Экологизация физики
статья по экологии по теме

Экологизация предмета физики

К концу второго тысячелетия человечество вступило в мир сложнейших взаимозависимостей и глобальных экологических проблем. Стремительное и нарастающее вмешательство человека в природные сообщества обусловило реальную угрозу существованию окружающей нас среды. Сегодня в числе основных забот жителей Земли – проблемы экологии.

Лет 10-15 назад слово «экология» употреблялось не часто. А теперь его знают все. И хотя перед человечеством стоит множество нерешенных проблем, экологические – одни из важнейших. Ежедневно мы слышим предостережения об экологической опасности и призывы к спасению и защите природы. Но они останутся словами, если каждый человек не осознает главного: человечество стоит  на пороге экологической катастрофы. Здесь нет преувеличения. Вдумайтесь в цифры: наша огромная и, как мы привыкли думать, более или менее развитая страна занимает 45-е место в мире по продолжительности жизни, 36-е место по уровню детской смертности и первые места по загрязнению атмосферы, водоемов, содержанию вредных химических веществ в почве и продуктах сельского хозяйства. Все чаще в питьевой воде и пищевых продуктах обнаруживаются вредные для здоровья примеси: остатки лекарственных препаратов и гормонов, тяжелые металлы, пестициды.

Около 20% населения нашей страны проживает в зонах экологического бедствия, а еще 35-40% - в экологически неблагополучных условиях. Отравленные атмосфера, вода, воздух, продукты оборачиваются утратой здоровья людей.

Жизнь на земле зависит от состояния атмосферы. Воздух необходим всем аэробным организмам. Когда хотят подчеркнуть необходимость чего-либо, говорят: «нужен, как воздух». Если без пищи человек может прожить несколько недель, без воды – несколько суток, то смерть от удушья наступает через 4-5 минут. Кроме того, атмосфера защищает живые организмы от вредного воздействия космических излучений и резких колебаний температуры.

Воспитание человека, способного жить в гармонии с природой - важнейшая задача школы. Учащиеся должны осознать мысль о том, что законы природы познаются не только с целью их применения на благо людей, но и для того, чтобы человек не нарушал гармонии окружающего его мира.

В средней общеобразовательной школе экологическое образование носит междисциплинарный характер и входит в содержания многих предметов: природоведения, географии, биологии, химии и др. и как самостоятельный курс в нашей он школе не ведётся, поэтому необходимо максимально использовать аспекты экологии на уроках всех дисциплин и во внеурочное время. Бытует мнение, что вопросами экологии в школе должны заниматься учителя биологии и географии. Наверное, именно поэтому в процессе становления школьного экологического образования физика оказалась далеко не в первых рядах.

Но опыт работы учителем физики в школе показал, что большой вклад в дело экологического образования могут внести и учителя физики. На первый взгляд кажется, что интересы физики и экологии противоречивы. Ведь экология изучает взаимосвязи в природе, а физика это наука, которая лежит в основе научно – технического прогресса и вносит нарушения в многочисленные природные взаимодействия. Однако нельзя забывать, что «физика» в переводе с греческого означает «природа». Необходимо использовать физику как инструмент сохранения окружающей среды.

Для связи предмета экологии с физикой, необходимо определить какие же виды знаний экологического характера должны войти в содержание курса физики.

В работе «Экологическое образование школьников» (под ред. И.Д.Зверева и И.Т.Суравегиной) содержание экологических знаний в курсе физики предлагается сгруппировать в три раздела:

1. Методы освоения и использования чистых источников энергии и принципы организации чистых производств.

К чистым источникам энергии относятся реки, ветер, солнце и др. А для чистых производств характерно отсутствие отрицательного влияния на природные системы, для этого они должны использовать чистые источники энергии и иметь замкнутые производственные циклы.

2.  Рациональное использование природных ресурсов, или уменьшение затрат энергии и материалов на каждую единицу полезного эффекта.

Это предполагает развитие знаний:

1. о методах повышения КПД механического устройства и технологических процессов,
2. о путях осуществления безотходной технологии,
3. о методах использования вторичных ресурсов,
4. о способах уменьшения потерь энергии и материалов и т. д.

3.   Принципы действия защитных сооружений.

В разных типах производств используются различные защитные сооружения (бетонные, стальные оболочки; специальные резервуары), консервирующие сооружения (контейнеры, закрытые природные резервуары), к очищающим относятся пылегазоулавливающие и водоочистные сооружения, они улавливают загрязнения из отходящих газов или воды.

Определить объем экологической информации в любом предмете весьма сложный вопрос. Его конкретное решение зависит от опыта работы учителя, от времени, которое можно отвести в ходе урока на элементы экологии.

Но есть и такие уроки физики, которые вполне можно посвятить целиком изучению проблем экологии:

1. Изучение тепловых двигателей;
2. КПД;
3. При изучении темы энергетических ресурсов;
4. Круговорот воды в природе;
5. Атмосфера;
6. Воздухоплавание;
7. Ядерная физика и др.

В школьном учебном процессе основы экологических знаний рассредоточены в различных учебных дисциплинах. При этом существуют определенные противоречия, которые необходимо разрешить:

1. Между растущим потоком информации связанной с экологической ситуацией в мире с ограниченными рамками учебного процесса;
2. Между руководящей ролью учителя и стремлением учеников к самостоятельному овладению знаниями;
3. Между растущим интересом учеников к экологическим проблемам и поиску путей выхода из создавшегося положения.

Из данных противоречий вытекает вывод: формирование экологических знаний и умений у учащихся через исследовательскую и проектную деятельность, для реализации которой была написана Программа «Физика и экология». То есть, формирование экологических знаний, умений, навыков и мировоззрения на базе практической деятельности с включением регионального компонента, где предусмотрено изучение этой программы на факультативных занятиях.

Объем спецкурса составляет 26 часов. Из них:

1. Лекционных – 10 часов;
2. Семинарских занятий – 10 часов;
3. Практических занятий – 3 часа;
4. Резервное время – 3 часа.

В объеме спецкурса 3 конференции: каждая по 2 часа.

Программа курса охватывает три темы: тепловые двигатели и экология; электричество и экология; вода и экология.

Курс построен с опорой на знания и умения учащихся, приобретенные при изучении физики, дает возможность более глубоко проникнуть в проблемы экологии.

Основные цели курса:

1. Сформировать у детей ответственное отношение к окружающей среде, воспитать личность, готовую к практической деятельности, к пропаганде экологических идей, к защите и улучшению окружающей среды;
2. Развивать познавательную активность и самостоятельность, стремление к саморазвитию и самосовершенствованию.

Задачи данного курса: 

1. Создание условий по самоопределению учащихся при выборе профиля;
2. Привлечение внимания учащихся к проблеме загрязнения атмосферы;
3. Реализация межпредметных экологических связей;
4. Формирование активной позиции школьников по вопросам защиты окружающей среды;
5. Выявление путей решения проблемы;
6. Формирование навыков исследовательской работы.

Основное содержание курса.

1. Введение

По – гречески «экос» - дом, «логос» - наука. Экология – наука о доме, о месте жительства. Дом этот очень большой: вся Земля является домом для существ, на ней живущих. Глобальные проблемы экологии:

1. Истощение природных ресурсов;
2. Глобальное потепление климата (парниковый эффект);
3. Истончение озонового слоя;
4. Проблема чистой пресной воды;
5. Кислотные осадки;
6. Экологическая катастрофа мирового океана;
7. Проблема утилизации отходов; и т.д.

2. Тепловые двигатели и экология.

Тепловой двигатель. Двигатель внутреннего сгорания. Бензиновые двигатели. Дизельные двигатели. Газовая турбина.  Паровая турбина. Автомобили и экология.

3. Электричество и экология.

Приручение энергии. Виды электростанций: ГЭС, АЭС, ВЭС, ПЭС, ТЭС, ТЭЦ и т.д. Линия электропередачи. Электродвигатель. Электрические сети и системы. Новые источники энергии. Альтернативные источники энергии. Электричество и экология.

4. Вода и экология.

     Проблема чистой пресной воды. Вода – основа всех жизненных процессов. Вода – единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле – фотосинтезе. Вода – самое распространенное на Земле вещество. Вода – термостабилизатор и терморегулятор. Вода – реагент. Байкал –самый большой (содержит 1/5 часть всех мировых запасов пресных вод) и самый чистый водоем не только в России, но и на Земле.

Реализация программы «Физика и экология» предусматривает исследовательскую и проектную деятельность. Это три больших учебных проекта - экологические исследования – «Электричество и экология» и «Автомобиль и экология». Выбраны они не случайно, ведь уровень производства и потребления энергии – один из важнейших показателей развития производительных сил общества. Ведущая роль принадлежит электроэнергии. Это диктуется ее преимуществами перед другими видами энергии. Так, электроэнергию можно получать за счет других разнообразных видов энергии (воды, ветра, пара, солнца, внутриядерной и т.д.); легко превращать в другие виды энергии, без больших потерь передавать на большие расстояния; достаточно просто и с высоким КПД преобразовывать, дробить на порции любой величины. Электроэнергия не наносит вреда окружающей среде. Это та самая энергия, без которой не было бы современного общества, привычных удобств, развлечений, современной цивилизации. Жалок был бы человек, не имеющий в своем распоряжении всевозможных энергетических источников, помогающих ему жить. Главный вопрос – сколько энергии нужно человечеству? Каким будет облик XXI века?

Однако не менее важными вопросами являются те, в ответах на которые мы узнаем о способах ее получения, о проблемах и перспективах, возникающих при строительстве и эксплуатации электростанций различного типа. Экологические проблемы производства электроэнергии носят глобальный характер.

Второй проект «Автомобиль и экология», так как качество воздуха – один из важнейших показателей качества окружающей среды, влияющий на здоровье человека. Проект является исследовательской деятельностью и позволяет школьникам практически применить знания, полученные на уроках математики, физики, химии, биологии, экологии. При работе по проекту ученикам предлагается теоретически выяснить экологическую цену автомобиля, изучить практически транспортную нагрузку на улицах, оценить количество угарного газа, попадающего в окружающую среду с выхлопными газами автомобилей. Предполагается, что на основе полученных данных участники проекта выработают предложения по улучшению экологической ситуации.

И третий большой и не менее важный проект «Вода и экология». Тема этого проекта также не случайна, ведь мы живем в непосредственной близости с самым большим и самым чистым водоемом не только в России, но и на Земле.

Хочется надеяться, что поиск в решении экологических проблем, будет более успешным у тех, кто сегодня сидит за школьными партами.

Литература.

1. Газета «Физика», журналы «Физика в школе», «Квант»
2. Из материалов фестиваля педагогических идей «Открытый урок».
3. Энциклопедия для детей. Аванта +. Техника.
4. Энциклопедия для детей. Аванта +. Экология.
5. Физика и экология. 7-11 классы. Сост. Г.А.Фадеева, В.А.Попова. Волгоград: Учитель, 2005.
6. В.М.Боярский. География Иркутской области.  Иркутск. 2000.
7. О.Гусев. На очарованном берегу. М. «Советская Россия». 1990.
8. Журналы. Время странствий. 2004.
9. Материалы Международной образовательной программы SPARE.
10. География России.
11. Журналы «За рулем».