Элективный курс "Химия и экология"
рабочая программа по биологии (9 класс) по теме

МБОУ СОШ № 11 Александровский район

Элективный курс

по экологии

Экология и химия

Кириллова Ольга Петровна

I квалификационная категория

2011 г.

Элективный курс «Химия и экология»

Пояснительная записка 

Охрана окружающей среды от загрязнения и разрушения, сбережение генетического разнообразия биосферы, сохранение здоровья человека стали глобальными проблемами, которые требуют неотложного решения. Сегодня стало очевидно, что изменить ситуацию можно лишь перестроив отношение человека к природе: ответственное и бережное отношение должно прийти на смену потребительскому. На перестройку этого отношения и нацелено экологическое образование, на основе которого и построена программа данного элективного курса.

Электив предназначен для учащихся 9 классов и  рассчитан на 17 часов. Программой предусмотрено изучение теоретических вопросов, проведение практических занятий, экскурсий, семинаров, конференций.

Этот курс нацелен на поддержку изучения химии на базовом уровне. В нем реализуются межпредметные связи химии, экологии и биологии. Он позволяет учащимся осуществить интеграцию имеющихся представлений в целостную картину миру.

Знания и практические  умения, приобретенные учащимися в процессе изучения данного электива, могут впоследствии использоваться в разных сферах деятельности, способствовать развитию интереса к научной работе, поступлению в ВУЗы на факультеты экологического профиля, а главное, сыграют немаловажную роль в деле формирования экологической культуры старших школьников, столь необходимой в современном мире.

Все это способствует формированию личности, максимально адаптивной к требованиям социума.

Основные задачи курса 

                   расширить и углубить знания учащихся о формах существования химического элемента

                   сформировать представления о веществах-загрязнителях и их влиянии на окружающую среду и организм человека

                   раскрыть причины и основные источники загрязнения окружающей среды

                   познакомить учащихся с глобальными экологическими проблемами, связанными с химическими процессами, и путями их решения

                   способствовать овладению умениями  наблюдать химические явления , проводить химический эксперимент

                   развивать познавательные интересы и интеллектуальные способности в процессе проведения химического эксперимента, самостоятельность приобретения знаний в соответствии с возникающими жизненными потребностями

                   расширить формирование умений учащихся анализировать ситуацию и делать прогнозы

                   развивать учебно-коммуникативные умения

                   совершенствовать умения работы с литературой и средствами мультимедиа.

 Изучение данного элективного курса направлено на развитие у учащихся интереса к химико-экологическим  знаниям и формирование диалектического понимания единой картины мира. Оно нацелено на развитие познавательной активности и самостоятельности, установку на продолжение образования.

Требования к уровню подготовки учащихся

Требования к усвоению теоретического учебного материала

Учащиеся должны знать:

        основные виды загрязнений окружающей среды

         классификацию химических элементов и их круговороты в биосфере

         основные экологические проблемы атмосферы, гидросферы, литосферы;

иметь представление:

        о веществах-загрязнителях и последствиях их действия на биосферу и живые организмы

         об основных видах мониторинга загрязнений окружающей среды.

На основе полученных теоретических знаний

        уметь устанавливать причинно-следственные связи между хозяйственной деятельностью человека и последствиями, которые она за собой влечёт

         прогнозировать и выдвигать гипотезы путей выхода из сложившихся экологических ситуаций.

Требования к выполнению химического эксперимента

        уметь грамотно проводить химические эксперименты экологической направленности

         наблюдать, анализировать и обобщать полученные данные

         знать правила техники безопасности при работе в химической лаборатории.

Методы и формы обучения

Формы проведения занятий: лекция, семинар, конференция, практическая работа.

Формы организации работы учащихся: индивидуальная, фронтальная, групповая, парная.

Методы обучения: репродуктивный, реконструктивный, частично-поисковый, творческий.

Формы контроля и критерии оценки

В данном курсе промежуточный контроль достижений является инструментом положительной мотивации и своевременной коррекции работы учащихся и учителя.

В качестве форм промежуточного контроля рекомендуется использовать рефераты, тестовые задания, расчетные задачи с экологическим содержанием, а также наблюдение активности учащихся на занятии, анализ творческих  и исследовательских работ, экспертные оценки педагогов по другим предметам, беседы с учащимися и их родителями.

Целесообразно проводить итоговую аттестацию по результатам изучения курса в виде итоговой конференции.

В конце курса выставляется оценка по балльной шкале.

Содержание учебной программы

Тема 1. Введение. Виды загрязнений. Физические, химические, биологические и механические загрязнения. Понятие о веществах-загрязнителях окружающей среды. Хемосфера. Классификация веществ по влиянию на организм человека. Трансформации веществ-загрязнителей в экосистемах. Классификация загрязнений по пространственному распределению и по источникам возникновения. Токсичность. Стандарты качества окружающей среды.

Тема 2 . Химические элементы в биосфере. Классификация химических элементов. Биогенные  и второстепенные химические элементы. Макро- и микроэлементы. Источники, функции и признаки недостаточности в организме человека некоторых элементов. Биогеохимические циклы. Циклы газообразных веществ. Осадочные циклы. Круговорот азота в биосфере. Роль микроорганизмов в круговороте данного элемента. Сидерация. Круговорот углерода в биосфере. Круговорот кислорода.

Практические работы.

1.     Качественное обнаружение катионов тяжелых металлов в воде.

Тема 3. Экологические проблемы атмосферы. 

Строение и состав атмосферы. Парниковый эффект. Парниковые газы. Второстепенные компоненты атмосферы (углекислый газ, метан, оксиды азота, тропосферный озон, хлорфторуглероды), их характеристики и источники. Последствия парникового эффекта. Роль мирового сообщества в решении экологических проблем атмосферы.

«Озонный щит» и «озонная дыра». Свойства озона. Цикл озона. Стратосферный и тропосферный озон. Источники истончения «озонного щита», роль фторхлоруглеродов в этом процессе. Пути решения экологических проблем, связанных с сохранением «озонного щита».

Вещества – загрязнители тропосферы. Оксиды серы и азота. Естественные и антропогенные источники этих оксидов. Кислотные дожди. Химизм процессов. Влияние кислотных дождей на биосферу. Фотохимический смог. Роль оксидов азота, озона, угарного газа, углеводородов и альдегидов в образовании фотохимического смога.

Практические работы.

1.     Изучение кислотности осадков. (Анализ динамики изменения кислотности осадков  в течение года при помощи бумажных индикаторов или рН-метра).

2.     Исследование воздуха на содержание твердых примесей. ( Оценка качества воздуха на присутствие твердых частиц визуально и при помощи микроскопа.)

Тема 4. Экологические проблемы гидросферы. Химический состав воды мирового океана. Гидрологический цикл. Чистая и загрязненная вода. Дейтериевая вода и ее влияние на биологический объект. Сточные воды. Первичная, вторичная и третичная обработка сточных вод. Химические способы удаления загрязнений (сорбция, нейтрализация, коагуляция, стерилизация, экстракция, электрохимические способы).

Синтетические поверхностно-активные вещества как загрязнители гидросферы.

Источники диоксинового загрязнения воды.

Практические работы.

1.     Исследование пресной воды

3.     Определение аммиака и ионов аммония в воде.

Тема 5. Экологические проблемы литосферы.

Пестициды: инсектициды, гербициды, фунгициды, родентициды, нематоциды, аскарициды. Классификация пестицидов по химическому составу. Комплексная система защиты растений как альтернатива пестицидам.

Удобрения органические и неорганические. Нитраты и нитриты. Их влияние на организм человека.

Практические работы.

1.     Определение относительного количества почвенных нитратов. (Данный метод используется для обнаружения нитрат-ионов в листьях капусты, моркови, картофеля или какого-либо дикорастущего растения при помощи раствора дифениламина в серной кислоте.)

2.     Определение тяжелых металлов в почве. (Обнаружение ионов меди и свинца при помощи качественных реакций.) 

Тема 5. Экологический мониторинг. Задачи экологического мониторинга. Химические и биологические методы анализа. Биоиндикация. Фитоиндикация. Химические методы контроля.

Практические работы.

1.     Оценка загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны. (Исследование хвоинок сосны предыдущего года, взятых в разных местах, по их усыханию и образованию некрозов.)

       Итоговая конференция.

Литература:

 Основное содержание курса представлено в книге Шустова С.Б., Шустовой Л.В. «Химия и экология». Н.Новгород: Нижегородский гуманитарный центр, 1995.

Практические работы и методика их проведения описаны в книге Мансуровой С.Е., Кокуевой Г.Н. «Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города – 9-11 класс». М.: ВЛАДОС, 2001.

Учебно-тематический план

Тема 1. Введение 1 час.

 Классификация загрязнений. Химические загрязнения. Хемосфера. Стандарты качества окружающей среды.

Тема 2.Химические элементы в биосфере 2 часа

1. Биогенные химические элементы. Биогеохимические циклы. Круговорот азота. Круговорот углерода и кислорода.

2 .Практическая работа. «Качественное обнаружение катионов тяжёлых металлов в воде».

Тема 3. Экологические проблемы атмосферы. 4 часа.

1. Строение и состав атмосферы. Парниковый эффект как многофакторное явление.

2. Свойства озона. «Озонный щит» и «озонная дыра».

3. Оксиды серы и азота, их источники в атмосфере. Кислотные дожди. Практическая работа. «Изучение кислотности осадков».

4. Фотохимический смог. Практическая работа.  «Исследование воздуха на содержание твёрдых примесей».

Тема 4. Экологические проблемы гидросферы. 5 часов

1. Химический состав воды Мирового океана. Гидрологический цикл.

2.Чистая и загрязнённая вода. Очистка сточных вод. Химические способы удаления загрязнений.

3. Практическая работа. «Исследование пресной воды».

4. Практическая работа. «Определение аммиака и ионов аммония в воде».

5.Синтетические поверхностно - активные вещества как загрязнители гидросферы. Источники диоксинового загрязнения воды.

Тема 5. Экологические проблемы литосферы. 3 часа

1. Классификация пестицидов. Комплексная система защиты растений как альтернатива пестицидам.

2. Практическая работа. «Определение тяжёлых металлов в почве».

3. Классификация удобрений. Нитраты и нитриты, их влияние на организм человека. Практическая работа. «Определение относительного количества почвенных нитратов».

Тема 6. Экологический мониторинг. 4 часа.

1. Задачи экологического мониторинга. Биоиндикация. Химические методы контроля. Практическая работа. «Оценка загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны».

2. Итоговая конференция. Итоговое тестирование.

Практические работы

Практическая работа «Изучение кислотности осадков». 

Цель: анализ динамики изменения кислотности осадков  в течение года при помощи бумажных индикаторов или рН-метра.

Оборудование и реактивы:

        Стеклянный стакан

        Универсальная индикаторная бумага или рН- метр

        Шкала значения рН

Ход работы

1)     Оставьте стакан или банку под открытым небом во время дождя

2)     Определите реакцию среды дождевой воды

3)     Проделайте аналогичные исследования в течение учебного года. Проанализируйте динамику изменения кислотности осадков.

Практическая работа. «Исследование воздуха на содержание твердых примесей».

Цель:  Оценка качества воздуха на присутствие твердых частиц визуально и при помощи микроскопа.

Ход работы

1)     Вырежьте из плотной бумаги прямоугольник размером 10×6 см, а в его центре- прямоугольник размером 3×2 см. Заклейте прямоугольник липкой лентой.

2)     Вывесите полученные образцы в 4-х разных местах: на дереве во дворе школы, у окна, выходящего на шоссе, в школьном кабинете во время его уборки, в спортивном зале и т.д.

3)     Через 4 часа соберите образцы и  оцените качество воздуха вначале визуально, затем под микроскопом. Заполните таблицу.

Практическая работа «Исследование пресной воды»

Опыт №1. Сравнение качества воды

Цель: определить и сравнить качество питьевой воды из различных источников.

Оборудование и реактивы:

 образцы воды: из водоема (пруд), водопроводная вода, вода, прошедшая очистку через фильтр; химические стаканы, кольцо из проволоки, индикаторная бумага, цилиндр.

Ход работы:

Ученики наливают в стаканы воду из различных источников, проводят исследования по плану:

1) Запах воды зависит от биологических и химических загрязнителей, его оценивают по шкале (табл. №1). Различают травянистый, болотный, гнилой, тухлый, затхлый, землистый запахи; запахи химических веществ: хлорный, горюче-смазочных материалов.

Таблица №1. Оценка запаха воды

2) Цвет и прозрачность: если видны изменения в цвете воды (стакан ставят на чистый лист белой бумаги), то их описывают словом: зеленоватый, светло-коричневый и т. д.

прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения, определяется следующим образом: на дно цилиндра кладут кольцо из проволоки (или рисуют черным карандашом) и доливают воду до тех пор, пока кольцо видно. Высота столба воды (см), при которой кольцо становиться невидимым, и является мерой прозрачности.

3) рН среды: для определения используют индикаторную бумагу. Цветность определяется в сравнении с эталоном чистой воды (после фильтрации).

Результаты работы оформляются в виде таблицы. (табл. №2).

Таблица №2.

Опыт №2. Сравнение жесткости различных образцов воды

Цель: определить и сравнить жесткость воды.

Оборудование и реактивы

образцы воды различной жесткости: водопроводная некипяченая и кипяченая, дождевая, кусочки хозяйственного мыла, пробирки.

Ход работы:

В три пробирки наливают 3 образца воды по 10-15 мл:

1 – водопроводная некипяченая,

2 – водопроводная кипяченая,

3 – дождевая или снеговая вода.

В каждую пробирку бросают кусочек мыла и сильно встряхивают пробирку (около 5 минут). Дают, отстоятся и описывают внешний вид полученных растворов: есть ли осадок в виде хлопьев, много осадка или мало, раствор почти прозрачный и т. д. результаты заносят в таблицу (табл. №3), которую оформляют на доске и в тетрадях.

Таблица №3.

После проведения всей работы результаты опытов сравнивают с требованиями по государственному стандарту к питьевой воде: запах - не более 2, прозрачность – не менее 30 см, бесцветна; кислотность – от 6,9 до 9,5 рН. Делается вывод о том, какую воду из этих образцов можно пить, а какую нужно подвергать дополнительной очистке

Практическая работа. «Определение относительного количества почвенных нитратов». 

Цель: обнаружение нитрат-ионов в листьях капусты, моркови, картофеля или какого-либо дикорастущего растения при помощи раствора дифениламина в серной кислоте.

Оборудование и реактивы:

        Раствор дифениламина в серной кислоте (0,1г дифениламина растворяют в 10 мл концентрированной серной кислоты и хранят в темной склянке)

        Пипетки

        Ступка с пестиком

        Предметное стекло

        Стеклянная палочка

        Растительный объект

Ход работы

1) Разотрите растительную ткань в ступке.

2) Отфильтруйте сок и его каплю нанесите на предметное стекло, добавьте несколько капель дифениламина. О содержании нитратов судят по изменению окраски: в присутствии нитрат- иона дифениламин дает синее окрашивание. Количество нитратов оценивают так: при отсутствии нитратов окраска не меняется; при небольшом их количестве- цвет светло- голубой; в случае высокой концентрации нитратов окраска становится темно- синей.

Практическая работа. «Определение тяжелых металлов в почве». 

Цель: Обнаружение ионов меди и свинца при помощи качественных реакций.

Оборудование и реактивы:

        Сушильный шкаф

        Фарфоровая ступка с пестиком

        Сито

         Стеклянный стакан на 200 мл

        термометр

        штатив с пробирками

        лист пергамента или кальки

        растворы: аммиака, азотной и соляной кислот, йодида калия, хромата калия, желтой кровяной соли

        образцы почв, взятых: а) в непосредственной близости от автомобильной дороги; б) в черте города; г) в парке и др.

Ход работы

1)  Высушите почву в сушильном шкафу при 30- 400С, поместив ее тонким слоем на кальку

2)  Высушенную почву измельчите в ступке и просейте через сито.

3)  Полученный образец почвы поместите в стакан, и добавьте смесь соляной и азотной кислот в количестве, превышающем количество почвы в 3- 4 раза по объему. После тщательного перемешивания в течение 10- 15 минут и отстаивания отфильтруйте полученную смесь.

4)  Ионы меди старайтесь обнаружить в растворе с помощью характерных реакций:

a)   Образование гидроксида меди под действием раствора аммиака и растворение его в избытке раствора аммиака вследствие образования комплексной соли. Признак первой реакции- появление осадка синеватого или зеленоватого цвета, а во второй реакции получается раствор василькового цвета.

б) образование характерного осадка красно- бурого цвета под действием желтой кровяной соли.

5)  Ионы свинца постарайтесь обнаружить в растворе с помощью характерных реакций:

6) Проделайте эти реакции в пробирках при комнатных условиях, используя по 5 мл фильтрата почвенной вытяжки.

   a)  Ионы свинца образуют осадок йодида свинца интенсивно- желтого цвета с ионами йода.

  б)  под действием хромат - иона образуется золотисто- желтый осадок.

7)  Проделайте данный анализ для разных образцов почв.

Практическая работа. «Оценка загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны». (Исследование хвоинок сосны предыдущего года, взятых в разных местах, по их усыханию и образованию некрозов.)

Ход работы.

1) Выберите несколько молодых сосен и осмотрите их хвою на побегах предыдущего года.

2)           Определите класс повреждения и усыхания хвои, пользуясь оценочной схемой.

Классы усыхания хвои:

I.     Нет сухих участков

II.    Усохли кончики хвоинок на 2- 5 мм

III.   Усохла треть длины хвоинок

IV.  Вся хвоинка желтая или более половины ее сухая.

Классы повреждения хвои:

I.  Хвоинки без пятен

II. Хвоинки с небольшим числом мелких пятен

III. Хвоинки с многочисленными черными и желтыми пятнами, мелкими и крупными.

3) Сделайте вывод о степени загрязнения воздуха по состоянию хвои.