Роль и место самостоятельной работы на уроках и во внеурочное время в формировании научного мировоззрения и экологической культуры учащихся

Выпускная квалификационная работа

«Роль и место самостоятельной работы на уроках и во внеурочное время в формировании научного мировоззрения и экологической культуры учащихся»

I. Литературный обзор

1.1 Экологическое образование как важнейший фактор нравственного формирования личности

1.2 Процесс развития познавательной деятельности учащихся

1.3 Технология педагогических мастерских

1.4 Задания — элемент методической системы

II. Экологическая составляющая химического образования

III. Методические разработки данной темы на уроках

3.1 Мои уроки

Урок № 1 Ролевая игра «Международный конгресс по охране атмосферы»

Урок № 2. Интегрированный урок: пресс-конференция о воде и ее свойствах

3.2 Контрольные задания

3.2.1 Задачи с решением

3.2.2 Задачи с правильным ответом

3.2.3 Задачи для самостоятельного решения

3.3 Тестовые задания и индивидуализация обучения

Обсуждение результатов. Выводы

Среди современных проблем, стоящих перед мировым сообществом, особенно выделяется одна проблема — ухудшение качества среды обитания человека. Она носит глобальный характер и волнует людей всех стран и волнует людей всех стран. Рост загрязнения среды проявляется наглядно и вызывает эмоциональную критику людей. К сожалению, такая критика бывает малоаргументированной. Чаще основные претензии обращены к химии.

В сложившихся условиях необходимо провести объективный анализ причин расширения масштабов загрязнения окружающей среды и учащения катастроф, связанные с неконтролируемым распространением химических соединений технического или биологического происхождения.

Первый из них касается известной хаотичности и противоречивости развития экономики, второй — самого человека, уровня его подготовленности к осознанному использованию современных достижений в производственных и бытовых сферах. Особенно важно решение вопроса элементарной «химической» подготовленности людей, т.к. с веществами, способными нанести определенный вред человеку, сегодня контактирует практически каждый. В повседневной жизни человек использует лекарства, косметические и парфюмерные средства, красители, различные виды топлива, пластики, удобрения.

Поэтому сегодня общеобразовательная школа призвана заложить основу формирования личности с новым образом мышления и типом поведения в окружающей среде — экологическом.

Актуальность данной темы не вызывает никаких сомнений, т.к. пути реализации целей школьного экологического образования могут быть самыми разными, а среди них особое место занимает самостоятельная работа на уроках и во внеурочное время.

Основная цель данной работы — выявить уровень отражения этой темы в общеобразовательной программе, исследование имеющихся методических разработок и пути их реализации на уроках. Изучение соответствия используемых материалов целям и задачам по целенаправленному развитию познавательных потребностей, установке на самостоятельное пополнение знаний и является конкретной задачей данного исследования.

В связи с этим в работе решались следующие конкретные задачи:

1)аналитический обзор существующих школьных методик преподавания химии в средней школе;

2) разработка научно — методических материалов, ориентированных на самостоятельную работу на уроках и во внеурочное время.

3) составление банка контрольных заданий по изучаемой теме.

4) апробация разработанной методики в 9 -х классах МОУ СОШ.

5) оценка и обсуждение полученных результатов;

Предмет исследования - выбор соответствующих форм организации занятий, способствующих формированию научного и экологического мировоззрения в процесс данной изучения темы.

Объект исследования — процесс изучения темы: «Роль и место самостоятельной работы на уроках и во внеурочное время в формировании научного мировоззрения и экологической культуры учащихся» в средней школе.

Гипотеза: использование самостоятельной работы на уроках химии и во внеурочное время способствует формированию научного мировоззрения и экологической культуры учащихся.

Глава I. Литературный обзор

1.1 Экологическое образование как важнейший фактор нравственного формирования личности

Экологическое образование призвано формировать экологическое мировоззрение, нравственность и культуру личности. Человек появился на определенном этапе совершенствования биосферы, и никогда не потеряет связь с природой, вечно изменчивой, угрожающей, с одной стороны, и дающей убежище от любой опасности — с другой.

Разрыв между человеком и окружающей его естественной средой существует давно. Во второй половине XX в. произошла своего рода экологизация современной науки. Это было связано с осознанием человечеством того, что деятельность людей тесно связана с биосферой и от этого взаимодействия зависит равновесие состава биосферы.

Экологическое образование предполагает формирование убежденности каждого жителя планеты в объективной необходимости сохранять созданные природой и человеком ценности. Уровень экологической культуры личности определяется также пониманием социальной значимости экологических проблем, их связи с политическими, социально-экономическими задачами человечества и отдельно взятой личности.

Экологические проблемы стали настолько серьезными, что для формирования экологического сознания необходимо использовать все каналы воздействия на личность. Передача знаний, умений, навыков — это задача специалистов — преподавателей экологии, но формирование бережного отношения к природе, готовности выбирать целесообразные экологические стратегии деятельности — это задача всех педагогов. Уровень экологического сознания каждого выпускника в дальнейшем может оказаться небезразличным для природы, даже, если он и не станет впоследствии руководителем, принимающим глобальные решения, а будет простым рабочим. Любой человек должен быть элементарно экологически образован.

Основы экологического мировоззрения следует формировать на протяжении всего учебно-воспитательного процесса, а не только при изучении естественно-научных дисциплин. Экологические проблемы должны стать составной частью всех курсов образовательной области «Естествознание», эти знания необходимы и важны в качестве основы формирования экологического мировоззрения.

Весьма актуальной становится идея непрерывного экологического образования, сущность которого выражается в единстве развития экологического сознания, экологической культуры личности и общества.

Трудовая деятельность и образ жизни современного общества превратились в мощную преобразующую силу, которая воздействует на биосферу и нарушает ход ее естественной эволюции. Выход из экологического кризиса техническими средствами невозможны.

Экологическое образование выступает необходимым условием преодоления негативных последствий антропогенного влияния на окружающую среду и фактором формирования экологической культуры личности как регулятора отношений в системе «человек — окружающая среда».

В педагогической науке существуют два разных термина: «экологическое воспитание» и «экологическое образование». Первое невозможно без второго, и в то же время знания сами по себе еще не определяют направленность деятельности человека. Результат экологического образования и воспитания заключается в обретении каждым человеком чувства природы, умения вникать в ее мир, осознавать ничем не заменимую ценность и красоту; в понимании того, что природа есть основа существования всего живого на Земле.

Экологическое образование как важнейший фактор нравственного формирования личности позволит преодолеть целый ряд негативных явлений в жизни общества, гармонизировать отношения человека с другими людьми и природой, с самим собой как частью природы. Цель экологического образования — формирование нравстенно-ценностных отношений к природе и к людям, способности к самоограничению, чувства личной ответственности за состояние окружающей среды, готовности принять практическое участие в возрождении нарушенного равновесия между человеком и природой.

1.2 Процесс развития познавательной деятельности учащихся

Развитие учащихся — многомерный процесс, который зависит от особенностей их нервной системы, индивидуальных особенностей, воспитания. Поэтому показателей, по которым можно судить об уровне развития учащихся, несколько. Важнейшее из них — качество знаний и умение использовать их в новых учебных ситуациях.

В практике преподавания, как правило, учитываются три уровня познавательной деятельности учащихся.

Первый уровень — первоначальное усвоение учебных знаний и способов действий. Это репродуктивный уровень развития познавательной деятельности учащихся. Результатами этого этапа усвоения становится понимание изученного.

Второй уровень — процесс совершенствования знаний. Его называют продуктивным несамостоятельным уровнем развития познавательной деятельности.

Третий уровень — процесс полного овладения знаниями. Это продуктивный самостоятельный уровень развития познавательной деятельности учащихся. Он характеризует тех из них, кто обладает умениями осуществлять перенос знаний с набольшей глубиной, широтой и самостоятельностью. Проверить знания учащихся можно с помощью специально подобранных заданий, в которых предусмотрены описания, объяснения и самостоятельное применение учащимися учебных знаний и умений.

Самостоятельность в действиях учащихся проявляется в умении использовать знания или сформированные приемы работы. Глубина действия определяется умением учащихся устанавливать между знаниями определенные связи. При развитии уровня познавательной деятельности учащихся развивается и их самостоятельность.

Развитие самостоятельности учащихся предполагает учет следующих показателей: уровня развития мыслительных операций, характера познавательной деятельности, степени руководства учителя.

Учет индивидуальных особенностей учащихся предполагает учет его возможностей для дальнейшего их развития.

Возможности учащегося

сравнение

абстрагирование

обобщение

анализ

синтез

выделение главного

конкретизация

систематизация

классификация

ощущение

восприятие

память

мышление

речь

воображение

Возможности учащихся складываются из знаний, умений, интуиции и эвристических процессов.

Знания — это отражение в мышлении человека объективного мира.

Умения — это характеристика выполнения человеком определенных действий, осознанное применение знаний на практике.

Эвристические (творческие) задачи — это такие для решения, которых имеющихся знаний и умений недостаточно. Решение таких задач осуществляется с помощью особых эвристических приемов.

Интуиция — это такое протекание эвристического процесса, при котором поиск способа решения творческой задачи происходит так, что некоторая часть этого процесса не осознается человеком, и лишь тогда, когда решение им найдено, оно как бы всплывает из подсознания и осознается как нечто неожиданное. Умения — это имеющиеся у учащегося возможности для решения задач изученных типов. Способности — это потенциальные возможности для решения любых задач.

Способности и умения взаимообусловлены: без наличия определенного уровня их развития у учащегося не могут формироваться умения и наоборот. Овладение учащимися знаниями и умениями, формирование у них интуиции и эвристических процессов во многом зависят от развития их творческих процессов.

Приобретение определенного объема знаний и есть цель образования. Необходимо, чтобы знания стали для учащихся инструментом взаимодействия с окружающим миром. А для этого нужно формировать умения применять полученные знания. Именно степень овладения умениями применять знания позволяет судить о качестве усвоения учащимися учебного материала и направлять процесс их учения.

Очень часто учителя химии обращают внимание на формирование знаний учащихся и гораздо меньше — на формирование умений. Сокращение числа часов в учебном плане, отводимых на изучение химии, объективно способствует такому положению. Поэтому так важны методические приемы, позволяющие при катастрофическом недостатке времени сосредоточить максимум внимания учителя на активизации мыслительной деятельности учащихся, на организации их самостоятельной работы по приобретению и применению знаний в различных условиях.

Школьный курс химии дает прекрасную возможность организовать частично-поисковую и исследовательскую деятельность учащихся, так как логика его построения такова, что приходится постоянно повторять применительно к конкретным веществам некоторые основные понятия.

Нужно организовать познавательную деятельность учащихся не на репродуктивном, а на творческом уровне, обеспечить их максимальную самостоятельность, поскольку только самостоятельная деятельность развивает способности. В IX и X классах часто можно использовать самостоятельную работу учащихся при изучении нового материала. Таким образом, у учащихся формируются умения применять ранее полученные знания в новых условиях.

Самостоятельная познавательная деятельность учащихся способствует более осмысленному и заинтересованному изучению материала, приобретению навыков самообразования; повышает прочность и осознанность знаний; вырабатывает навыки общения.

Необходимость использования в учебном процессе самостоятельной работы учащихся с учебником не вызывает сомнений. Учебник — это основной источник знаний по предмету, средство формирования учебных умений и овладения приемами познавательной деятельности. В процессе обучения учебник выполняет информативную, обучающую, развивающую и воспитывающую функции.

Умение учащихся работать с учебником во многом зависит от того, как эту деятельность организует учитель.

Проводить работу с учебником можно на каждом уроке, исходя из его задач.

Работа с учебником необходима, когда объем учебного материала велик. В этом случае учащиеся могут какую-то часть его проработать на уроке под руководством учителя. Полезно организовать работу с учебником и в том случае, когда текст сложен и требует разъяснения по частям, с привлечением различных средств наглядности. Работа с учебником на уроке важна еще и для того, чтобы научить учащихся использовать книгу при выполнении домашних заданий.

1.3 Технология педагогических мастерских

Существующая система образования в значительной степени построена на передаче знаний от учителя к ученику, на пассивной позиции обучающегося, что не позволяет личности самой строить свое знание, активно и творчески пользоваться им в жизни как свои приобретением. Этот подход к образованию не раскрывает творческий потенциал человека, заложенный при его рождении, а закрепляет его зависимость от решений, принимаемых другими.

С целью активизации познавательной активности учащихся на уроке возможны методические приемы следующего характера: выполнение индивидуальных занятий познавательного характера, домашние практические занятия, решение занимательных задач и т. д. Но и это не всегда эффективно.

Наиболее результативны уроки, проведенные в форме творческих мастерских.

Мастерская — это такая модель обучения школьников, которая позволяет развивать творческие способности учащихся. Одна из основных идей мастерской: каждый человек должен развивать свои способности, возможности, а не копировать кого-то другого.

Основополагающие принципы мастерской:

— учитель не над учеником, а с учеником;

— в работу включаются не только органы чувств, но и эмоциональная сфера ребенка;

— всю работу учащиеся выполняют по-своему, исходя из своих способностей, интересов, личного опыта;

— чередование индивидуальной и коллективной работы создает атмосферу сотрудничества;

— учитель не формулирует тему урока, а создает мотивационный фон, вызывая у учащихся информационный запрос.

Выделяют несколько видов мастерских: мастерские творческого письма и пластики, мастерские построения знаний и т. д. Каждая несет в себе свой секрет, свою тайну познания и творчества.

Мастерская — одна из методических разработок в поддержку этой программы.

1.4 Задания — элемент методической системы

Задания как элемент методической системы, используемой для развития умения учащихся рассуждать, должна составлять определенную совокупность. Неупорядоченное стихийное применение заданий в обучении полезно, необходимо, но недостаточно для достижения каждым учеником должного уровня развития этого умения. И исходя из этого, следующая методика предполагает разработеку типологии заданий и разделение их на три группы.

Таблица 1

Типология заданий, способствующих развитию умения учащихся рассуждать

Последовательный переход от задания одного типа к заданиям другого типа затруднителен, что приводит к сочетанию заданий разных типов на уроках.

Глава II. Экологическая составляющая химического образования

Современная экология — обширный междисциплинарный научный комплекс. Наряду с общей экологией, исследующей отношения организмов и условий среды на уровне особей, популяций, биоценозов и экосистем, этот комплекс включает прикладную экологию и социальную экологию. Столь широкий круг проблем экологии привел к тому, что в школах Российской Федерации нет специального предмета «Экология» и получил распространение так называемый интегрированный вариант экологического образования. При этом варианте практически все предметы составляют единое образовательное экологическое пространство.

Большая роль в экологическом образовании отводится химии, т.к. в основе любых процессов, протекающих в организме и экосистеме, лежат химические реакции. На уроках химии наиболее целесообразно изучать вопросы, связанные с химическим загрязнением окружающей среды, знакомиться с методами мониторинга загрязнения и способами снижения его пагубного влияния на живые организмы, включая человека.

На уроках химии с учащимися профессионально можно обсуждать новые малоотходные технологии производства и методы очистки жидких стоков и газовых выбросов, а также проблему утилизации твердых отходов. На уроках химии надо рассматривать биосферные круговороты веществ и последствия влияния на них человека, химизацию сельского хозяйства, проблемы энергетики с использованием углеродистых энергоносителей и водорода.

Экологическая составляющая содержания образования.

Общая экология.

1. Химические процессы и потоки энергии в экосистеме. Дыхание и фотосинтез. Роль озона. Потоки энергии. Экологическое равновесие в экосистеме как проявление принципа Ле Шателье-Брауна.

2. Биосфера и влияние на нее человека. Круговорот углерода, азота и фосфора. Влияние аэрозолей на состояние озонового слоя атмосферы. Проблема парникового эффекта. Роль лесов. Фотодиссоциация кислорода как фактор разрушения озонового слоя. Проблема загрязнения Мирового океана.

Прикладная экология.

3. Энергетика. Полезные ископаемые — источники углеводородов. Экологические проблемы нефтедобычи, транспортировки нефти и газа, нефтепереработки. Метан как составная часть природного газа и биогаза. Топливные элементы. Проблемы экологически чистого топлива. Водородная энергетика.

4. Химическое загрязнение окружающей среды и методы его уменьшения.

Классификация загрязняющих веществ и экологические нормативы.

Загрязнение атмосферы. Оксиды серы и азота как загрязнителя атмосферы и причины кислотных дождей и туманов. Фреоны. Аэрозоли.

Загрязнение воды. Оксиды фосфора как загрязнители воды. Загрязнение воды синтетическими моющими средствами. Загрязнение окружающей среды ионами тяжелых металлов. Жесткость воды и способы ее устранения. Активированный уголь и бытовые фильтры.

Загрязнение жилища. Загрязнение воздуха газовыми плитами и табачным дымом.

Химические производства как факторы загрязнения окружающей среды и возможности их экологизации. Очистные сооружения. Механическая очистка. Химическая очистка. Биологическая очистка.

Влияние загрязнения окружающей среды на генотип и генофонд растений, животных и человека.

1. Радиоактивное загрязнение окружающей среды.

2. Проблема утилизации отходов. Утилизация гальванических элементов и аккумуляторов. Ядерные отходы. Состав и количество бытового мусора.

3. Экология сельского хозяйства. Роль химии в сельском хозяйстве.

Социальная экология.

Экология человека. Влияние отдельных химических элементов на здоровье человека. Влияние оксидов на живые организмы. «Оловянная чума». Фенол, бензол, антифризы. Краски и растворители. Этанол и проблема алкоголизма. Экологически чистые продукты питания. Натуральная пища и синтетические заменители. Биодобавки. Снижение иммунитета человека под влиянием загрязнения окружающей среды, развитие аллергических, онкологических и других заболеваний. Проблема СПИДа [7, 8].

Таблица 2

Содержание экологической составляющей в предмете «Химия».

Таблица 3

Поурочное планирование экологического материала в предмете «Химия» (VIII-XI классы)

X класс

XI класс

III. Методические разработки данной темы на уроках

3.1 Мои уроки

«Главное делать все с увлечением, это страшно украшает жизнь»

И. Ландау.

Урок № 1. Ролевая игра «Международный конгресс по охране атмосферы»

Предлагаю разработку интегрированного урока химии и биологии, который направлен на обобщение знаний об оксидах азота, серы и углерода как загрязнителя атмосферы и их влиянии на организм человека. Урок проводится как ролевая игра — международный конгресс по охране атмосферы.

Задачи урока.

Учащиеся должны знать оксиды — наиболее опасные загрязнители воздуха; основные источники загрязнения; основные пути попадания окисдов-загрязнителей в атмосферу; отрицательное влияние оксидов серы, азота, углерода на различные органы человека; экологические проблемы, возникающие в результате попадания этих оксидов в атмосферу; области использования оксидов.

Учащиеся должны уметь: выявлять последствия загрязнения атмосферы; предлагать меры по борьбе с ее загрязнением; организовывать самостоятельную поисковую деятельность и продуктивную работу с различными источниками информации; владеть приемами активного общения в ходе коллективного обсуждения и принятия решения.

На уроке учащиеся играют роли: экспертов, представителей «Союза промышленников» и ассоциации «Врачи — за чистый воздух», ученых из различных городов мира, где проблема загрязнения атмосферы стоит наиболее остро, членов фракции «Защитники грязного воздуха» (Смог Лондович, Диоксид серы, Оксиды азота, Угарный и Углекислый газы).

Урок включает несколько блоков, в каждом из которых идет представление членов фракции «Защитники грязного воздуха», при этом учащиеся повторяют физические, химические свойства оксидов-загрязнителей атмосферы, пути и источники их поступления в воздух и заполняют схемы.

В начале урока учитель говорит о целях урока, о его содержании. В дальнейшем слово предоставляется ведущему.

Ведущий. За последние десятилетия стало очевидным, что человек перенасытил природу загрязняющими веществами. Согласно расчетам их поступление из антропогенных источников в десятки, а то и в тысячи раз больше, чем из естественных в зависимости от веществ.

Остро встает проблема — уберечь окружающую среду и здоровье человека. На обсуждение конгресса выносится проект закона «О чистоте воздуха».

Проект предусматривает следующие меры по охране атмосферы от загрязнения:

1. Разработать стандарты по выхлопным газам для грузовых и легковых автомобилей.

2. Прекратить вырубку лесов.

3. Устанавливать очистные сооружения на предприятиях химической промышленности.

4. Осуществить переход на использование бестопливных источников энергии.

Конгрессу предстоит принять закон. Для этого необходимо выслушать представителей различных фракций и внести поправки в проект.

Ведущий предоставляет участников конгресса. Группам ученых раздаются пакеты документов.

1. Проект закона «О чистом воздухе».

2. Схемы 1, 2, 3.

3. Протокол заседания международного конгресса.

Ведущий. Слово имеет член фракции «Защитники грязного воздуха» Смог Лондович.

Учитель. (Зачитывает характеристику Смога Лондовича). Смог — это туман, смешанный с пылью, сажей и ядовитыми газами. В 1952 г. В Лондоне в течение 3−4 суток погибло от смога более 4000 человек. Первое появление смога отмечено в 50-е гг. XX в., с тех пор он часто появляется в крупных городах. Поражает, прежде всего, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Смог Лондович представляет других членов фракции, которые будут вносить поправки в закон.

Угарный газ. Я оксид углерода (II), химическая формула CO. С самого рождения причисляю себя к этой замечательной фракции. Я самый таинственный, загадочный и коварный среди моих друзей.

Ведущий. Как вы думаете, о каких физических свойствах угарного газа идет речь?

Угарный газ. Я попадаю в воздух при сжигании топлива в промышленных печах и двигателях автомобилей. Закон «О чистом воздухе» требует сокращения этих выбросов на 90%, но ведь я тоже имею право на существование в атмосфере.

Представитель «Союза промышленников». Без угарного газа не смогут существовать многие отрасли промышленности. Оксид углерода (II) — ценное топливо, в металлургии его используют как восстановитель металлов.

Ведущий. Чем опасен угарный газ для организма человека?

Врач. Десятиминутное вдыхание человеком воздуха, в котором содержание угарного газа составляет 5,7 г/м³, может привести к летальному исходу. Ядовитость оксида углерода (II) обусловлена тем, что этот оксид соединяется с гемоглобином крови, в результате чего кровь теряет способность переносить кислород из легких к тканям. Сродство гемоглобина к угарному газу гораздо больше, ем к кислороду, поэтому достаточно самой ничтожной концентрации этого газа, чтобы вызвать удушье. Однако при вдыхании чистого воздуха или, еще лучше, чистого кислорода оксид углерода (II) постепенно удаляется из крови.

Угарный газ. Прошу записать мою поправку в закон: «Отменить все стандарты по выхлопным газам для грузовых и легковых автомобилей».

Группы ученых работают по заполнению схемы 1, отражающей пути и источники поступления угарного газа в атмосферу.

Схема 1

Угарный газ один из основных загрязнителей атмосферы

Углекислый газ. Моя химическая формула CO₂, я кислотный оксид, вхожу в состав воздуха. Непонятно, почему нужно очищать воздух именно от меня? Я вообще безвреден для организма человека.

Представитель «Союза промышленников». Мы используем углекислый газ для тушения пожаров, для получения мочевины — ценного минерального удобрения.

Ведущий. Чем опасно накопление этого безобидного газа в атмосфере?

Участники конгресса рассуждают о причинах и последствиях данного явления.

Углекислый газ. Запишите мою поправку: «Чтобы на Земле было теплее, предлагаю увеличить вырубку лесов — основных потребителей углекислого газа, а также сжигать больше топлива на теплоэлектростанциях».

Группы ученых работают над заполнением схемы 2, отражающей пути, источники поступления углекислого газа в атмосферу и последствия увеличения его содержания.

Диоксид серы. Я оксид серы (IV), химическая формула — SO₂, ядовит, вызывает заболевания дыхательных путей. Я существую только благодаря моим спонсорам — металлургическим заводам и угольным электростанциям.

Представитель «Союза промышленников». Мы применяем оксид серы (IV) в качестве отбеливателя шелка, шерсти. Так как он ядовит, им окуривают склады, подвалы для уничтожения плесени. В ветеринарии он используется для лечения животных от чесотки.

Диоксид серы. А какие смешные претензии ко мне предъявляют — будто бы я вызываю кислотные дожди! Но всем известно, что, реагируя с водой, я образую слабую кислоту, которая сразу разлагается, а серную кислоту из меня никак не получить.

Схема 2.

Углекислый газ один из основных загрязнителей атмосферы.

Ведущий. В чем лукавит Диоксид серы? Как из него получить серную кислоту?

Учащиеся составляют уравнения реакций получения серной кислоты

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Диоксид серы. Почему вы так боитесь кислотных дождей? Ведь любой дождь имеет слабокислую среду, в дождевой воде всегда присутствует кислота.

Ведущий. О какой кислоте идет речь? Назовите источник ее поступления в воду. Кислотным считается дождь при pH< 5,0. Причина возникновения кислотных дождей — массовые промышленные выбросы диоксида серы и оксидов азота в атмосферу. Взаимодействуя с атмосферной влагой, сернистый газ создает кислотную среду. Растворимость его в воде достаточно велика и составляет 40 объемов на 1 объем воды. В районах сосредоточения промышленных производств 60% кислотности дождевой воды дает серная кислота, 30% - азотная, 5% - соляная и 2% - углекислый газ.

Учащиеся обсуждают последствия выпадения кислотных дождей для природной среды и человека.

Диоксид серы. Предлагаю вычеркнуть из закона все мероприятия по моему устранению из атмосферы.

Оксиды азоты. Мы оксиды азота: NO — бесцветный газ, NO₂ — бурый газ, ядовит. Мы поступаем в атмосферу при сгорании топлива (90%) и в составе выбросов химической промышленности (5%).

Представитель «Союза промышленников». Оксиды азота — важнейшее сырье для производства азотной кислоты, о значении которой говорить не приходится.

Оксиды азота. Вы, наверное, забываете, что благодаря нам в почву естественным путем вносится азот в форме нитрати нитрит-анионов. Мы повышаем плодородие почвы.

Учащиеся повторяют реакции получения азотной и азотистой кислот:

2NO + O₂ = 2NO₂

2NO₂ + H₂O = HNO₂ + HNO₃

Врач. Оксиды азота обладают выраженным общетоксичным и раздражающим действием. При контакте диоксида азота с влажной поверхностью легких происходит образование азотистой и азотной кислот, которые поражают альвеолярную ткань, что приводит к отеку легких.

Оксиды азота. Запишите нашу поправку: «Содействовать сжиганию топлива, развитию автомобильной промышленности».

Группы ученых работают над заполнением схемы 3.

Схема 3

Диоксид серы и оксиды азота как загрязнители атмосферы.

Ведущий. Мы подошли к самому главному — формулировке закона «О чистоте воздуха». Если вас устраивают поправки членов фракции «Защитники грязного воздуха», то вы дополняете ими закон, если нет — вносите свои.

Группы ученых работают над заполнением протокола заседания конгресса, формулировкой положений закона по борьбе с загрязнением атмосферы.

Протокол заседания международного конгресса по охране атмосферы.

1. Из перечисленных отраслей народного хозяйства выберите те, выбросы которых загрязняют атмосферу:

а) машиностроение;

б) металлургия;

в) лесная промышленность;

г) сельское хозяйство;

д) топливная промышленность;

е) химическая промышленность;

ж) транспорт.

2. Заполните схему 4.

Схема 4.

Основные источники загрязнения атмосферы.

3. Сформулируйте поправки к закону «О чистом воздухе».

Международный конгресс постановил внести в закон «О чистом воздухе» следующие поправки, связанные с мерами борьбы с загрязнениями атмосферы: …

Лучший закон «О чистом воздухе» учитель зачитывает классу.

Урок заканчивается поведением итогов, оценивается работа учащихся [8, 11, 14].

Урок № 2. Интегрированный урок: пресс-конференция о воде и ее свойствах

Предлагаем разработку интегрированного урока по теме «Вода. Свойства воды», который мы проводим в форме пресс-конференции. Учащиеся играют роли жителей планеты Акватоид — ученых, журналистов и гостей конференции. Учителя же выступают в роли землян-экспертов.

Звучит запись: «Приветствуем вас, жители планеты Земля, именующие себя человечеством. За помощью к вам обращается отряд наблюдателей с планеты Акватоид звездной системы Тау из созвездия Кит.

История нашей планеты трагична и поучительна. К сожалению, различные цивилизации Акватоида не могли сосуществовать мирно. Как правило, более грубая и примитивная, а в силу этого более жестокая цивилизация уничтожала более развитую и гуманную, чтобы, в свою очередь, оказаться уничтоженной еще более грубой.

В результате бессмысленных войн и варварского использования планетарных ресурсов Акватоид потерял почти всю жидкость, являющуюся основой жизни.

Чтобы выжить, Организация Объединенного Разума планеты предприняла попытки поиска вещества, способного по своим свойствам заменить жидкость жизни Акватоида. В архивах радиообменов с планетой Земля Солнечной системы было найдено сообщение, в котором упомянуто вещество, удовлетворяющее заданным параметрам: «Вода — самое драгоценное минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства, вода — это действительный проводник культуры, это живая крошка, которая создает жизнь там, где ее не было» (академик. Л.П. Карпинский).

В течение года специальная научно-исследовательская экспедиция тайно изучала вещество, которое вы, земляне, называете словом «вода». Обращаемся к вам с просьбой быть экспертами на конференции ученых, проводивших исследования свойств воды, и журналистов Акватоида, информирующих жителей планеты о ходе исследований".

Пресс-конференцию начинает сотрудник химической лаборатории планеты Акватоид. По ходу выступления он и следующие докладчики прикрепляют к классной доске карточки, на которых написаны важнейшие данные. В результате на доске получается краткий конспект по теме (рис. 1).

Сотрудник химической лаборатории. Это вещество встречается на Земле в трех агрегатных состояниях — жидком, твердом, газообразном. Среди ученых Земли оно известно под названием «оксид водорода», причем по химическим свойствам его относят к амфотерным оксидам.

Далее он приводит формулу воды, ее молярную массу, количественный и качественный состав, рассказывает о химических связях в молекуле, молекулярной кристаллической решетке этого вещества, последовательно прикрепляя на доску карточки 1−5 и демонстрируя схему образования ковалентной полярной связи.

Сотрудник физической лаборатории.

Сотрудники нашей лаборатории пришли к выводу, что наличие воды на планете Земля (около 1387 млн. км³) — наиболее важное условие зарождения и существования жизни. Вода на Земле существует не только в явном виде: четыре океана, моря, озера, реки; она присутствует и в воздушном океане Земли, и в почве, и во всех породах, слагающих земную кору. Много ее и в живых организмах. Даже в изливающейся из жерла вулканов огненной магме есть вода: каждый год они извергают из недр Земли до 40 млн. тонн воды.

Мы изучили теплофизические свойства воды.

Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 кДж/(кг · °С) (карточка 6). Это в 10 раз больше, чем у железа, в 40 раз больше, чем у золота. Только немногие вещества, например водород и аммиак, обладают большей удельной теплоемкостью. Из-за этой исключительной способности поглощать тепло температура воды при нагревании и охлаждении изменяется незначительно, поэтому водным обитателям никогда не угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение. Большая удельная теплоемкость воды определяет и климат планеты: вода нагревается значительно медленнее суши, забирая большое количество теплоты, и дольше сохраняет полученное тепло, выполняя при этом терморегулирующую функцию. На этом свойстве воды, кстати, основан и принцип обогрева жилых помещений землян — использование горячей воды в батареях отопительной системы.

Aqua omnia sunt (лат.) — вода существует везде

Рис. 1. Вид доски к концу урока.

Удельная теплота парообразования воды составляет 2300 кДж/кг (карточка 7). Это означает, что при испарении 1 г воды поглощается 2300 Дж теплоты. Данное свойство воды тоже важно для терморегуляции: например, если бы люди не потели при совершении работы, то они перегревались бы. Пот, основой которого является вода, при испарении понижает температуру тела.

Значительна и удельная теплота плавления льда. При 0° С и атмосферном давлении она составляет 334 кДж/кг (карточка 8). Из распространенных на Земле металлов только алюминий, железо и медь имеют удельную теплоту плавления выше 200 кДж/кг (при соответствующих температурах плавления). Таким образом, замерзая, вода выделяет тепло и согревает окружающий воздух. Это свойство воды также играет немаловажную роль в формировании климата планеты: замерзание воды в реках, озерах, морях не позволяет переохлаждаться воздуху в данной местности, поэтому часто можно наблюдать, как птицы в сильный мороз греются, сидя на льду.

Журналист. Объясните, почему лед плавает.

На этот вопрос отвечают учащиеся, затем слово берет учитель физики (эксперт-физик), который демонстрирует подкрашенный плавающий лед.

Эксперт-физик. Стоит задуматься, почему твердая вода (т. е. лед) легче жидкой. Это свойство воды аномальное и требует дополнительных разъяснений.

У большинства веществ при затвердевании образуется кристаллическая структура, средние расстояния между частицами при этом сокращаются, таким образом, объем уменьшается, а плотность растет.

При снижении температуры воды до +4°С расстояния между молекулами и небольшими ассоциатами (группами молекул) тоже становятся меньше, а также уменьшаются размеры самих молекул за счет снижения интенсивности колебаний атомов в них, что и приводит к увеличению плотности воды. Но затем происходит процесс кристаллизации с образованием дополнительных водородных связей, которые образуют ассоциаты крупных размеров с полостями внутри (карточки 9, 10). Именно это и приводит к уменьшению плотности, а следовательно, к возрастанию объема (карточка 11).

Журналист. Каким образом аномальное изменение плотности воды влияет на облик Земли?

Отвечают учащиеся.

Эксперт-физик. Это свойство необходимо всегда учитывать. Например, надо сливать воду из радиаторов автомобилей, из системы водяного отопления, если она не подогревается. При замерзании объем воды увеличивается примерно на 11%. Если такой процесс происходит в замкнутом пространстве, то возникает громадное избыточное давление, превышающее атмосферное порой в 2500 раз. Замерзая, вода может разрывать горные породы, дробить многотонные глыбы, не говоря уже о трубах водяного отопления жилых помещений.

Учитель демонстрирует треснувшую стеклянную бутылку с замерзшей водой.

Сотрудник химической лаборатории.

Из свойств воды особенно важна ее способность растворять вещества. Вода — универсальный растворитель. В ней могут растворяться вещества различной химической природы, образованные ковалентными полярными и ионными связями. В воде могут растворяться твердые, жидкие и газообразные вещества. Но не все они одинаково хорошо растворяются в воде. Вещества бывают хорошо растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые.

Докладчик демонстрирует таблицу растворимости, затем показывает через кодоскоп, как постепенно растворяются кристаллы различных окрашенных солей, помещенные на мокрую фильтровальную бумагу.

Журналист. Какой величиной характеризуется способность веществ растворяться в воде?

Сотрудник химической лаборатории. Эта величина — растворимость, которая определяется массой вещества, способной раствориться в 100 г воды при определенной температуре.

Журналист. Растворимость зависит от температуры?

Сотрудник химической лаборатории. Да, но не всегда одинаково; на нее влияет еще и агрегатное состояние вещества.

Демонстрирует заранее подготовленный стакан с водой, на стенках которого появились пузырьки воздуха. Проводит опыты — растворение газов в холодной и горячей воде, растворение сахара в холодной и горячей воде. Делает вывод, что при повышении температуры растворимость твердых веществ увеличивается, а газообразных — уменьшается.

Журналист. Отличаются ли свойства растворов веществ от свойств чистой воды?

Сотрудник химической лаборатории. Да, они имеют разные температуры кипения и кристаллизации, некоторые растворы электропроводны, а чистая вода — диэлектрик.

Испытывает электропроводность раствора поваренной соли и дистиллированной воды.

Журналист. Молярная масса воды равна 18 г/моль. В обычном состоянии вода — жидкость. Как можно объяснить, что вещества, имеющие большее значение молярной массы (например, углекислый и сернистый газы, метан), находятся при тех же условиях в газообразном состоянии?

Эксперт-химик. Действительно, температуры плавления и кипения воды аномально высоки в сравнении с соответствующими температурами водородных соединений аналогов кислорода (рис. 2). Если бы вода подчинялась этой закономерности, то ее температура кипения была бы равна примерно — 75^о С, а температура замерзания составила бы — 90^о С. Но тогда она не смогла бы стать эликсиром жизни.