Статья по физике
методическая разработка по физике (9 класс) по теме

Хасанова Эльза Ривнеровна,  учитель физики и математики

МБОУ «Излучинская ОСШУИОП №1»

Создание проблемной ситуации экологической направленности на уроках физики

Проводящаяся в стране реформа системы образования направлена на то, чтобы привести содержание образования в соответствие с современным уровнем научного знания, повысить эффективность всей системы учебно-воспитательного процесса и подготовить молодое поколение к труду в условиях научно-технического прогресса.

Целесообразность использования метода проблемного обучения заключается в планомерном включении строго продуманной системы специально организованных и последовательно разрешаемых проблемных ситуаций по каждой теме с учетом индивидуальных возможностей в каждом классе. Применение сочетания приема выдвижения гипотез с экспериментальными исследованиями, эвристической беседы, проблемного изложения материала, дает возможность использовать исследовательский метод на уроках физики, но это требует больших временных затрат.

Важный и ответственный этап проблемного обучения – создание проблемной ситуации. Главным средством для этого служат проблемные вопросы, однако, на уроках физики с этой целью можно использовать демонстрационный и мысленный эксперимент, фронтальные опыты, экспериментальные задачи и т.д. Для успешного создания проблемной ситуации сама проблема должна содержать познавательную трудность и видимые границы известного и неизвестного, вызывать чувство удивления при сопоставлении нового с неизвестным и неудовлетворенность имеющимся запасом знаний, умений и навыков.

Известно, что создание проблемных ситуаций на уроках, делает урок более значимым, так как это следует логике процесса научного познания. В тоже время в реформе образования важное место отводится его экологизации, т.е. изучению школьниками закономерностей отношений организмов и условий среды, включая и главный организм планеты - человека.  

Социального предмета «Экологии» в школьной программе нет, она в некоторых школах преподаётся как факультатив. Принят так называемый «интегрированный» вариант экологического образования, при котором образовательное пространство включает несколько предметов - биология, география, химия, физика, обществознание и др. Считается, что роль физики в процессе экологизации образования очень велика, но, к сожалению, многими недооценивается. А, ведь именно через физику, школьники знакомятся с достижениями научно-технического прогресса (в дальнейшем – НТП) и его экологическими последствиями, хотя в методических пособиях основное внимание уделено биологическим последствиям экологических проблем, нежели причинам их порождающим, чаще всего связанных с достижениями НТП, фундаментом которых является физика.

Возможности для раскрытия элементов экологии неодинаковы у разных учебных дисциплин: у физики и технологии они достаточно велики, так как их содержание включает не только научные и практические аспекты экологического образования, но и нравственно-эстетические и мировоззренческие. Излагая  учебный материал и объясняя наиболее сложные понятия  можно систематически создавать на уроке проблемные ситуации и организовывать учебно-познавательную деятельность школьников так, что они на основе анализа фактов, наблюдения явлений (при демонстрационном или фронтальном эксперименте) самостоятельно делают выводы и обобщения, формулируют правила, понятия, законы, применяют имеющиеся у них знания в новой ситуации.

Занимаясь в учебных мастерских, учащиеся часто применяют инструменты, представляющие из себя простые механизмы–кусачки, плоскогубцы и пр. Учителю физики необходимо раскрыть физические законы, лежащие в основе действия такого инструмента, а учителю технологии показать, как получают с их помощью выигрыш в силе или в расстоянии, и как правильно пользоваться этими механизмами в различных ситуациях, что нужно предусмотреть, чтобы не нанести вред окружающей среде.  Перед детьми ставится проблема: что нужно сделать с точки зрения экологии.

При показе работы на электроточильном станке учащиеся должны получить представление о том, что затачивание резца или другого инструмента сопровождается нежелательным с явлениями: шумом, вибрацией, повышением температуры, загрязнением воздуха в окружающем пространстве. А как предотвратить эти последствия можно обсудить на уроках физики, предложив проблемную ситуацию.

       Изучение вращательного движения в курсе физики целесообразно согласовать с рассмотрением принципа работы токарного станка на уроках технологического труда и осветить при этом проблемы экономного пользования металлических заготовок, электроэнергии, предотвращение загрязнения окружающей среды металлической стружкой, отработанными смазочными материалами, охлаждающей и закаливающей жидкостями.

Изучая на уроках физики электромагнетизм и раскрывая эту тему  можно рассказать учащимся  не  только  о  постоянных  магнитах, а провести интегрированный урок физики и  географии, где рассказать об участи, которая постигла гору Магнитную. С этим географическим названием связано представление о горе, сложенной из чистого магнитного железняка, у подножья которой вырос большой город Магнитогорск и огромный завод, где из железной руды получают чугун и сталь.

Прошло несколько десятилетий и что мы видим сегодня? На месте этой горы – котлован, на дне которого ведётся добыча руды. Если встать у края котлована, то далеко внизу можно увидеть, будто игрушечные, экскаваторы и составы с вагонетками. Подобные картины можно увидеть не только на Урале. Но так же ведутся работы по восстановлению и сохранению поверхности земли в местах добычи полезных ископаемых, котлованы засыпают почвой, заполняют водой, заселяют водными растениями и животными, а на берегах создают пляжи. А ответ на  проблемный вопрос о последствиях разрушения поверхностного слоя земли и неправильном экологическом поведении человека можно вывести на домашнее задание.

       Кроме этого в этой теме можно рассказать о магнитном сепараторе, который используется при обработке городского мусора. Магнитный сепаратор извлекает металлические предметы, а остальной мусор прессуется и идёт на изготовление удобрений. Отходы, мусор и отбросы, загрязняя окружающую среду, создают угрозу здоровью населения. По данным Всемирной организации здравоохранения свыше 2 млрд.человек (⅓ населения) страдают из-за отсутствия хотя бы минимальных санитарных условий; ежегодно более 5 млн. человек /из них 4 млн. детей/ умирают от заболеваний, связанных с загрязнением окружающей среды. На таких уроках предлагается  учащимся разработать социальный проект по проблеме загрязнения окружающей среды в родном поселке.

     Проблемная ситуация действительно возникает, если у класса появляется эмоциональный отклик: ученики широко распахивают глаза и открывают рты, задумчиво почесывают затылки и недоуменно смотрят на учителя. Слушая звучание различных инструментов как духовых, так и струнных, слушая на уроках музыки различные типы произведений, нужно указать учащимся о том, что человек нормально переносит звуки громкостью 20-30 дБ, которым соответствует шум листвы, тихая музыка. Звуковые воздействия большей громкости вредны, и опыты на мышах показали, что при звуках 80-90 дБ мыши забывали все свои навыки, при 100 дБ сходили с ума и съедали своих мышат, а при 120 дБ умирали.

       Поэтому ещё одним фактором внешней среды вызывающим беспокойство стал шум,  воздействующий и вездепроникающий. Он стал нетерпимым загрязнителем окружающей среды. Шум всюду: на земле, в воздухе, под землёй, под водой. Он является «отходом» любой деятельности человека. При этом шум способен вызвать у человека расстройство кровообращения, нарушение слуха и обмена веществ, язву желудка, гипертонию, головную боль и неврозы. При проведении такого интегрированного урока можно указать  учащимся на вред наносимый громкой поп  музыкой и привести очень яркий пример о фестивале поп- музыки проводившемся вблизи итальянского города Удина в 1971 году. Грохот электрогитар вызывал такой шок у курочек соседней фермы, что 200 из них погибло от страха.

     Ещё один пример: в США провели эксперимент - сверх звуковой самолёт пролетел над испытуемыми добровольцами на высоте 15 м. Шесть испытуемых умерли сразу, а остальные скончались через несколько часов в больнице. Есть над чем задуматься ученикам и попытаться с помощью знаний законов физики предотвратить подобные катастрофы.

     Химия как учебный предмет в системе естественнонаучного образования имеет одну из важных позиций, что определяется значением науки в изучении природных законов и явлений, в создании материальных условий для существования человечества, в раскрытии общей картины мира и хорошо интегрируется со многими темами по физике.  Например при закреплении темы «Динамика», при раскрытии её экологического аспекта для осознания природы как национального достояния можно провести  интегрированный урок «Транспорт и охрана окружающей среды», где разбить на  «плюсы» и «минусы» транспорта в жизни человека. И по реакции детей проблемные ситуации этого урока можно разделить на два больших типа: «с удивлением» и «с затруднением». Эмоциональное переживание возникает у школьников не случайно, а в определенный момент урока – при столкновении с противоречием. Причем, не с каким угодно, а вполне с конкретным. Для этого классу предлагается вопрос или практическое задание на новый материал. Возникший в результате разброс мнений обычно вызывает у школьников реакцию удивления.

        Например, учащимся будет интересен тот факт, что в отработанных газах содержится около 200 компонентов, которые попадая в кровь изменяют её состав, вызывая кислородное голодание и нарушение нервной системы, кроме этого, попадая в дыхательные пути, оксиды азота соединяются с водой и образуют азотную и азотистую кислоты в результате возникают не только раздражение слизистых оболочек, но и весьма тяжёлые заболевания, вплоть до возникновения раковых опухолей.

Уроки биофизики также вызывают интерес учеников своей новизной, необычностью, эмоциональностью. Следует правильно подобрать материал на такой урок, сделать его доступным для понимания, выдерживать соотношение между известным и не известным, задания подбирать на метапредметной основе.

     На протяжении всего интегрированного урока ребята в рабочем состоянии: они мыслят, рассуждают, кругозор расширяется и они получают ответы  на многие «почему?». Например, что наши кости, ломающиеся при сильных ударах или падениях, могут выдержать статическую нагрузку до 2 тонн и более. Проблемный вопрос, поставленный на уроке,  должен содержать противоречивость информации и вызывать необходимость и желание сравнивать, рассуждать, анализировать данные, обобщать их, т. е. искать закономерность.

      А вопросы содержащие экологические акценты вызывают особенный интерес. Например, разбирается вопрос о том,  какую опасность для обитателей водной среды представляют нефтяные и масляные загрязнения водоёмов. На поверхности воды образуется плёнка нефтепродуктов, которая препятствует проникновению кислорода в жидкость и замедляет диффузию. Это может вызвать массовую гибель рыб, как например в 80-ые годы в  Персидском заливе, когда в ходе боевых действий в воду попало более 7 млн. баррелей (159л = 1 нефт.б) нефти из взорванных терминалов, подводных скважин и танкеров. На поверхности образовались многочисленные гигантские пятна мазута размером до 400 м.кв. и толщиной до 10 см. «Черные» приливы в течении нескольких лет накатывались на пляжи Саудовской Аравии. В результате этой экологической катастрофы погибло множество водных и околоводных организмов. Сущность проблемной ситуации составляет несоответствие между уже усвоенными знаниями, умениями и теми фактами и явлениями, которые необходимо объяснить. Не всякая проблемная ситуация становится учебной проблемой, хотя каждая проблема содержит проблемную ситуацию.

Везде ли и всем ли нужно проблемное обучение?

Да, везде и всем! И начальной школе, и средней школе и старшему звену. Эта технология для каждого учителя, независимо от того, какой предмет он преподает и в каком классе. Но вообще-то в жизни так не бывает, чтобы один рецепт годился для всех. Но технология проблемного обучения действительно универсальна: открывать знания можно на любом предмете и на всех школьных ступенях. Поэтому этот «рецепт» (метод проблемного обучения) может быть полезен учителям и первых и выпускных классов, и физикам и лирикам. Например, при изучении вопросов Атомной физики, можно говорить о том, что опасность ядерного облучения возросла в нашей стране после аварии на Чернобыльской АЭС, когда к нам попали радиоактивные заражённые продукты и материалы. Известно, что радиоактивность убийца невидимый, не вызывающий болезненных реакций во время облучения, но проявляющийся потом, когда излечения уже невозможно. Более ярко в этой теме получается интегрирование физики и литературы. На таких уроках читается детям стихотворение Матусовского «Баллада о хиросимской любви», а им предлагается самим написать стихи о проблемах возникающих при применении радиоактивных веществ.

Разделены - и всё ж неразделимы,
Виновны без какой-либо вины,
Они уходят в сумрак Хиросимы,
Обручены, облучены, обречены...

В заключении следует отметить, что во взаимоотношениях людей с природой всегда господствовал прогматический подход. Именно этот подход привёл к тому что во второй половине и, особенно в конце XX века, в природе произошли глобальные изменения, которые сделали реальной угрозу самоуничтожения человечества. Лимарк писал «Можно пожалуй сказать, что назначение человека заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания».

Главной целью во все времена было формирование гражданина. И пусть девизом изучать, применять, проводить проблемные уроки будут вот такие слова: «Теперь и не представляю, как можно работать иначе. Ведь это так здорово – открывать знания вместе с детьми!»