1 мл раствора диэтилдитиокарбоната натрия. При наличии ионов свинца возникает помутнение раствора или выпадает белый осадок, в зависимости от концентрации.

 

          Характер помутнения

     Концентрация свинца, мг/л

     Нет помутнения

     Едва заметное помутнение

     Слабое помутнение

     Заметное помутнение

     Большое помутнение

     < 0,5

      0,5

      1,0

      2,0

      > 5,0

Контроль знаний.

  Составьте или подберите расчетные и экспериментальные задачи химико-экологического содержания на основе учебно-методических комплектов авторов Л.С.Гузея, Р.П.Суровцевой (класс и раздел изучаемого материала по Вашему выбору).

 

Литература.

Андруз Дж. и др. Введение в химию окружающей среды / Пер. с англ; Под ред. Г.А.Заварзина. - М.: Мир, 1999.

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: СПб Университет, 1992.

Горелов А.А. Концепция современного естествознания. Курс лекций. - М.: Ценр, 2002.

Котунцев Ю.Л. Человек, технологии, окружающая среда. - М.: Устойчивый мир, 2001.

Криворучкина Л.В. Экологическое образование в школьном курсе химии. Российский менталитет в системе Российского образования (часть III). Оренбург: ИУУ, 1996.

Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. В 3-х томах. Пер. с англ. / Под ред. Ягодина Г.А. М.: Прогресс, Пангея, 1993.

Небел Б. Наука об окружающей среде. В 2-х томах. М.: Мир, 1993.

Новиков Ю.В. Природа и человек. М.: Просвещение, 1991.

Опаловский А.А. Планета Земля глазами химика. М.: Наука, 1990. Опаловский А.А. Планета Земля глазами химика. М.: Наука, 1990.

Суравегина И.Т., Сенкевич В.М. Экология и мир: Методическое пособие для учителя. М.: Новая школа, 1994.

Штремпель Г.И., Хохлова А.И. Методика решения расчетных задач по химии: 8-11 кл.: Пособие для учителя.- М.: Просвещение, 1998.

Эвенгштейн Э. Нитраты, нитриты, нитрозамины // Семья и школа, 1990 - №1.

Яншин А.Л., Мелуа А.И. Уроки экологических просчетов. М.: Мысль - 1991.

 

Региональное экологическое содержание школьного курса химии

 

     Современная концепция образования основана на идее гуманизации. Для школьного химического образования одним из путей реализации гуманистических целей является ознакомлеие учащихся с глобальной проблемой современного мира - экологической. Загрязнение окружающей среды, защита здоровья человека, сохранение генофонда планеты, энергетическая и сырьевая проблемы и др. сегодня стали новой социальной реальностью.

     Гуманизация химического образования  проявляется в том, что наряду с усвоением фундаментальных понятий и законов, оно должно развивать и гуманистические идеалы, духовные, нравственные ценности. Потенциальные возможности для решения этой задачи заложены в самом содержании школьного курса химии.

    В современной школе актуальна проблема включения регионального компонента в содержание химического образования  через дидактически интегрированный подход к химическому и экологическому образованию.        

     В преподавании химии возможны два пути подбора экологического содержания, условно их обозначают: «от экологии к химии» и «от химии к экологии».

Первый путь - «от экологии к химии» - реализовался первоначально только в рамках внеурочной или внешкольной работы, поскольку экологические знания имеют свою логику, обладают иной степенью обобщенности.

Другой путь - «от химии к экологии» - позволяет формировать экологические понятия на уроках химии.

     При изучении школьного курса химии учителя должны показывать единство неорганического и органического мира, влияние деятельности человека на окружающую среду, формировать на этой основе экологическую культуру , нравственные качества учеников, раскрывать двойственную роль химической промышленности по отношению к природе, вырабатывать у школьников практические умения и навыки, позволяющие посильно участвовать в мероприятиях по охране окружающей среды региона.    

     Уже на первых уроках  учащиеся получают первые представления о науке химии, ее месте среди других наук, о роли химических явлений и процессов в жизни и хозяйственной деятельности человека. о влиянии  веществ на окружающую среду и возможностях химии в защите окружающей среды. Усвоение первоначальных химических понятий происходит более успешно при использовании доступного, наглядного и лично значимого для учащихся материала на основе интегративного подхода.

Учителю необходимо рассказать, что без знаний химии нельзя создать нормальные условия существования современного человека, что почти все вещества  - продукты химических реакций и сама жизнь существует благодаря протеканию сложных биохимических процессов. Экологические же проблемы возникли не вследствие высокого уровня развития химии, а в связи с недостаточным уровнем химических знаний населения, низкой культурой химического производства.

   При изучении темы «Вещества и смеси» следует четко выделить три понятия: чистые вещества, смеси, загрязнение. При рассмотрении образцов природных обьектов: минералов, воды и др. учащиеся должны прийти  к выводу, что абсолютно чистых веществ   в природе пратически не существует, а употребляемые понятия «чистая вода», «чистый воздух» и. т. п., отнесенные к природным условиям, относительны. Это можно подтвердить при изучении образцов с питьевой, речной и озерной водой. Основное вещество в данных образцах - вода, но в каждом из них  имеются примеси различной природы.    

     Загрязнение можно рассматривать как частный случай смеси. Учащиеся могут привести примеры загрязнений - мазутные и нефтяные пятна на поверхности воды, дым из труб котельных и промышленных предприятий, выхлопные газы автомобилей и др. Разделяют антропогенные загрязнения, вызванные деятельностью человека, и природные, возникающие вследствие естественных причин.

    Учеными обнаружено, что отдельно взятые вещества, загрязняющие воздух, обычно менее опасны, чем их смеси.

    При изучении химических реакций можно дополнить материал сведениями о том, что приобретая опыт и знания человек научился целенаправленно проводить химические реакции и получать вещества с заданными свойствами, не имеющие аналогов в природе: полиэтилен, плексиглаз (органическое стекло), лаки, краски и др. Они широко применяются, но пророда не нашла механизмов переработки этих веществ. Естественным путем некоторые из этих веществ разлагаются десятилетиями и даже столетиями. В природных условиях полиэтилен перерабатывается около двух веков. Поэтому человек должен создавать аналоги, не приносящие вреда окружающей среде. Например, во Франции создана пластмасса на основе природного вещества крахмала. Изделия из такой пластмассы по своим характеристикам не уступают полиэтилену, но разлагаются и усваиваются микроорганизмами за 2 года.

Образование одного и того же вещества в  живой и неживой природе происходит при разных условиях. Синтез аммиака и окисление жиров в организме идет при температуре около 370С, а в искуственных условиях - при 400 - 5000С и повышенном давлении.

Химические реакции, протекающие непосредственно в воздухе, приводят к образованию дымных туманов - смогов, которые возникают при определенных условиях: при большом количестве пыли и газов, выбрасываемых в воздух  и при длительных  антициклональных  условиях погоды, когда загрязнители скапливаются  в приземном слое атмосферы.

    Тема «Кислород» в школьном курсе химии является очень благодатной для  интеграции с экологическим содержанием. Учащихся можно ознакомить с основными природными процессами (например, фотосинтез), глобальными экологическими проблемами: разрушением озонового слоя, «парниковым эффектом». В этой теме целесообразно рассмотреть проблему загрязнения атмосферы в более широком аспекте: от источников загрязнения  и их характеристики до вопросов экологического права в области охраны атмосферного воздуха и элементов промышленной экологии - очистки газовых выбросов и т.д.

  В теме «Вода. Водные растворы» учащимся можно привести интересные данные: химический состав крови человека (внутренняя среда) и вод Мирового океана (внешняя среда) по основным показателям очень сходен.

Еще в древности люди обращали внимание на проблему загрязнения воды. Платон (427 - 347 гг. до н.э.) предлагал наказывать за загрязнение воды:

«... если кто испортит чужую воду, ключевую и дождевую, которая была собрана, отравит ее, отведет в сторону с помощью подкопа или украдет, то пострадавший должен обратиться за правосудием к астиномам, оценив нанесенный ему убыток. Кто будет уличен в том, что портит воду  какой - то отравой, тот, кроме возмещения убытка, должен будет очистить водоем».

Эти слова актуальны и сегодня. Исторический подход в преподавании химии значительно усиливает познавательный интерес учащихся.

   В теме «Галагены» целесообразно еще раз остановиться на проблеме разрушения озонового слоя в связи с тем, что одним из виновников разрушения озона являются фторхлоруглеводороды (фреоны). Более подробный разговор о хлорном цикле разрушения озона  предстоит в курсе органической химии, так как механизм имеет радикальный характер.

   Отдельными учителями химии области накоплен опыт экологизации содержания предмета через подбор регионального материала. Например, Комарова Т. П., Заслуженный учитель школы РФ, учитель высшей категории средней школы №6 г.Гая, разработала комплект расчетных задач по химии регионального экологического содержания. Комплект был признан лучшим на проведенном учебно - методическим кабинетом химии ООИУУ в 1995 году областном заочном конкурсе по проблеме экологизации содержания  школьного курса химии.   

Чекурова Т.Н., учитель химии высшей категории средней школы №7 г.Оренбурга  формирует положителную мотивацию обучения химии через показ роли знаний о веществах и их свойствах в развитии человеческой цивилизации, ознакомление с веществами и раскрытие химической природы явлений, с которыми учащиеся встречаются в повседневной жизни, показ важности интеграции знаний для научно - технического прогресса, ознакомление учеников со свойствами различныз веществ и материалов для грамотного их использования  и прогнозирования изменения свойств веществ в зависимости от условий протекания химических процессов, раскрытие роли химических знаний в анализе глобальных  проблем современности: сырьевой, продовольственной, энергетической, экологической и поиске путей выхода их создавшейся ситуации. Помимо обязательного эксперимента, предусмотренного школьной программой по предмету, Чекурова Т.Н. включает опыты экологической направленности: изучение влияния различных удобрений на развитие растений, влияние на развитие наземной растительности и водные экосистемы закисления (модельные опыты с аквариумными и комнатными растениями, улитками ), засоления, нефтепродуктов, солей тяжелых металлов, оксида серы (IV), оксидов азота и др.

Формирование экологического мышления учащихся, по мнению учителя, осуществляется в ходе выполнения  экологических исследовательских проектов  на базе кафедры химии ОГУ, где имеется возможность использовать методы колориметрии, спектрофотометрии, хромотографии и т.д.

Темы нескольких исследовательских проектов учащихся школы №7:

n    Экологическая оценка питьевой воды г. Оренбурга.

n    Влияние загрязнений почвы и воздуха на городскую растительность

 ( лиственные и хвойные породы).

n    Анализ почвы школьного сада на кислотность и содержание питательных элементов.

n    Экологическая оценка состояния грунтовой воды на примеси.

n    Определение загрязненности городских осадков (Центральный район города).

    Экологизация содержания школьного курса химии как региональный компонент  химического образования  - проблема, требующая совместной работы научных структур, методических служб и учителей. 

ИПКиППРО ОГПУ

Банк_педагогической_информации