ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСОВ ЭКОЛОГИИ НА УРОКАХ

ХИМИИ

Учитель Амирханян Ю.С.

Введение

В ходе своего развития человечество активно вмешивается в природные процессы, усложняя с природой свои связи и отношения. А ведь природа это не только источник материальных и духовных благ и объект человеческой практики и познания, но и основное условие существования общества в целом. Именно поэтому, сейчас всё более осознается опасность, которая может привести к экологической катастрофе.

В этой связи остро ставится вопрос о необходимости формирования у личности нового экологического мышления. Глобально-ориентированное образование должно научить человека правильно определять своё место в системе «природа - общество», заложить основы целостного восприятия мира, уметь оценивать свою деятельность на основе приобретенных знаний об окружающей среде, сформировать сознательное, ответственное отношение к природе и выработать внутреннее побуждение активно действовать в охране и улучшении окружающей среды. Эти задачи можно решить только тогда, когда каждый человек будет вооружён необходимым объемом знаний и умений в области экологии.

Пути реализации целей школьного экологического образования могут быть различны: экологизация учебных дисциплин, создание интегрированных курсов, введение в практику обучения специального предмета, раскрывающего вопросы экологии и защиты окружающей среды от загрязнения.

Целью данной работы является определение наиболее приемлемых в данных условиях работы методик изучения вопросов экологии и охраны природы на всех этапах обучения химии, основанных на анализе опыта работы передовых учителей, современных методик, опыта собственной работы.

Экологизация образования при изучении химии

Химия - один из важных предметов, на базе которого формируются диалектико-материалистические представления об окружающем мире. Через знание химических соединений, химических явлений у учащихся формируются особые отношения к среде обитания человека, создается база для правильного понимания проблем экологии, без которой невозможно существование человечества в современном мире.

В основу экологического курса химии положены представления о взаимосвязи состава, строения, свойств и биологической функции веществ, их двойственной роли в живой природе, биологической взаимозаменяемости химических элементов и последствиях этого процесса для организмов, причинах нарушения биологических циклов, химической природе круговорота биогенных элементов, роли химии и химической промышленности в решении экологических проблем.

На базе экологизированного курса химии рассматриваются вопросы о загрязнении природной среды отходами производства, появлении в окружающей среде новых высокоактивных химических элементов и соединений, выделенных из природных источников или синтезированных человеком, интенсивным потреблением веществ из природы позволяет формировать понятие «антропогенный фактор»; познаются законы природы.

Каждый урок химии в школе глобального типа призван не только чему-то научить ученика, дать ему «определенную сумму знаний», но и прежде всего научить его учиться, т.е. добывать и критически осмыслять информацию, выявлять закономерности и связи, рассматривать явления как часть единой картины мира.

Решение этой задачи видится в отказе от привычного объяснительно-иллюстративного метода преподавания и переориентация на проблемный деятельностный подход, организацию на уроке самостоятельного поиска детьми нового знания. Сообщить готовое быстрее, чем открывать его вместе с учениками. Когда ребенок лично участвует в поиске знаний, открывает новое, выдвигает, защищает свои гипотезы, материал глубже усваивается, активизируется способность к познанию нового, развивается мышление.

Рассмотрим структуру экологизированного курса химии, в котором роль химии рассматривается с позиции единства и борьбы противоположностей: а) как источник разрушительного воздействия на биосферу при небрежном подходе к сознанию и использованию химических производств и б) как важный фактор улучшения жизни человека, включая проблемы устранения негативного химического воздействия на природу.

На начальном этапе обучения (I – IV классы) учащиеся получают определенные представления о живой и неживой природе, об отношении человека к окружающей среде. Интегрированные курсы «Окружающий мир» и «Закономерности окружающего мира», на которые опирается базовый курс химии, позволяют формировать такие понятия как «атом», «элементарная частица», «молекула», «химический элемент», «простое вещество», «сложное вещество», «смесь», «раствор», «химическая реакция», знакомят со свойствами многих простых веществ, химическими явлениями, химическими формулами, знаками химических элементов, дают первые представления о Периодической системе Д. И. Менделеева.

На следующем этапе (VII - IX классы) происходит дальнейшее накопление знаний о природных объектах некоторых закономерностей развития природы, фактах антропогенного влияния на окружающую среду, воспитание осознанных мотивов поведения, анализ несложных экологических ситуаций и проблем (полезности), формирование химических представлений литосфере, атмосфере, роли химии в решении экологических проблем.

На завершающем этапе (X - XI классы) содержание курса позволяет совершенствовать и углублять знания учащихся по общей, неорганической и органической химии, развить идеи проявления химических законов в природных процессах, развития объектов природы от сравнительно простых к сложным, материального единства веществ, обуславливающегося возможностью их взаимного превращения. Создаются предпосылки для понимания таких экологических закономерностей, как цикличность и непрерывность обмена веществ между составляющими компонентами биосферы.

Раскрывается сущность глобальных экологических проблем, характеризуются причины, их породившие, прогнозируются возможные отрицательные последствия для человечества в случае неразрешенности природных экологических проблем, функционирование природных систем в условиях антропогенного влияния. Учащиеся приходят к выводу: чтобы эффективно решить экологическую проблему, необходимо выявить химическую причину ее возникновения, что, только выяснив генезис проблем, можно целенаправленно искать методы их решения:

ГЕНЕЗИС

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ

ПРОБЛЕМА

РЕШЕНИЕ

Х
ИМИЧЕСКАЯ

ПРИЧИНА

ХИМИЧЕСКИЙ

МЕТОД

Разработка модели глобальной гимназии идет двумя путями: изменением содержания образования и изменением технологий проведения уроков. В учебный план включены нетрадиционные курсы: «Химия литосферы» (8 класс), «Химия гидросферы» (8 класс), «Химия атмосферы» (8 класс), «Химия и общество» (7 класс), «Живое вещество и круговорот химических элементов» (8 класс), «Химия жизни» (9 класс), «Продукты органической химии в жизни современного человека» (9 класс), спецкурс по Черному морю, включающий темы: «Вода и дно» (8 класс), «Отрицательное действие на экологию Черного моря, загрязнение пластиками» (9 класс), «Химические загрязнения ртутью, тяжелыми металлами, радиоактивными изотопами (радионуклеиды), токсичными веществами, пестицидами» (10 класс), «Химическое и нефтяное загрязнение, пластики в море. Последствия аварий нефтеналивных судов» (11 класс).

В основе социальных, естественнонаучных и технических знаний лежат соответствующие понятия, отбор которых обусловлен как отражением содержания данной системы знаний, так и возможностью их последовательного, систематического, преемственного использования в курсе химии. Схема 1 иллюстрирует изучения взаимосвязь указанных понятий и их роль в формировании природоохранных знаний.

Анализ программ, учебно-методической литературы, содержания и структуры курса химии позволил выделить четыре важнейших системы понятий: «химический элемент», «вещество», «химическая реакция» и «химическое производство». Эти понятия являются определяющими при формировании системы химических знаний.

Схема 1.

СОЦИАЛЬНЫЕ

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ

ТЕХНИЧЕСКИЕ

Происхождение человека и общества

ХИМИЧЕСКИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ

Региональное природопользование

Человек – продукт природы и общества

Химический

элемент

Живой

организм

Комплексное

Использование сырья

и отходов

Отношение человека к природе: сознание и нравственность

Вещество

Экосистема

Кооперирование различных производств

Химическая

реакция

Экологические факторы

Создание экологически безвредных технологий

Взаимосвязь, взаимозависимость, единство и сотрудничество человека и природы– основа сохранения окружающей среды

Химическое

производство

Биосфера

Создание малоотходных, безотходных, бессточных технологий

Круговорот веществ в природе

Биогеохимический круговорот

Методы очистки промышленных выбросов

Окружающая

среда

Реутилизация продуктов производства

ОПТИМИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОБЩЕСТВА И ПРИРОДЫ

Так как, в курс химии включён вопрос о круговороте элементов и их соединений (круговорот кислорода, азота, углерода, фосфора и воды), а в экологической проблеме этот вопрос занимает одно из центральных положений, то необходимо рассматривать его и как химическое понятие, и как экологическое.

Рассмотрим схемы содержания данных понятий:

Схема 2. Содержание понятия «химический элемент».

Биологическая взаимозаменяемость и ее последствия

Природоохранные

мероприятия

Радиоактивное заражение среды

П

оложение ХЭ в ПСХЭ

Свойства атома

Участие в биохимическом круговороте

Распространение в природе

Биогенность ХЭ

Макроэлемент

Микроэлемент

Биологическая функция

Схема 3. Содержание понятия «вещество».

Двойственная роль вещества (в зависимости от концентрации по отношению к организмам)

З
агрязнитель (ПДК, ЛЭФ)

Источники загрязнения

Состав

С


троение

ВЕЩЕСТВО

Живой организм

Экосистема

Свойства

Функции

Биосфера

Природоохранительные мероприятия

Схема 4. Содержание понятия «химическая реакция».

Механизм реакции

Реакции, протекающие в живых организмах (биологические процессы)

Т

ип

реакции

Вид

реакции

Условия протекания

Реакции, протекающие в окружающей среде (и в биосфере)

Практическое использование реакции

Реакции, лежащие в основе биохимических круговоротов

Изменение в основных циклах круговоротов, связанных с загрязнением биосферы

Природоохранительные

мероприятия

Схема 5. Содержание понятия «химическое производство».

ХИМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Сырье

Химизация процесса, выбор оптимальных условий

Принцип устройства и работа производственных аппаратов

Потери сырья при добыче, транспортировке, хранении и переработке (обогащении)

Побочные продукты промежуточных реакций, выброс целевого продукта

Загрязнение окружающей среды при:

1. несовершенстве технологии;

2. нарушении технологического режима;

3. нарушении герметизации аппарата

Моделирование безотходного производства (бессточная водооборотная система, экологически безвредных технологий, кооперирование различных производств и др.)

Схема 6. Содержание понятия «круговорот веществ в природе».

Р
оль элемента и его соединений в живых системах

Условия протекания химических реакций

Круговорот элемента и его соединений в природе

Положение ХЭ в ПСХЭ

Свойства ХЭ

Последовательные превращения веществ в различных частых биосферы

Причины нарушения круговорота и его последствия

В
озможные соединения в природе и их химические свойства

Использование веществ в народном хозяйстве

Природоохранные мероприятия по ликвидации последствий или их предупреждению

При формировании понятия «химический элемент» имеется возможность описать качественные и количественные характеристики живой и неживой природы. Может быть рассмотрено понятие «биогенные элементы» (элементы живой природы), в которое включены более мелкие понятия о макро- и микроэлементах и их биологических функциях. Раскрывается понятие о биологической взаимозаменяемости элементов (связь с интенсивным загрязнением окружающей среды и, как следствие этого, изменением ее параметров), анализируется негативная сторона этого процесса. Формируется одно из основных понятий экологии – биогеохимический круговорот элементов. Рассматривается это понятие на различных уровнях изучения в соответствии с развитием понятия об атоме (на атомно-молекулярном, электронном, ионном уровнях). Раскрываются причины нарушения биогеохимических круговоротов элементов. В этой связи вводятся и развиваются понятия о загрязнении окружающей среды, загрязнителях и их источниках; указываются природоохранные мероприятия, направленные на предупреждение загрязнения биосферы химическими соединениями, в которые входят изучаемые элементы. Формируется понятие об антропогенном факторе.

Система понятия о веществе дает возможность формировать понятия о качественных и количественных показателях окружающей среды на уровне веществ (например, качественный и количественный состав воздуха, состав природных вод, промышленных выбросов и др.). Формируется понятие о двойственной роли веществ по отношению к природе в зависимости от их концентрации в окружающей среде. Избыток или недостаток одних и тех же веществ по-разному действует на организмы. В связи с этим формируется понятие о предельно допустимой концентрации веществ (ПДК), о лимитирующем экологическом факторе (пониженная или повышенная концентрация веществ в окружающей среде или их аккумуляция в организме даже при норме ПДК).

Рассматриваются случаи образования новых веществ с сильными токсичными свойствами из веществ, менее токсичных или даже безвредных (превращение нитратов в токсичные нитриты и нитрозоамины). На основе межпредметной связи с биологией выясняется отрицательное действие на организмы некоторых загрязнителей природной среды, анализируются причины такого воздействия, исходя из состава, строения, свойств и биологической функции тех или иных веществ. Углубляются и развиваются представления о биогеохимических круговоротах веществ, оценивается их состояние в связи с загрязнением биосферы.

Понятие «химическая реакция» непосредственно связано с понятием «биогеохимический круговорот», поскольку позволяет раскрыть сущность химических и биохимических процессов, протекающих в биосфере и окружающей среде – как живой (на уровне организмов), так и в неживой природе. Эти процессы лежат в основе обмена веществом и энергией в живых системах с элементами неживой природы:

н

еорганические вещества

органические вещества

неорганические вещества

При формировании понятия «химическая реакция» указываются и анализируются виды происходящих реакций, условия их протекания, их специфичность. Вводится понятие о биокаталитических процессах и тем самым развивается и расширяется понятие в химии о каталитических реакциях. Важным моментом является формирование понятия об изменениях в основных циклах биогеохимических круговоротов, связанных с процессами загрязнения биосферы и приводящих к нарушению этих циклов. Суть таких изменений сводится к нарушению хода биокаталитических процессов из-за изменения концентрации реагирующих веществ или появлению других, неспецифичных, биокатализаторов. При формировании понятия о химической реакции имеется возможность ознакомить учащихся с природоохранными мероприятиями, направленным на поддержание равновесных условий биохимических и химических процессов в биосфере.

Формирование понятия об основах химического производства продолжает развивать понятие о загрязнителях и их источниках, о включении в круговороты продукции и отходов химического производства, о нарушении природного баланса в экосистемах и биосферы в целом. Понятие об основах химического производства тесно связано с основными природоохранными понятиями, такими, как «малоотходная», «безотходная», «экологически безвредная технология», «водооборотные системы», «рациональное природопользование» и др. Раскрывается роль международного сотрудничества по предотвращению загрязнения окружающей среды.

Отобранные понятия позволяют сформировать у учащихся не только необходимые природоохранные знания, но и понятие о единстве мира, о необходимости и возможности его сохранения путем разумного, сознательного к нему отношения. Понятия формируются на конкретном материале, в развитии и взаимосвязи. Понятия непрерывно и последовательно расширяются и углубляются, что приводит к выработке мышления на основе межпредметных связей.

Характеристика способов организации деятельности учащихся, методов и средств по усвоению системы знаний.

Для достижения целей экологизированного образования и воспитания важно не только правильно отобрать соответствующий материал и установить для его усвоения логические связи, но и в соответствии с этим содержанием и связями организовать учебную деятельность учащихся.

На основании анализа различных классификаций способов организации учебной деятельности можно выделить фронтальную, индивидуальную, групповую и коллективную формы

Выбор того или иного способа зависит как от сложности содержания, так и от уровня подготовленности самих учащихся.

Фронтальная работа применяется на всех уровнях обучения. Она позволяет контролировать вовлечение школьников в учебный процесс, вводить их в проблему, выявлять сущность изученного материала, формировать умение строить цепочки логических рассуждений, сравнивать, обобщать, систематизировать получение знаний, управлять процессом овладения учащимися информации и практических умений.

Индивидуальный подход применяется для организации самостоятельной деятельности учащихся и направлен на формирование умений учащихся самостоятельно добывать знания, анализировать полученную информацию, отбирать существенное, делать выводы, кратко излагать.

Групповая работа учащихся приводит к сплочению ученического коллектива, к развитию нравственных качеств отдельной личности, ее творческой индивидуальности. В группах ученики сотрудничают, обмениваются информацией, помогают друг другу, осуществляют взаимный контроль.

Коллективная организация учебной деятельности возникает на базе дифференцированной групповой работы. При групповой и коллективной организации учебной деятельности резко возрастает доля самостоятельной работы учащихся.

Для определения способа организации учебной деятельности необходимо проанализировать учебный материал с точки зрения того, в какой мере он позволяет реализовать ту или иную форму.

Для реализации отобранного экологического содержания необходимо определить не только формы и способы организации учебной деятельности, но и соответствующие им методы и средства. В соответствии с требованиями к современному обучению выбор методов должен обеспечить возможности для активной познавательной деятельности учащихся.

Методами при индивидуальном способе организации учебной деятельности являются: самостоятельная работа учащихся с дополнительной литературой, подготовка сообщений, в которых должна быть отражена точка зрения самих учащихся по обсуждаемой проблеме, сделанные ими выводы как результат обобщения материала.

При групповой организации учебной деятельности целесообразно использовать активные методы обучения: дискуссии, исследовательская работа, конференции, деловые игры, технологическое проектирование, семинары. Эти методы обеспечивают совместную, согласованную групповую деятельность учащихся, формируют их ответственность за принятие конкретных решений, способствуют выведению учащихся на уровень продуктивно-творческой деятельности, дают им возможность применять знания в новых ситуациях, придают им осознанность, мобильность, действительность.

Существенную роль в обучении играют такие методы как ролевые и дидактические игры, исследовательская работа, проектное моделирование.

Одним из эффективных методов формирования экологических знаний и умений учащихся является решение задач с экологическим содержанием. Их оптимальное использование в учебном процессе позволяет сделать теоретический материал аргументированным и жизненным.

Существенную роль в обучении играют также и средства, выбор которых зависит от содержания, форм и методов обучения.

Практическое использование методических рекомендаций.

Мною было проведено семинарское занятие по теме «Кислород и его свойства» (см. Приложение). Семинарское занятие предполагает повторение опорных знаний. На этом этапе был проведён контроль в форме фронтальной беседы и индивидуального опроса. Следующий этап, работа по дифференцированным программам, дал возможность провести контроль в виде письменного отчёта о проведённой работе (форма работы групповая и индивидуальная).

Подведение итогов семинара включала в себя самопроверку и взаимопроверку.

Следующий этап урока-семинара – письменная контрольная работа – позволила провести письменный контроль знаний и умений учащихся. Таким образом, семинарское занятие позволяет оценить каждого ученика дважды - первая комплексная оценка выставляется за индивидуальную работу в группе и индивидуальный письменный отчет, вторая оценка выставляется за контрольную работу.

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Семинарское занятие по теме: «Кислород и его свойства» (8-й класс).

Тема: Свойства, биологическая роль кислорода, источники загрязнения атмосферы, мероприятия по охране атмосферного воздуха.

Задание № 1.

1. На каких свойствах кислорода основано использование его человеком? Приведите примеры химических реакций, имеющих практическое применение, в которых кислород является одним из реагентов.

2. Объясните, почему круговорот кислорода называют биогеохимическим?

3. Окажет ли влияние изменение состава воздуха на природные процессы? Если да, то каким образом? Укажите причины изменения состава воздуха.

Задание № 2.

1. Какое защитное значение имеет атмосфера для биосферы?

2. Перечислите естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы.

3. Охарактеризуйте последствия загрязнения воздуха в городах.

Задание № 3.

1. Какова биологическая роль кислорода в живых организмах'?

2. Какие проблемы могут возникнуть в связи с интенсивным использованием О₂ в промышленности.

3. Перечислите три группы мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнения. Поясните значение зеленых насаждений для улучшения качеств атмосферного воздуха.

Расчетные задачи:

1. Котельная сжигает 2 т угля в сутки. Состав угля: С, Н, S, Н₂О и негорючие примеси. Массовые доли этих компонентов равны: 8%, 5%, 3,5%, 5%, 2,5%. Какова должна быть площадь леса, чтобы восполнить потерю О₂, расходуемого на сжигание, если 1 га леса выделяет в сутки 10 кг О₂?

2. На 20 га вырубили елки на Новый год. Какого V кислорода мы лишимся, если 1 га дает 10 кг О₂.

В 8-м классе в конце изучения тем можно провести урок-семинар «Охрана Мирового океана» по проблеме международного сотрудничества в вопросах охраны водного бассейна Земли. Для подготовки семинара организуется самостоятельная работа учащихся с дополнительной литературой и групповая работа по следующим направлениям:

1) составление таблицы по потреблению воды промышленностью разных стран;

2) оформление политической карты мира - указание на ней главных точек загрязнения Мирового океана;

3) изображение схемы аккумуляции токсичных веществ по цепи питания:

В


одные растения

планктон

рыбы

человек

4) составление таблицы по природоохранным мероприятиям, касающихся водных ресурсов;

5) составление схемы оборотного водоснабжения;

6) оформление выставки лучших памяток.

На семинаре внимание учащихся обращается также и на то, что у нас заботятся о сохранении чистой воды. В связи с этим изыскиваются новые, более совершенные способы очистки промышленных вод.

Проверку знаний учащихся можно провести, используя следующие задания по группам.

Задание № 1.

1. На каких свойствах воды основано использование ее человеком?

2. Почему загрязнение водоисточников опасно дли человека, для природы в целом?

3. Опишите процессы, лежащие в основе самоочищения водоёмов в природе.

Задание № 2.

1. Вода является возобновимым ресурсом. Как вы это понимаете? Почему в настоящее время говорят об истощении природных водоисточников?

2. В двух километрах от сернокислотного завода находится озеро. Завод загрязняет атмосферу SO₂. Через несколько лет озеро резко превратилось в болото. В нем не стало рыбы и многих видов растений. Как это объяснить? Какие химические процессы вызвали изменение экосистемы?

3. Какие пути решения водной проблемы вам известны? Какому из них отдается предпочтение и почему?

Задание № 3.

1. Климат и погода на Земле во многом зависят и определяются наличием водных пространств и содержанием водяного пара в атмосфере. Окажет ли влияние загрязнение водоемов на изменение климата? Ответ поясните.

2. Одной из причин недостатка пресной воды стало истощение водных источников. В чём это проявляется? Какие виды деятельности человека оказывают такое влияние на водоисточники?

3. Назовите процессы, лежащие в основе круговорота воды в природе. К каким явлениям они относятся? Какое влияние может оказывать хозяйственная деятельность человека на круговорот воды?

При изучении тем «Кислоты», «Соли» экологические проблемы рассматриваются с точки зрения закисления и засоления водоемов и почвы, проблемы кислотных дождей, приводящих к ухудшению условий среды обитания растительных и животных организмов.

Учащимся известно, что в процессе эволюции все живые организмы приспособились к строго определенным условиям своей среды обитания, поэтому значительные изменения в ее качестве отрицательно сказываются на их жизнедеятельности. Для подтверждения отрицательного воздействия закисления и засоления водоемов и почвы учащимся предлагается поставить дома следующие опыты с последующим обсуждением в классе:

Опыт 1. В небольшую стеклянную банку с находящимися в ней водными растениями добавить 5 мл столового уксуса или раствор 5-% лимонной кислоты. Наблюдать в течение недели. О результатах сообщить в классе.

Опыт 2. В горшок с комнатным растением ежедневно добавлять 100 мл раствора, приготовленного из смеси удобрений. Наблюдать в течение 15 дней. Затем сделать недельный перерыв, не поливать. О результатах сообщить в классе.

В 10 классе после изучения темы «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» можно провести семинар «Биогенные элементы и проблема окружающей среды». К уроку-семинару учащимися готовятся рисунки животных с измененными конечностями в результате замены кальция костной ткани на стронций; схемы пищевой цепи, по которой происходит накопление токсичного элемента – свинца; таблицы «Аккумуляция некоторыми растениями токсичных элементов»; таблицы зависимости биологических свойств некоторых элементов от количественных характеристик (двойственная роль вещества). Можно организовать самостоятельную работу учащихся в группах по подготовке теоретических вопросов семинара (проблемно-поисковый метод).

В качестве примеров проблемных вопросов приведем следующие:

1. Почему вся основная масса молекул живых организмов образована атомами всего шести элементов первых трех периодов? Какой принцип лежит в основе их отбора природой?

2. Почему углекислый газ усваивается растениями в процессе фотосинтеза, а оксид кремния (IV) – нет?

3. Какие индивидуальные качества отличают серу и фосфор от соседнего с ними в периоде атома кремния и позволяют им в отличие от него участвовать в биохимических процессах?

4. Существует ли в природе такая же аналогия среди химических элементов, как в периодической системе? Приведите примеры.

5. Возможна ли биологическая взаимозаменяемость элементов в природе аналогично химической? Ответ поясните.

Для закрепления излагаемого материала по данной теме учащимся можно предложить задания:

Задание 1.

1. Изобразите электронную схему строения атомов: а) лития, натрия, калия; б) бериллия, магния, кальция; в) бора, алюминия. В чем сходство и различие атомов этих элементов? Какие из них являются биогенными элементами? Укажите, как изменяется и от чего зависит их биологическая роль в организме? К чему может привести замена одного атома другим?

2. Сравните строение ионов S^2-, CI^-, K⁺, Ca²⁺ со строением атома аргона. Каково биологическое значение перечисленных ионов?

Задание 2.

1. Напишите структурные формулы азотной и серной кислоты и укажите над химическими знаками элементов степени окисления. Какое действие на окружающую среду могут оказывать эти кислоты?

2. Во время ядерных испытаний атмосфера загрязняется многими радиоактивными веществами, среди которых наибольшую опасность представляют радиоактивные изотопы: стронций-90, цезий-137, иод-131. Напишите химические символы этих изотопов. Укажите, в чем может проявляться их отрицательное действие на животных и человека?

Задание 3.

1. На основании положения водорода в периодической системе объясните его биогенность. Рассмотрите его кислородные соединения – воду сточки зрения химических и физических показателей. Объясните, почему загрязнение водоемов опасно для организмов?

2. Каковы последствия замены в организме животных элемента серы на селен?

В 10-м классе при изучении темы «Основные химические производства» можно провести познавательную ролевую игру «Синтез аммиака (или H₂SO₄. HNO₃, чугуна, стали)». Предприятию получено разработать технологию синтеза аммиака из очищенной азото-водородной смеси. Главный инженер проекта набирает для работы сотрудников: химик-теоретик, заведующий заводской лабораторией, аналитик, технолог, экономист, специалист по технике безопасности и другие. Для определения ролевой должности группе предлагается тестовой задание, содержащее вопросы, по ответам на которые можно судить о склонности играющего.

1. Перечислите условия, влияющие на увеличение выхода аммиака (теоретик).

2. Почему для синтеза берется азото-водородная смесь в соотношении: азот относится к водороду как 1:3? (математик, теоретик).

3. Какие примеси отравляют катализатор и как очистить исходную газовую смесь? (технолог).

4. Почему нельзя пользоваться самым высокими давлениями? (технолог, экономист, техника безопасности).

5. В трех сосудах содержится отдельно водород, азот и аммиак. Как узнать, в каком сосуде какой газ? (аналитик, начальник заводской лаборатории).

6. Каковы могут быть последствия попадания аммиака в атмосферу? (техника безопасности, охрана природы).

7. Что следует делать, если человек, вдохнув аммиак, потерял сознание? (техника безопасности, врач).

Главный инженер (учащийся или преподаватель) создает технический совет и формулирует программу предстоящей работы. Начальники отделов пишут должностные характеристики и раздают конкретные задания отделам и сотрудникам.

Теоретики собирают данные о влиянии температуры и давления на равновесие и скорость реакции. Аналитики думают об анализе входящих в реактор и выходящих газовых смесей и о количественном определении примесей. Технологи занимаются окончательной очисткой газа, приготовлением катализатора, конструкцией колонны синтеза. Экономисты определяют цену полученного аммиака и ищут возможные пути снижения себестоимости продукта. Инженер по технике безопасности обсуждает прочность колонн синтеза, возможность взрыва, последствия попадания водорода или аммиака в здание цеха.

Затем начинается обсуждение проекта технологического процесса синтеза. Главное условие: высокий выход аммиака при низкой его стоимости и безопасности производства.

Преподаватель в роли «директора завода» ставит перед группой вопросы и направляет работу так, чтобы непрерывно выявлять противоречивые стороны единого процесса синтеза и на этой почве вспыхивали острые конфликтные ситуации. Участники игры выступают и как соперники и как соратники. Происходит междолжностное (ролевое) обсуждение. В группе выделяются лидеры, вовлекающие остальных участников в решение задачи. Участники учатся ориентироваться в конфликтных ситуациях, быстро находить и обрабатывать нужную информацию, учатся критически оценивать последствия решений.

Познавательная игра по синтезу аммиака может быть расширена за счет обсуждения географического положения завода, роли минеральных удобрений в сельском хозяйстве, агротехнической экологии (нитраты в продуктах сельского хозяйства, нитраты в организме человека как предшественники канцерогенных соединений, влияние оксидов азота из нитратов на озонный слой Земли и в конечном итоге на климат и здоровье людей).

В содержание игры можно включить проблему связанного азота. Познавательная игра может быть расширена конструированием прибора для синтеза аммиака и получением катализатора.

Заключение.

Специфика химии как науки и учебного предмета позволяет использовать химические знания учащихся в любом звене методической системы, ориентированной на воспитание глобального мышления. Особенно значимо при этом то, что химические знания – это именно те естественно-научные знания, которые составляют основу глобального мировосприятия.

Глобальное мышление означит переосмысление принципиальных основ взаимодействия человека и природы с позиции знаний о состоянии Планеты и прогнозирование ее развития.

Такое переосмысление показывает, что преобразование принципов использования природных ресурсов и энергии, утилизации промышленных и бытовых отходов, сохранение биосферы в целом могут быть обоснованы лишь при изменении традиционных основ химических технологий.

Новые химические технологии и создадут тот фундамент научно обоснованного природопользования, которое может обеспечить устойчивое развитие природы и человека.

Известно, что наиболее близким не только учащимся, но и всем людям примером глобальных проблем является экологическая проблема. Она столь значима и очевидна, что именно с «экологическим импульсом» связывают сегодня оптимистические пути дальнейшего развития Планеты.

Учитывая, что химические анализы лежат в основе контроля за состоянием окружающей среды, а также в ряде случаев дают возможность показать средства нейтрализации загрязнителей, тем самым ликвидируя их токсичность, обеспечивая обезвреживание, например, воды, воздуха, почвы, можно прийти к выводу о том, что изучение химических аспектов экологии - магистральный путь обновления содержания обучения химии.

Опыт преподавателя химии в течение пяти лет в соответствии с данным подходом позволил сделать вывод о высокой эффективности данной методической системы как по результатам обучения химии, так и по показателям сформированности экологического мышления, так и по многим педагогическим наблюдениям.