ШКОЛЬНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В КУРСЕ ХИМИИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ - ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЧАЩИХСЯ
Важную роль в экологическом образовании играет правильно организованный эксперимент. Отвечая требованиям, предъявляемым к научным исследованиям, он должен опираться на местные практические задачи, например, по изучению видов загрязнителей и качества природной среды данной улицы, где проживает школьник, где расположена школа.
Внеурочная работа представляет собой важную составляющую экологического образования и воспитания, поскольку ориентирована на практическую деятельность учащихся. Организационные формы достаточно разнообразны: эколого-химические кружки, учебно-исследовательские экологические проекты, семинары, конференции, конкурсы, олимпиады, природоохранная работа, школьный экологический мониторинг. В формировании экологического воспитания у учащихся огромная роль принадлежит школьному химическому эксперименту на уроках химии.
Например, на уроке химии в VIII классе на тему: "Кислород. Оксиды. Горение"учитель формулирует воспитательную цель:
«Подвести учащихся к пониманию здоровья человека как общественной ценности; к оценке роли зеленых насаждений в улучшении состояния окружающей среды. Научить их определять масштабы загрязнения и предвидеть возможные последствия этого процесса для природы и человека». Достижение данной воспитательной цели будет способствовать формированию гуманистического, санитарно-гигиенического и познавательного мотивов в их природоохранной деятельности.
При изучении темы следует широко использовать знания учащихся, приобретенные ими на уроках биологии.. Круговорот кислорода в природе рассматривается и определяется как биогеохимический, основные процессы которого - фотосинтез и дыхание. Раскрывается роль кислорода в жизни организмов и сохранении природного равновесия, обусловленного его химическими свойствами..
Обсуждается роль кислорода в жизни живых организмов. Учащимся известно, что основная жизненно важная функция организма - это дыхание. Химическая сущность дыхания состоит в соединении углерода и водорода органических веществ с кислорода воздуха. Как у животных, так и у растений оно происходит в этом плане одинаково. Однако у растений параллельно протекает процесс питания: под действием солнечных лучей растение синтезирует необходимые ему органические вещества из углекислого газа и воды, причем в атмосферу возвращается свободный кислород. Общее его количество. Выделяемое растениями в процессе питания, примерно в 6 раз больше потребляемого ими при дыхании.
Дыханию животных организмов аналогичны в химическом отношении разнообразные процессы окисления, протекающие в природе. В узком смысле слова под окислением понимается соединение вещества с кислородом.
При сравнении влияния кислорода и озона на организм человека следует подчеркнуть, что небольшое содержание озона в воздухе благотворно действует на организм, особенно при болезнях дыхательных путей. Напротив, в более высоких концентрациях озон сильно ядовит, что нельзя сказать о самом кислороде.
Поскольку кислород - важная составная часть воздуха, следует подробно остановиться на главных источниках загрязнения атмосферы и последствиях этого процесса. Основные источники техногенного загрязнения атмосферного воздуха в промышленных районах - транспорт, предприятия, ТЭС.
При изучении данной темы целесообразно применять фронтальные и индивидуальные формы организации учебной деятельности, поскольку знания учащихся еще недостаточны для решения сложных проблем. При сообщении фактического материала можно использовать объяснение и рассказ учителя, беседу, демонстрационный эксперимент, Так, при демонстрации опытов горения веществ в кислороде обращают внимание на его потребление из воздуха, на загрязнение атмосферы продуктами сгорания и, как следствие, изменение состава воздуха. Учащимся предлагают высказать свои суждения по сохранению чистоты воздуха во время проведения демонстрационных опытов под тягой. После анализа высказываний учащихся учитель знакомит их с природоохранными мероприятиями, касающимися охраны атмосферы.
В процессе демонстрации опытов, проведения лабораторных и практических работ отрабатывается понятие о рациональном использовании природных ресурсов на примере экономного расходования реактивов. В качестве закрепления учащиеся решают простейшие расчетные задачи экологического содержания, составляют таблицу, в которую вносят сведения о расходовании кислорода различными отраслями народного хозяйства, отвечают на вопросы.
Во внеурочное время можно поставить несложные опыты, демонстрирующие дыхание семян и фотосинтез с целью доказательства роли кислорода в жизни растений. Эти опыты проводят в условиях чистого и очень запыленного воздуха. Результаты опытов целесообразно оформить в виде кратких отчетов, а растения продемонстрировать учащимся. Уже в этой теме в процесс обучения вводится элемент исследовательской работы.
Процесс обучения включает в себя важный этап - контроль знаний и умений. С помощью контроля можно оценить соответствие реально полученных результатов запланированным. Цели экологического образования придают этому этапу некоторую специфику, поскольку у учащихся должна быть сформирована не только система знаний и умений в области изучения окружающей природной среды, но и система отношений к экологическим проблемам.
В этой связи представляют интерес задания следующих типов:
I. Задания, имеющие несколько решений (ответов), из которых учащиеся должны выбрать одно в соответствии со своей нравственной позицией. Такие задания позволяют подвести учащихся к оценке «добра» и «зла» в отношении природных объектов.
II. Задания, требующие от учащихся выработки самостоятельного решения по какой-либо экологической проблеме. Эти задания дают возможность определить способность анализировать ситуацию, а также позволяют оценить степень ответственности, которую он может взять на себя.
III. Задания, предусматривающие оценку (анализ) экологической ситуации, прогнозирование возможных последствий и выбор природозащитных мер.
Задания позволяют оценить глубину знаний учащихся и понимание ими природных закономерностей, поведения биологических систем в условиях антропогенного процесса, а также их умение выбирать способ защиты от загрязнения и деградации.
IV. Задания, требующие объяснения явлений (процессов), происходящих в природной среде естественно или вызванных хозяйственной деятельностью человека. Такие задания позволяют оценить уровень сформированности у учащихся умения переносить химические знания в сферу экологических проблем. Рассмотрим примеры контролирующих заданий по каждому из указанных типов.
I тип заданий
1. После окончания лабораторной работы по химии ваш товарищ вылил использованные реактивы в раковину, а не в специально приготовленную для этих целей емкость. Как вы поступите:
а) Выльете свои реактивы туда же, куда и он.
б) Объясните ему, почему этого не следует делать.
в) Расскажите о его действиях учителю.
2. Мальчик разбил градусник в отсутствие родителей. Как ему следует поступить?
а) Выбросить остатки градусника в ведро, чтобы их не увидели родители.
б) Вызвать представителей СЭС.
в) Оставить все как есть до прихода родителей.
II тип заданий
1. Вы с родителями едете на машине за город, останавливаетесь у водоема и видите, что возле кромки воды стоит грузовая машина, которую собираются вымыть. Ваша машина также требует мойки. Ваши действия? Почему именно так вы поступаете? Предложите план исследования, имитирующего действия нефтепродуктов (масел, бензина) на живые организмы (например, водные растения).
2. Вас назначили директором будущего горно-обогатительного комбината. Какие природоохранные меры будут предусмотрены вами для создания экологически чистой зоны в районе предприятия? Будете ли вы планировать строительство территориально-промышленного комплекса? Если да то, какие промышленные объекты в него войдут? Почему?
III тип заданий
1. Территория вокруг завода сильно загрязнена стронцием. К каким последствиям для человека и домашних животных это может привести? Ответ мотивируйте.
2. На заводе, производящем свинцово-никелевые аккумуляторы, произошел аварийный сброс сточных вод в открытый водоем. Оцените экологическую обстановку в водоеме. Какие вероятные последствия для обитателей этого водоема и для здоровья человека (при условии, если человек пользуется его «дарами»)?
IV тип заданий
1. Почему в зимнее время в водоемах сохраняется жизнеспособность их обитателей?
2. Объясните факт отравления людей съедобными моллюсками, выловленными из зоны моря, загрязненными нефтепродуктами.
3. Элемент магний - основа зеленого пигмента хлорофилла. В питательной среде, в которой выращивается растение методом гидропоники, вместо ионов магния присутствуют ионы кальция. Вызовет ли это какие-либо изменения в растении? Если да то, какие и почему? Какие причины могут обусловить аналогичный процесс в природной среде?
Контролирующие задания должны соответствовать уровню сформированности экологических знаний у учащихся и обязательно затрагивать эмоциональную, нравственную и поведенческую стороны личности каждого из них. Необходимо включать вопросы природоохраны в урок. Время для этого можно найти за счет резерва часов, предусмотренных в программе, и подачи материала укрупненными дидактическими единицами, уменьшая число опытов, проводимых учащимися во время выполнения работ.
В практической работе № 1 (в частности, посвященной правилам техники безопасности при работе в химическом кабинете) целесообразно дать дополнительную информацию о необходимости ликвидации всех отходов после химических опытов. Учитель подчеркивает, что при изучении химии обязательным компонентом каждого практического задания, демонстрационного или лабораторного опыта будет уничтожение, обезвреживание или использование веществ, образовавшихся в процессе химических превращений. Таким образом, уже на этой стадии обучения школьники понимают, что исключение попадания веществ во внешнюю среду есть правило техники безопасности, причем правило глобального масштаба. Можно проинформировать школьников о некоторых путях ликвидации веществ, с которыми они встретятся в дальнейшем.
Практическую работу № 2 «Очистка загрязненной поваренной соли» дополнить словами « ... и воды от примесей». После приливания данная воды к смеси соли и песка и растворения соли учитель указывает, что в промышленности часто требуется отделить твердый осадок от чистой воды или раствора. Этого добиваются сливанием жидкости с осадка (декантация) или фильтрованием. Учащиеся должны попробовать оба способа. Например, часть жидкости можно слить в чистую пробирку (декантация), а остаток профильтровать. При выпаривании раствора рекомендуется сконденсировать любым способом немного воды и продемонстрировать ее отличие от исходного раствора (например внесением их поочередно на медной проволочки в пламя горелки или добавлением раствора нитрата серебра, не называя последнего). Если есть время, вместо выпаривания можно перегнать раствор в обычном приборе, показав при этом получение и чистой соли, и чистой воды.
После проведения практической работы № 3 «Получение и свойства кислорода» необходимо собрать остатки от опытов, проведенных каждым учеником, в одну банку с надписью «Отходы от получения кислорода из КMnО4». Учитель поясняет, что знания учащихся пока не позволяют раскрыть химизм и пути использования остатков.
В практической работе № 4 «Реакция обмена между оксидами меди (II) и серной кислотой» в момент прибавления СuО к раствору Н2SО4 учитель задает вопрос: «Что нужно сделать, чтобы кислоты в стаканчике не осталось совсем?». Получив ответ «добавить небольшой избыток оксида», учитель отмечает, что это - важный промышленный принцип обезвреживания - нейтрализация кислот. После фильтрования и упаривания раствора собирают медный купорос со всех столов, помещают в отдельную банку с соответствующей надписью и используют в дальнейшем (в этом случае учитель должен сообщить, что медный купорос, с которым работают учащиеся, получен другими учениками в ходе одной из практических работ). Резюмируя, учитель говорит, что проделанный опыт (точнее продукты, образовавшиеся в нем) не только безвреден для окружающей среды (образовалась нейтральная вода и в небольшом количестве остался безопасный СuО), но и безотходен (использование медного купороса), т. е. иллюстрирует принцип утилизации продуктов химических производств.
При выполнении практической работы № 5 «Приготовление растворов солей с определенной массовой долей растворенного вещества» нередко используют хлорид натрия. После окончания опыта учитель подводит учащихся к мысли, что их растворы могут быть использованы впоследствии. Он объясняет, что для этого растворы будут сохранены в отдельной банке и применены вместо чистой воды в работе № 2 в других классах в будущем году. Так поступают и в промышленности в производствах с замкнутым циклом. При использовании раствора хлорида натрия в работе № 2 учителю необходимо рассказать школьникам, что этот раствор пригоден для разделения смеси соли и песка вместо воды. При наличии времени можно провести и выделение соли в работе № 5 (как в работе № 2).
Следует охватить все практические работы в VIII - IХ классах, а также лабораторные и демонстрационные опыты. Все они должны быть экологически чистыми, что важно осознать школьникам. Кабинет химии уже не может рассматриваться только как место учебы. Это «место действия», своеобразное «химическое производство», «вырабатывающее» вредные отходы и нуждающееся в реализации природоохранных требований при выполнении эксперимента. Одна-две практические работы или опыта ничего не дадут. Идея защиты среды при выполнении химического эксперимента в школе должна пронизывать все виды этого эксперимента во всех классах для всех учащихся. Только такой подход позволит сформировать экологически грамотное мышление, выработает у школьников некий «рефлекс экологической чистоты» любого их действия.
ЛИТЕРАТУРА
1. , «Совершенствование организации учебной
деятельности школьников на уроке химии», Москва, «Просвещение», 2002 г.
2. , Остроумова . 8 класс. - М.: Дрофа, 2008.
3. , , Яшукова .
Настольная книга учителя. ООО "Дрофа", 2007.
4. Журналы "Химия в школе".
5. Интернет - ресурсы.
