Изучение экологических проблем энергетики в классах гуманитарного профиля.
учитель химии, МБОУ «Средняя
общеобразовательная школа № 16
с углубленным изучением отдельных предметов»
Специфика работы учителя химии в классах гуманитарного профиля требует от него не только строгого выполнения всех общеметодических требований к образовательному процессу, но и учета познавательных интересов гуманитариев и их психофизиологических особенностей. В связи с этим, при подготовке к занятиям целесообразно включать в план-конспект урока культурологические экскурсы, или, по-другому, гуманитарный компонент. Этот компонент должен, не перегружая описание темы, придавать ей историческую, экологическую и практическую направленность.
Можно выделить несколько требований к отбору содержания материала, методик и приемов по химии для учащихся гуманитарных классов: они должны быть эффективными и способствовать формированию интереса к изучаемому материалу, иллюстрировать изучаемый теоретический материал, показывать практическую значимость отдельных веществ, их химические и физические свойства.
На занятиях по химии в гуманитарных классах необходимо особое внимание придавать отработке умения составлять отчет и опорный конспект изучаемого материала. Поскольку гуманитарии красноречивы, имеют большой словарный запас, им бывает трудно четко и кратко формулировать свои мысли. В связи с этим целесообразно предлагать им частично заполненную форму (схему) нового материала, содержащую ключевые фразы, которые определяют направление рассуждений учащихся. При построении учебных занятий необходимо учитывать, что наибольший интерес учащихся вызывают такие приемы:
· исторический экскурс (позволяет моделировать или реконструировать исторический опыт - учитель и учащиеся превращаются в участников процесса открытия);
· экологический экскурс (способствуют формированию у учащихся экологической культуры, которая является основой бережного отношения к природе);
· лабораторные занятия с практической направленностью (позволяет осознать пользу знаний химии в повседневной жизни и способствует формированию устойчивого интереса к предмету);
· экспериментальные задачи с историческим содержанием.
Для темы «Экологические проблемы энергетики. Альтернативные источники энергии» целесообразно использовать такой вариант изучения, как учебный модуль, отражающий состояние энергетической проблемы для природной среды. План модуля включает несколько пунктов:
1. Лекция. Антропогенные источники поступления продуктов энергетического топлива в окружающую среду, их токсическое действие.
2. Лекция. Последствия загрязнения природной среды промышленной энергетикой.
3. Семинар. Альтернативные источники энергии – проблемы в использовании и пути их решения.
4. Экспериментальная работа. Сравнительный химический анализ проб талого снега, взятых в разных территориальных районах города.
5. Деловая игра. Влияние продуктов сжигания энергетического топлива на здоровье человека.
Лекции имеют экологическую, медицинскую и историческую направленность. В них учитель оценивает результаты научно-технического прогресса.
В связи с грандиозными масштабами вмешательства человека в природные процессы с середины 20 века очень обострились экологические проблемы. За последние 100 лет усиливающийся парниковый эффект вызвал серьезное потепление на планете, чему в значительной степени способствовало увеличение содержания в атмосфере углекислого газа. В настоящее время концентрация СО2 на четверть превышает содержание, наблюдавшееся 100 лет назад.
Энергетика – главный загрязнитель окружающей среды. Мировые энергетические мощности удваиваются каждые 12 лет, опережая темпы промышленного производства.
Топливная энергетика основана на сжигании горючих полезных ископаемых, при этом в атмосферу выбрасывается огромное количество диоксида углерода. Неполное сгорание топлива приводит к образованию диоксида углерода, образуются углеводородные соединения сложного строения, являющиеся канцерогенами.
Природное топливо содержит соединения серы, которые окисляются до диоксида серы. Поступление оксида серы в атмосферу приводит к выпадению кислотных дождей.
При сжигании топлива образуются ядовитые оксиды азота. Дым, сопровождающий горение, усиливает вредное действие ядовитых веществ и опасен сам по себе. Задымленность атмосферы уменьшает количество солнечных дней.
Использование топлива сопровождается опасным загрязнением водного бассейна. Из различных источников в Мировой океан ежегодно поступает до 10 млн. тонн нефти и нефтепродуктов. Одна тонна нефти, растекаясь по поверхности воды, образует пленку толщиной от микрометров до двух сантиметров и площадью 12 кв. км. Нефтяная пленка изолирует воду от атмосферного воздуха, меняет режимы углеродно-кислородного обмена, снижает интенсивность испарения воды и нарушает экологическое равновесие водной среды.
В любом топливе есть несгораемые примеси. Особенно много их содержит твердое топливо. Шлак, зола, пыль сбрасываются в отходы.
В последние десятилетия использование твердого топлива во всем мире сокращается, что ведет к уменьшению загрязнения поверхности Земли. К уменьшению загрязнения окружающей среды отходами энергетики ведут очистка газовых выбросов, изменение технологии перевозки нефти и нефтепродуктов, замена твердого топлива на жидкое и газообразное, экономия энергии.
На семинаре учащиеся делятся друг с другом наработанным материалом по проблеме использования альтернативных источников энергии.
Помимо горючих полезных ископаемых, запасы которых не безграничны и исчерпаемы, существует немало других источников энергии: ветер, приливы, падающая вода, горячие природные воды, солнечный свет, ядерные реакции. Но их вклад в общее количество производимой и потребляемой энергии ничтожно мал. Поэтому постоянно ведутся поиски эффективных заменителей горючих полезных ископаемых. Одним из альтернативных источников энергии является ядерная энергетика, которая способна частично решить проблему нехватки углеводородного сырья. Но использование ядерной энергии связано с такими проблемами, как меры предосторожности при обогащении и перевозке радиоактивного сырья, радиационная безопасность атомных электростанций, возможность аварий и других непредвиденных ситуаций. Электрические двигатели являются самыми экологичными из всех существующих. Но в зависимости от способа производства электроэнергии экологический баланс может оказаться катастрофическим. Например, в Германии электроэнергия производится на тепловых электростанциях, работающих на угле, что отрицательно сказывается на состоянии атмосферы: в час выделяется 460 г на кВт. То есть, использование топливных элементов не безвредно.
Существует два способа производства водорода, являющегося их основным топливом. Первый – путем риформинга непосредственно в автомобиле, второй – на специальных станциях (затем в жидкой или газообразной форме заправляется в автомобиль как обычное топливо). В первом случае при снижении выброса СО2 в атмосферу поступают другие загрязняющие вещества (например, СО и N2О). Поэтому предпочтительней второй способ. Использование жидкого водорода также проблематично. Энергия, необходимая для сжижения газа, очень велика, и ее производство увеличивает выброс углекислого газа на 50%. Наиболее целесообразным является использование сжатого водорода. Но и в этом случае баланс зависит от производителя и источника сырья. Наилучший результат может быть получен при производстве водорода из природного газа с использованием энергии, выработанной на атомной станции. Но и у этого способа есть недостаток, выражающийся в запредельной стоимости: 24-29 евро за гигаджо евро за гигаджоуль при производстве и продаже неэтилированного 95 и 98 бензина).
В качестве альтернативных источников энергии могут быть использованы углеводороды, спирты, простые и сложные эфиры, полученные из природного газа и биомассы, синтетическое дизельное топливо, полученное методом Фишера-Тропша.
Делова игра проводится как расширенное заседание редакции, посвященное обсуждению материала очередного выпуска журнала «Химия и энергетические ресурсы». Главной задачей при этом является осознание роли химии в решении энергетической проблемы.
Итак, используя для работы даже традиционный набор методик и приемов владения учебным материалом, но, придав им соответствующую гуманитарную направленность, учитель может сделать урок химии в гуманитарном классе более интересным и увлекательным. Воздействуя таким образом на эмоциональную сферу учащихся-гуманитариев, можно изменить их негативное отношение к химии, показать ее положительные стороны, значение в развитии различных отраслей производства, а также роль в решении повседневных проблем.
Список литературы
1. Химия для школ и классов гуманитарного профиля. , .- М.: «АСТ-ПРЕСС», 2001.
2. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. - М.: АСТ-ПРЕСС, 1999.
3. Из опыта реализации экологического подхода к обучению химии. , - М.: «Центрхимпресс», журнал «Химия в школе», № 8, 2002.
4. Ветровая энергетика. М.: «Центрхимпресс», журнал «Химия в школе», № 10, 2003.
