Экологическое воспитание средствами физики

Экологическое воспитание средствами физики

Степаненко Олега Васильевича,

Курсовая работа

учителя физики и информатики

ГОУ ЛНР «Краснодонская средняя школа № 8 имени защитника Луганской Народной Республики Виталия Парсанова»

Луганск

2024

Введение 3

1. Вопросы экологического воспитания на уроках физики в школе 6

1.1. Состояние экологического образования и воспитания учащихся 10

1.2. Межпредметные связи 12

2. Факторы охраны окружающей среды 16

2.1. Основные показатели экологической культуры 19

3. Роль школы в экологическом воспитании 19

3.1. Роль физики в природоохранной работе с учащимися 22

3.2. Естественные экологические факторы 23

3.3. Антропогенные экологические факторы 26

4. Физические ньюансы в понимании экологических проблем 28

4.1. Взаимосвязь физики и НТП 32

Заключение 34

Список использованных источников 36

Введение

Цель курсовой работы: раскрыть содержание физико-экологических знаний, приобретаемых учащимися при изучении курса физики с учетом межпредметных связей этой естественнонаучной учебной дисциплины с другими.

Задачи курсовой работы:

1. Акцентировать внимание учеников на проблемы экологии;

2. Организовать соответствующую внеклассную работу.

Степень внедрения: данная курсовая работа будет внедрена при прохождении педагогической практики в средней школе.

Область применения: материалы курсовой работы могут быть использованы при изучении курса «Методика преподавания физики».

Естественнонаучная картина мира немыслима без отражения экологических проблем. В наши дни взаимодействие общества и природы благодаря появлению новых отраслей науки, техники, производства и расширению сферы влияния трудовой деятельности людей на окружающий мир стало настолько тесным, что вторжение человека в природу уже не может быть хаотическим и безграничным. Оно должно определенным образом регулироваться; иначе человечество окажется перед лицом экологической катастрофы, не менее угрожающей его существованию, чем ядерная война.

Экологическое образование и воспитание школьников в процессе обучения физике связано, прежде всего, с формированием у них представлений о целостности природы, взаимосвязи протекающих в ней явлений и их причинной обусловленности, о взаимодействии человека и природы и нарушении вследствие этого некоторых природных процессов; с выработкой убеждения в необходимости рационального использования окружающей среды и защиты ее от всякого рода загрязнений, в возможности применения научных идей и открытий для «нейтрализации» отрицательных последствий научно-технического прогресса, например, таких вредных физических факторов, как шум, вибрации, электромагнитные поля различных частот, обусловленные широким использованием электроприборов на производстве и в быту, ростом числа и мощности радио- и телестанций, радиолокационных установок, и пр.).

Показ возможных путей выхода из назревающего экологического кризиса, основанных на достижениях в области современной физики и техники (развитие атомной энергетики и использование возобновляемых источников энергии, применение магнитогидродинамических установок, новейшей измерительной аппаратуры и электронно-вычислительной техники, космических методов контроля за окружающей средой и т.д.), представляет собой другой важный аспект экологического образования школьников при обучении физике.

Изучая курс физики, ученики должны получить четкое представление о взаимосвязи общества и природы, о значении атмосферы для существования жизни на Земле, о главных источниках ее загрязнения, влиянии этих загрязнений на окружающую среду и жизненные процессы, о мерах охраны живой природы от воздействия вредных физических факторов, о возможных пагубных последствиях преобразования природной среды (в том числе и тех, в которых участвуют сами школьники). Сделать это можно, не расширяя и не перегружая программу, а акцентируя внимание учеников на проблемах экологии тесно связанных с учебным материалом, и организуя соответствующую внеклассную работу.

Экологическая направленность преподавания физики усилена главным образом в результате рассмотрения некоторых физических величин (освещенность, температура, влажность, давление и др.), а также явлений (ветер, шум, вибрации, различного вида излучения и пр.) и прикладных вопросов (например, использование различных видов энергии - механической, электрической, ядерной, геотермальной, солнечной и т.д.) с точки зрения их роли в природных процессах или влияния на них положительных и отрицательных сторон научно-технического прогресса, физико-технических методов и средств охраны природы.

Это позволяет добиваться того, чтобы школьники глубже, полнее и правильнее понимали все более усложняющееся взаимодействие общества и природы, знали об опасности непродуманного вмешательства человека в ее жизнь, умели ориентироваться в информации об охране и использовании природных ресурсов, которую они получают из научно-популярной литературы, радио- и телепередач, кинофильмов и т.д., могли оценить экологические последствия некоторых технических решений и использовать свои физические знания для активной защиты окружающей среды.

Последнее исключительно важно в воспитательном отношении, ведь «экологизация» учебных предметов предполагает не только ознакомление школьников с вопросами экологии, но и воспитание у них бережного, ответственного отношения к природе. Наиболее успешно такое отношение вырабатывается в процессе практической природоохранительной деятельности.

Итак, введение элементов экологии в учебный процесс по физике помогает усилению, с одной стороны, идейно-политического, мировоззренческого содержания курса, а с другой - его политехнической, трудовой направленности с целью более эффективной подготовки школьников к участию в народном хозяйстве, причем в любой его сфере, так как экологические знания и умения носят всеобщий характер, они необходимы всем, независимо от специальности.

1. Вопросы экологического воспитания на уроках физики в школе

Под экологическим воспитанием мы понимаем воспитание не «покорителя природы», а воспитание у учащегося сознания того, что человек – часть природы, который в силах брать от нее все возможное для развивающегося общества, но брать экономно, непрерывно проверяя свои действия.

Для успешной реализации в школьном обучении проблемы экологического воспитания мы видим следующие возможности решения проблемы: введение на уроках физики некоторых понятий фундаментальной экологии в связи с влиянием физических явлений антропогенного происхождения на живые существа.

Например, понятие экологических факторов возможно ввести на первом уроке в VII классе, когда учащихся знакомят с целями изучения курса физики. Существуют три типа факторов: абиотические, биотические, антропогенные. К абиотическим факторам относятся компоненты неживой природы: температура среды, влажность воздуха, магнитные и электрические поля, шум, радиоактивное излучение и т. п. Все эти факторы являются предметом изучения физики. Биотические факторы связаны с воздействием живых существ друг на друга. Антропогенные факторы – это формы человеческой деятельности, влияющей на живые организмы и среду их обитания.

При изучении понятия внутренней энергии тела, полезно ознакомить учащихся с трактовкой понятия температуры как одной из важных характеристик внешней среды, определяющих условия жизни живых организмов на Земле. Так, температура воды в реке изменяется, если в нее сбрасываются промышленные или бытовые стоки. Если эти изменения окажутся за пределами выживания для каких-то видов рыб или водорослей, начинается их постепенное вымирание. В то же время эти изменения могут оказаться благоприятными для других видов животных и растений, которые начнут вытеснять прежние виды. Подобные изменения происходят повсюду. Поэтому возможно ввести понятие способности организмов выносить отклонения факторов среды от оптимальных – толерантности организмов. К человеку закон толерантности применим в меньшей степени, т.к. человек может создать для себя искусственную среду (одежда, подводные лодки, космические корабли). Учащимся будет интересно узнать, что в США в 1991 г. и в России в 1995 г. проводились эксперименты «Биосфера», в которых участвовали добровольцы, жившие по нескольку лет изолированно от внешней среды, в замкнутой системе. Идея эксперимента связана с поиском путей выживания человечества в случаях глобальной экологической катастрофы.

Изучая источники тепла, учащихся подводят к важному выводу: на Земле в биосфере возник новый антропогенный источник тепла (тепловые электростанции, котельные теплоснабжения, сжигание растительной и животной биомассы и др.), способный повлиять на многие природные процессы. Учащихся можно ознакомить с гипотезой о том, что потребление огромного количества растительности для хозяйственных нужд племенами, населяющими север Африки, привело к опустыниванию больших территорий и возникновению пустыни Сахара.

Внимание гегемонов мировой экономики в последнее время направлено в сторону геотермальной энергии недр Земли, где температура возрастает в среднем на 1 градус по Цельсию каждые 36 метров. Природный очаг тепла – расплавленная магма, где протекает реакция распада радиоактивных элементов, выделяющих уран, калий. Без этой жизнеобеспечивающей магмы земля давно превратилась бы в мертвое тело. Тепло магмы по тектоническим разломам проникает в кору Земли, состоящей из каменного пояса, образуя в ней геотермальные источники, месторождения сухих горячих горных пород. Временное сохранение геотермальной энергии обусловлено скоростью остывания Земли, равной по геологическим расчетам 300–350 градусам Цельсия за миллиард лет. Таким образом, геотермальные источники в недрах Земли в виде пара или горячей воды самой природой созданы готовыми к употреблению. Этим и объясняется низкая себестоимость электрической энергии, вырабатываемой подземным теплом, сопоставимой по дешевизне с энергией гидроэлектростанций. Если первая геотермальная электростанция, действующая и сейчас, построена в Италии в 1924 году, то сегодня их число растет в Испании, Китае, Голландии, Исландии, Дании, Франции и т.д. По стратегической программе США геотермальное электричество в перспективе станет ключевым элементом энергетической инфраструктуры Америки.

Тепловое загрязнение атмосферы происходит в результате выбросов тепла от промышленных источников в окружающую среду вместе с нагретыми газами, жидкостями и твердыми телами. Температура воздуха вблизи антропогенных источников тепла повышается. Усиливаются конвекционные потоки воздуха, увеличиваются скорости ветров. Повышение температуры воздуха ведет к усилению испарения с поверхности почвы, растительности и водоемов. Вокруг источников меняется климат.

К тепловому загрязнению относят и нарушение естественного температурного режима местности при вырубке лесов, осушении болот, распашке целины. Так, вырубка лесов приводит к тому, что почва больше нагревается солнечными лучами, вода попавшая в нее с дождями быстро испаряется и не обеспечивает в достаточной степени питания растений. Ночью такая поверхность быстрее остывает. Суточный контраст температуры увеличивается, изменения выходят за рамки толерантности отдельных видов животных и растений, что ведет к их исчезновению. Начинается процесс, приводящий к опустыниванию.

В промышленных районах, где протекают реки, отмечается тепловое загрязнение, выражающееся в том, что зимой реки не замерзают (Енисей ). С поверхности рек увеличивается испарение воды, повышается влажность воздуха в бассейне рек, в теплой воде хуже растворяется кислород воздуха, бурно развиваются сине-зеленые водоросли, исчезает крупная рыба.

Или, например, актуальное сейчас радиационное загрязнение. Часть европейских стран отказались от строительства АЭС на своих территориях. Вызвано это взрывом на станции в Чернобыле, а теперь еще в Японии, где произошла утечка радиации на японской АЭС. В Стране восходящего солнца в начале аварии был объявлен четвертый, а затем максимальный седьмой уровень опасности ядерного заражения. Вокруг АЭС найдены следы наиболее радиоактивного атомного топлива – плутония, что указывает на нарушение герметичности реактора. Дополнительным тому подтверждением явилось стремительное распространение радиоактивных элементов, присутствие йода 131, зафиксированное в дождевой воде на северо-востоке США, в прибрежных районах Китая, Южной Кореи и Вьетнаме.

В японской трагедии, по осторожным оценкам международных экспертов, одноименный город Фукусима, находящийся на расстоянии 65 км от АЭС, также может повторить или разделить трагическую судьбу города-призрака на Припяти после аварии на Чернобыльской АЭС.

Под давлением общественности Бельгия намерена закрыть все АЭС, находящиеся на ее территории, к 2015 году, а Германия – к 2020 году. Протесты и демонстрации проходят и в самой Японии, где участники требуют закрыть ныне действующие 19 АЭС, состоящие из 56 энергоблоков, вырабатывающие 30 процентов всей производимой в стране электроэнергии.

Учащимся будет интересно узнать, что в других странах уже действует закон о запрете атомной энергетики. Например, строительство АЭС запрещено в Австралии, которая имеет в недрах до 40 процентов урана от мировых запасов и занимает по этому энергетическому ресурсу первое место в мире. В США, наиболее энергоемкой стране мира, атомные станции не строятся с 1977 года.

Учащимся нужно рассказать о том, что во многих странах, предусмотрено проведение экологической экспертизы при разработке проектов или строительстве промышленных и сельскохозяйственных производств и многого другого. Главная задача экспертизы – разработать прогноз возможного опасного воздействия объекта на окружающую среду и людей

1. Состояние экологического образования и воспитания учащихся

Одним из дискуссионных вопросов является проблема методической организации экологического образования. В этом плане существуют две основные тенденции. Одни специалисты считают необходимым разрабатывать отдельный предмет «экология», который нужно вводить в содержание образования на различных уровнях, поскольку экологическое образование не эквивалентно биологическому, хотя они и находятся в тесной взаимосвязи.

Другие утверждают, что более эффективной является «экологизация» всех учебных предметов, поскольку экологические проблемы носят глобальный, междисциплинарный характер. В настоящее время все большую поддержку начинает получать именно этот подход, что и нашло свое отражение в материалах соответствующих международных конференций.

Но более существенны дискуссии об ориентации экологического образования. Принципиальным является вопрос о том, что должно стоять в центре внимания: «природная среда» («окружающая среда») или «мир природы».

В первом случае экологическое образование должно быть направлено на формирование, во-первых, системы представлений о мире природы как совокупности конкретных природных объектов (и их комплексов), во-вторых, субъективно значимого отношения к природным объектам как обладающим уникальностью, неповторимостью и самоценностью и, в-третьих, стратегий и технологий непрагматического взаимодействия с ними.

Именно первая ориентация в экологическом образовании (на «природу как среду») получила наибольшее развитие в мире и поддержку на международном уровне. Тем не менее, в последнее время все больше специалистов приходят к пониманию того, что без акцентирования экологического образования на «мире природы» невозможно комплексное решение проблемы экологического кризиса: «Нам никогда «не перепрыгнуть» через такие, казалось бы, простые вещи, как деревья, птицы, трава, жуки. Мы должны ввести в этот мир маленьких детей, научить их культуре обращения с растениями и животными».

Экологический аспект школьного курса физики, в принципе, заключается в сообщении учащимся технических и технологических основ минимального отрицательного воздействия на экосистему.

Большое значение имеет представление об экологически чистых источниках энергии (реки, ветер, солнечное излучение, морские приливы, геотермальные источники и др.), а также о замкнутых производственных циклах.

В курсе физики у школьников можно формировать экологически ориентированные инженерно-конструкторские стратегии на основе энергосберегающих изобретений (повышение КПД двигателей, использование вторичных ресурсов, уменьшение сырьевых и энергетических потерь в технологических процессах и т. д.).

Особое внимание необходимо уделять вопросам защитно-аварийных (бетонные саркофаги и стальные оболочки, контейнеры для ядерных отходов), а также очистных сооружений (электрофильтры, инерционные фильтры, аэрозольные фильтры, тканевые фильтры, адсорбционные фильтры, диффузионные мембраны и т. д.).

Чернобыльская авария актуализировала рассмотрение в курсе физики таких проблем, как радиационное загрязнение, радиационный фон и его допустимые параметры, приборы для измерения уровня радиации, их индивидуальное использование.

1. Межпредметные связи

Физика формирует представление об энергетическом взаимодействии с природой. Однако здесь должны присутствовать и межпредметные связи. Во всех научных дисциплинах необходимо анализировать систему «природа — общество — человек», демонстрировать пути гармонизации взаимодействия элементов этой системы.

1. Факторы охраны окружающей среды

Необходимость охраны окружающей среды обусловлена действием ряда факторов. Остановимся на важнейших из них:

Известно, что численность населения на земном шаре очень быстро увеличивается. Около 200 тыс. лет назад на Земле было приблизительно 1млн. человек. Сейчас численность населения на планете уже превысила 7млрд. человек; к 2050 г. она достигнет 9 млрд. человек. Такой быстрый рост населения, безусловно, усиливает воздействие человека на природу, причем в крупных городах наблюдается ухудшение окружающей среды. Между тем характерной чертой современного развития общества является урбанизация - процесс сосредоточения промышленности и населения в крупных городах.

В связи с развитием производства резко возрастает потребление топлива и энергии. Так, только за последние 100 лет выработка энергии на душу населения увеличилась в 20 раз. Значительно возросла добыча полезных ископаемых. Многие из них, ранее казавшиеся неисчерпаемыми, теперь стали дефицитными. Ведь ежегодно добывается почти 100 млрд. т. руды, горючих ископаемых и строительных материалов. Общество вынуждено переходить к использованию менее богатых их запасов, расширять территории, где ведутся разработки.

Значительно увеличивается распашка земель. Раньше большие площади земли находились в природном обороте; все воспроизводство на них регулировалось самой природой. Теперь таких земель остается все меньше; они вовлекаются в хозяйственный оборот. Большое влияние оказывает человек и на водные ресурсы, являющиеся частью природной среды: создает многочисленных крупных водохранилища, каналы, выемки горных пород в связи с расширением добычи полезных ископаемых и пр.

Реальной стала угроза повышения температуры поверхности Земли на 2-3°С в первой четверти XXI в. вследствие усиления «парникового эффекта», создаваемого атмосферой планеты и зависящего от содержания в ней углекислого газа и других веществ. Ухудшается прозрачность воздушной оболочки Земли, а также чистота вод; например, около в поверхности Мирового океана покрыто нефтяной пленкой, в воздух ежегодно выбрасывается около 1 млрд. т. различных взвесей, среди которых есть неизвестные природе канцерогенные вещества. Главное же - человечество столкнулось с возможностью потери равновесия в природе: так, темп увеличения безвозвратного забора воды на промышленные и бытовые нужды достиг 4 - 5% в год; каждые 15 лет удваивается площадь отчуждаемых у природы земель и др.

Сферу вторжения человека в природу сильно расширяют наука и техника вследствие роста масштабов использования традиционных и новых природных ресурсов, а также производственной деятельности человека, которая имеет разнообразные направления. Среди этих направлений можно выделить следующие: физические (в том числе термодинамические, механические, электромагнитные), химические и биологические.

До недавнего времени биологический аспект деятельности человека был самым угрожающим: люди заводили, например, коз и овец, которые буквально съедали растительность целых стран; уничтожали крупных животных; вырубали леса, вызывая тем самым деградацию почвенного покрова, и т.д. Этот аспект существует и сейчас, однако наряду с ним возник и теперь уже стал главенствующим химический, который вызывает в наши дни наибольшие опасения, ибо продукция именно химической промышленности оказывает разрушительное влияние на природу.

Химическая деятельность человека в природе складывается из потребления химических веществ, массированного «перевода» их из земных недр на поверхность, в атмосферу и даже в космос, загрязнения окружающей среды отходами, насыщения биосферы новыми, нехарактерными для нее высокоактивными химическими соединениями. В результате могут создаваться такие интенсивные, катастрофические изменения условий существования организмов, их сообществ и целых экосистем, которые грозят им разрушением - вплоть до невозможности восстановления первоначальной структуры и функций.

Для создания современной атмосферы природе понадобились миллионы лет, человеку, по-видимому, теперь достаточно нескольких десятилетий, чтобы вернуть ее к тому состоянию, которое она имела в третичный период. Биосфера не в состоянии сама справиться с нагрузкой, приспособиться к ней, нейтрализовать ее отрицательное воздействие при помощи саморегуляции и самоочищения. Увеличивающееся загрязнение приобрело глобальный характер, угрожающий здоровью человека и среде его обитания необратимыми изменениями.

1. Основные показатели экологической культуры

1. знание общих закономерностей развития природы и общества;

2. понимание взаимосвязи их существования и истории, того, что природа составляет первооснову становления и эволюции человечества;

3. осознание социальной обусловленности взаимоотношений человека с природной средой;

4. отсутствие потребительского отношения к природе только как к источнику материальной выгоды;

5. умение предвидеть последствия влияния деятельности людей на биосферу Земли;

6. подчинение своей деятельности требованиям рационального природопользования, забота об окружающей среде;

7. умение сохранять благоприятные природные условия и конкретный труд в этом направлении.

Экологическая культура личности, таким образом, предполагает наличие у человека определенных знаний и убеждений, готовности к деятельности, а также его практических действий, согласующихся с требованием бережно относиться к природе

1. Роль школы в экологическом воспитании

Общеобразовательная средняя школа занимает особое, главенствующее место в экологическом воспитании молодежи, потому что:

1. введение всеобщего среднего образования и изучение в школе основ охраны природы позволяют овладеть экологической культурой всему подрастающему поколению страны;

2. экологическое образование и воспитание молодежи может быть осуществлено в школе повсеместно, непрерывно и последовательно;

3. дает возможность вести экологическое просвещение наиболее эффективным образом: на межпредметной основе, комплексно, постепенно углубляя и обогащая экологические знания учеников и формируя у них соответствующие умения и навыки;

4. поскольку все ученики привлечены к общественно полезному труду, и после окончания школы большинство из них будет работать на производстве и в сфере обслуживания, они смогут успешно реализовать полученные экологические знания и навыки;

5. экологические знания необходимы для совершенствования самого учебно-воспитательного процесса: для формирования целостной картины мира, представлений о взаимодействии общества и природы в условиях НТП, глубокого и прочного усвоения программного материала, полноценной политехнической подготовки учащихся и их профессиональной ориентации.

Таким образом, экологическое образование можно рассматривать как необходимый элемент общего среднего образования молодежи, связанный с овладением ею научными основами взаимодействия природы и общества. При этом экологические знания выступают в качестве связующего звена между теоретическими сведениями, приобретаемыми в школе, и практикой, жизнью.

В соответствии с вышесказанным современное экологическое образование молодежи в нашей Республике можно охарактеризовать так:

1. Охрана природы трактуется как охрана единого целого, а не отдельных компонентов - воды, почвы, воздуха, растительности, животного мира, космоса.

2. В содержание общего среднего образования включаются вопросы экологии и задача развития экологического мышления учащихся.

3. Основы экологии изучаются не в курсе специального предмета (такой предмет не может, в каком бы классе он ни вводился, дать целостного представления о взаимодействии общества и природы), а в процессе преподавания школьных учебных дисциплин, причем не только биологии, но и других - физики, химии, географии и т.д.

4. Для понимания учащимися правильного функционирования биосферы и проблем ее охраны как единого целого преобразующая деятельность человека в природе показывается не только с положительной стороны. Отмечается, что наряду с избавлением человечества по мере развития техники и производства от голода, болезней, обеспечением роста его материального и духовного богатства происходит, и разрушение некоторых природных систем, что должно быть предусмотрено и нейтрализовано. Возможность последнего зависит от общественного устройства общества.

5. Формирование социально ценной позиции ученика по отношению к природе происходит на основе развития мотивов:

●экономических (связанных с рациональным использованием природных ресурсов);

●санитарно-гигиенических (касающихся сохранения чистоты окружающей среды, защиты ее от загрязнения и отравления);

●научно-познавательных (служащих основой изучения природы и мер ее охраны);

●гражданско-патриотических (основанных на любви к Родине и т.д.);

●нравственно-эстетических (основанных на коммунистических идеалах, чувствах прекрасного и гармоничного).

Чтобы социально ценная экологическая позиция учащихся могла активно проявиться, им предоставляется возможность принять участие в простых природоохранительных работах. Практическая деятельность школьников помогает им приобрести необходимые в современной жизни умения и навыки по экологии.

В основе экологического образования и воспитания молодого поколения лежит возрастной принцип: детям 6-10-летнего возраста сообщаются общие и элементарные знания по экологии; школьники 11-15 лет изучают разнообразные отношения между человеком и окружающей средой, вопросы сохранения и рационального использования природных ресурсов; у учащихся 15-17 лет формируются обобщенные представления об экологических проблемах, сознательное отношение к природе.

Слово «экология» происходит от греческих слов «ойкос»-дом и «логия»-наука и означает буквально «учение о доме», т.е. о местообитании. В настоящее время принято такое определение экологии: экология - это «наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой».

Элементы среды, оказывающие существенное влияние на живой организм, называются экологическими факторами. Они составляют две основные группы: абиотические (факторы неживой природы) и биотические (связанные с влиянием живых существ). Среди абиотических факторов выделяют:

1. эдафические; к ним принадлежит вся совокупность физических и химических свойств почвы (структура, химический состав, циркуляция в ней веществ - газа, воды, органических и минеральных соединений и др.); ими определяется жизнедеятельность организмов, обитающих в почве;

2. гидрофизические и гидрохимические - те, что определяют физические и химические свойства воды;

3. климатические (температура, влажность, атмосферное давление, свет, ветер, грозы и т.п.).

1. Естественные экологические факторы

Под так называемыми естественными экологическими факторами подразумевают тела, процессы и явления, которые существовали до появления людей и которые к настоящему времени мало изменены или совсем не изменены человеком. (В случаях же существенного качественного изменения естественного по происхождению фактора его называют антропогенным.)

На современном этапе взаимодействия природы и общества понятие «естественный фактор» во многих случаях имеет относительный характер, поскольку каждый такой фактор в той или иной степени испытывает на себе антропогенные воздействия даже в районах, где человек не проживает. Например, солнечная радиация у поверхности Земли в любом ее регионе отличается сейчас от радиации, которая была до эпохи научно-технического прогресса, так как повысилась «запыленность» атмосферы, уменьшающая количество поступающей энергии, снижающая освещенность земной поверхности и задерживающая значительный процент ультрафиолетовых лучей.

Среди естественных факторов довольно много таких, которые, отрицательно действуя на объекты природы, наносят ущерб человеку. Как правило, это обусловлено не столько сущностью самого фактора, сколько его дозой. Так, небольшие регулярные дожди очень полезны для растений, но внезапные ливневые дожди опасны для них - в некоторых случаях они подмывают корни растений, ломают их; слабый ветер не оказывает вредного влияния, а буря валит деревья; обычный снегопад не вредит растениям, но обильное выпадение снега в теплую погоду грозит поломкой ветвей и молодых деревьев. Иногда один и тот же естественный фактор для одних объектов полезен, а другим наносит вред. Например, высокий снеговой покров улучшает условия зимней жизни грызунов и ночующих в снегу птиц, но ухудшает жизнь копытных.

Возможности защиты от пагубного воздействия естественных земных факторов имеются, о чем говорит, например, опыт охраны рыб от заморов в водоемах, защиты виноградников от градобоя, урожая от вредных насекомых, спасения наземных позвоночных в особенно суровые зимы, успешная борьба с размыванием берегов и пр.

Космические факторы (некоторые виды радиации, метеориты, лунное притяжение и пр.) тоже могут оказывать отрицательное влияние на земные природные объекты. Солнечная радиация, например, вызывает разрушение скальных образований, иссушение отдельных территорий, гибель растений и т. п. Метеоритные тела до сих пор не оказывали существенного влияния на Землю, хотя в истории планеты было два случая падения крупных метеоритов, вызвавших в месте падения - в Америке и Сибири - большие изменения в природе. Лунное притяжение вызывает на Земле приливы и отливы, которые разрушают берега водоемов, а в некоторых случаях обусловливают гибель попавших на сушу обитателей вод.

Из разнообразных естественных факторов земного происхождения, отрицательно влияющих на природные объекты, выделим те, которые связаны с физическими явлениями, а именно: землетрясения, оползни, сели, снежные лавины, потоки воды и перекатываемые ими камни, штормы, цунами, наводнения, ветры, бури, ураганы, смерчи, резкие колебания температуры, промерзание воды в водоемах, щелях скал, ливни, сильный снегопад, град, засуха, извержение вулканов, молнии.

Эти физико-метеорологические факторы могут иметь как местное значение, так и региональное, охватывая довольно обширные районы и нанося значительный ущерб окружающей среде. Например, горные обвалы и снежные лавины стирают с лица земли леса и губят животных, разрушают водохранилища, вызывают образование водоемов там, где они вредны, и т.п. В настоящее время причины их возникновения и механизм действия начинают изучаться с целью охраны населенных пунктов, берегов водохранилищ, посевов, домашних и диких животных и пр. Принимаются также меры к предотвращению оползней, обвалов, селей и снежных лавин.

Давно известно губительное влияние на живую природу необычных погодных условий (особенно ранних морозов, гололеда, бурь и ураганов, града и др.). Сейчас ведутся разнообразные исследования по выявлению признаков наступления тех или иных неблагоприятных погодных условий с тем, чтобы своевременно предупреждать о них население соответствующего района, по нейтрализации их последствий.

Катастрофическое влияние на природу оказывают такие мощные естественные факторы, как извержения вулканов и наводнения. Пока человечество не создало эффективных мер борьбы с ними. Последствия наводнений лишь несколько ослабляются регулированием стока вод, устройством дамб, насаждением лесов в верхних частях бассейнов рек. Способов борьбы с извержениями вулканов не существует вообще, но ведутся интенсивные исследования признаков, предшествующих и сопутствующих их началу, что имеет большое значение для разработки методов точного прогнозирования землетрясений.

1. Антропогенные экологические факторы

Естественные факторы, неблагоприятно действующие на природу, постоянно взаимодействуют с антропогенными. В ряде регионов антропогенные факторы по своему действию значительно преобладают над естественными, определяя поэтому характер развития всей географической оболочки. Антропогенные физико-технические факторы классифицируют по следующим признакам:

1. По физической сущности: механические (давление колес и гусениц машин, взвеси в воде и воздухе, течения, рубка леса, препятствия движению рыб, вибрации, переворачивание пластов почвы и т.д.); физические (свет, электрические и магнитные поля, звуковые и радиоволны, переход веществ из одного состояния в другое, изменение влажности и т.п.).

2. По длительности действия: действующие лишь в момент существования (электрическое поле, радио- и световые волны, шумы и др.); кратковременные (дождевание, полив, загрязнение почвы быстроиспаряющимися веществами и пр.); длительные (радиоактивное загрязнение).

3. По способности к аккумуляции в природе: неаккумулирующиеся (звук, вибрация, радиоволны, электрические и магнитные поля, снег и др.); кратковременно аккумулирующиеся и вследствие этого усиливающие свое воздействие (например, запыление атмосферы); аккумулирующиеся (радиоактивные долгоживущие вещества).

4. По способности к миграции: немигрирующие (действующие в месте возникновения и на небольшом расстоянии от него вибрация, давление и т.д.); мигрирующие с токами воды и воздуха (пыль, тепло и пр.) и средствами передвижения (судами, самолетами, тракторами, автомашинами), а также людьми.

5. По масштабам охватываемого пространства: действующие только в месте производства; охватывающие небольшие районы; распространяющие действие на огромные регионы, а иногда (например, в случае радиоактивных долгоживущих веществ) на всю планету.

6. По видам деятельности человека: энергетическая промышленность (тепло- и гидроэнергетика, приливно-отливная, ветро и гелиоэнергетика, ядерная энергетика): обрабатывающая промышленность (металлургическая, металлообрабатывающая, текстильная, пищевая и т.д.); транспорт; связь; химическая промышленность; военная промышленность.

Из анализа экологических факторов следует, что многие из них (температура, влажность, освещенность и др.) являются физическими величинами и понятиями, что и определяет важность физических знаний для решения экологических проблем. Действительно, становление любой биологической структуры и ее функций зависит, прежде всего, от той физической среды, в которой обитает живой организм. Например, для того чтобы быстро плавать в воде, обладающей вязкостью и плотностью, рыбы должны иметь обтекаемую форму, предписываемую законами гидродинамики.

Физическая среда и биологический мир в сочетании друг с другом образуют некую крупную систему - экосистему, в пределах которой необходимые для жизни вещества совершают непрерывный круговорот между почвой, воздухом и водой, с одной стороны, и между растениями и животными - с другой. Изменения физических параметров среды обязательно приводят, в конечном счете, к изменениям в биологическом мире.

1. Физические ньюансы в понимании экологических проблем

В основу отбора содержания экологических знаний, с которыми учащиеся должны быть ознакомлены при изучении физики, положен системный подход к пониманию биосферы и места человека в ней. Наряду с этим учтено, что:

1. экологические сведения должны быть логически связаны с содержанием курса физики; их использование направлено на конкретизацию и углубление физических знаний;

2. включаемые в рассмотрение экологические материалы должны удовлетворять принципу научности, способствовать развитию у учащихся диалектико-материалистического взгляда на природу, пониманию последствий процесса воздействия человека на окружающий мир в условиях социалистического и капиталистического общества;

3. изучаемые вопросы должны быть доступны для усвоения, учитывать возрастные особенности мышления учащихся, их опыт, активизировать их умственную деятельность, способствовать развитию ассоциативного мышления. )

При этом представляется возможным выделить следующие опорные экологические понятия, которыми должны овладеть учащиеся при обучении физике, с целью формирования у них знаний о биосфере как о целостной системе:

1. земля, вода, атмосфера как элементы единой системы-биосферы, их основные физические свойства;

2. физические факторы природной среды и их параметры;

3. роль физических факторов и параметров в протекании физических, химических, биологических процессов в биосфере;

4. допустимые нормы физических параметров для различных биосферных явлений, объектов и процессов;

5. физическое загрязнение окружающей природной среды (т.е. отклонение физических параметров среды от нормы).

Основными физическими факторами биосферы и их параметрами являются те физические понятия и величины, которые на данном этапе развития науки отражают основные индивидуальные и общие физические свойства, присущие твердым, жидким у и газообразным веществам, и обменные физические процессы между ними (на уровне мельчайших частиц, молекулярном и атомном).

К физическим величинам, характеризующим свойства твердых, жидких и газообразных веществ, относятся: давление, плотность, сжимаемость, коэффициент Пуассона, модуль упругости, предел прочности, температура, удельная теплоемкость, температурные коэффициенты линейного и объемного расширения, теплопроводность, теплота сгорания, температура плавления, удельная теплота плавления, поверхностное натяжение, вязкость, температура кипения, удельная теплота парообразования; диэлектрическая проницаемость, удельное электрическое сопротивление, магнитная проницаемость, показатель преломления среды, коэффициенты поглощения и отражения света, атомный номер и заряд ядра, главное квантовое число, максимальное число возможных электронных состояний, термы атомов, константы ионизации, период полураспада.

К физическим величинам, характеризующим обменные процессы, относятся: концентрация, коэффициент диффузии, абсолютная и относительная влажность, плотность тока, плотность потока элементарных частиц.

Физические параметры полей, пронизывающих биосферу, таковы: гравитационное поле—ускорение свободного падения; электрическое поле—напряженность, потенциал; магнитное поле—магнитная индукция; электромагнитные волны—длина волны, плотность потока электромагнитного излучения.

Со многими названными понятиями и величинами учащиеся знакомятся при изучении физики. Давая им экологическую трактовку, нужно, однако, иметь в виду следующее. Во-первых, степень влияния некоторых параметров на биосферу наукой пока не установлена или только изучается; во-вторых, влияние на живую природу ряда физических факторов определено только для узких интервалов соответствующих параметров. В этой связи известный американский физик В.Ф. Вайскопф отмечает, что «мы стоим перед сложной путаницей физических, химических, биологических причин и следствий, многие из которых понятны лишь отчасти. Потребуется провести множество тщательных фундаментальных исследований, прежде чем можно будет эффективно приняться за решение этих проблем

При этом следует остановиться на таких моментах: что обрабатывается (материалы), чем обрабатывается (энергия), как обрабатывается (технология). Развитие техники и ее связь с физикой можно схематично представить таблицей 1, показывающей ступени познания и освоения окружающего мира человеком, масштабы воздействия его на природу.

Следовательно, в курсе физики могут быть раскрыты такие важные в экологическом отношении вопросы, как:

1. рациональное использование энергетических ресурсов: нефти, газа, угля, торфа и др.;

2. наиболее выгодные и безопасные для окружающей среды способы применения механической, внутренней («тепловой»), электрической и атомной энергии;

3. рациональное использование сырьевых ресурсов: водных, земельных, полезных ископаемых и пр.

Эти вопросы тесно связаны между собой, поскольку имеют общую научную основу—оптимизацию взаимодействия общества и природы в условиях интенсивного развития техники и современного производства. К ним непосредственно примыкают и такие вопросы:

1. физические методы защиты природной среды от загрязнений;

2. использование возобновляемых источников энергии (солнечного излучения, внутренней энергии Земли, энергии ветра, морских приливов и отливов).

При рассмотрении вопросов экологии ученики должны получить представление и о том, что проблема охраны природы не может быть решена только на основе достижений естественных наук и техники, изменений технологий производства, способов добычи сырья и его переработки в отдельных регионах нашей планеты.

Исходя из современного содержания понятия «охрана природы» и состава экологических знаний в школьном образовании, можно выделить такие природоохранительные умения, которые следует сформировать и развить у учащихся при обучении физике:

• измерять ряд основных физических параметров природной среды (температуру, влажность воздуха, освещенность и др.);

• оценивать основные физические факторы и параметры для различных объектов, явлений и процессов, протекающих в биосфере, и их допустимые нормы;

• выбирать рациональный способ применения природных ресурсов и различных видов энергии (механической, электрической и др.) в практической деятельности;

• предвидеть возможные последствия своей деятельности для физического состояния окружающей среды и критически оценивать поступки отдельных людей при воздействии на нее;

• оценивать физическое состояние природной среды, складывающееся под воздействием антропогенных факторов;

• пропагандировать и содействовать использованию на практике физических идей и законов, лежащих в основе применения возобновляемых источников энергии, методов борьбы с различными видами загрязнений и оптимизации взаимодействия общества с природой.

Чтобы потенциальные возможности экологического воспитания и образования, учащихся при изучении курса физики стали реальными, учителю нужно проникнуться идеей «экологизации» учебного процесса, осознать ее насущную необходимость в наши дни. Ведь выживание человечества зависит сейчас от сохранения общей благоприятной для жизни экологической обстановки на Земле, катастрофический «удар» по которой может быть нанесен, как мы видели, не только ядерным оружием, а любым источником сильного необратимого нарушения природного равновесия.

Выпускники школы должны усвоить общие методологические принципы современной экологии, имеющие отчасти философское значение, и быть готовыми к участию в принятии решений, касающихся хозяйствования в собственном «доме» - в регионе, стране, на планете в целом. При этом они должны руководствоваться простейшими соображениями экологической культуры, например:

• Каждому человеку нужна благоприятная среда жизни, но в «больной» природе нельзя остаться здоровым.

• Природу нужно любить и беречь, она наша мать и кормилица, ее не сможет заменить даже самая совершенная техника и технология.

• Нельзя нарушать слаженность и красоту природы - полное их восстановление может и не произойти. Не делай того, последствий чего для природы ты не знаешь: прежде чем «отрезать» что-то от сложившейся веками природной среды, семь раз отмерь. Не рви цветов, не ломай веток, не уничтожай ничего в природе - ей все необходимо, и, испортив одно, ты обязательно губишь другое. Только говорить об охране природы мало, нужно действовать: не допускать нанесения ей урона, а если пришлось что-то взять, то надо обязательно компенсировать это, причем даже в несколько раз: срубил дерево - посади три.

Чтобы наша молодежь действительно овладела экологической культурой, экологическое образование должно быть непрерывным: начинаться в детских садах, продолжаться в школе и вузе, пополняться в дальнейшей жизни.

Среди задач экологического воспитания существуют две основные:

1. Сформировать убеждение в необходимости соблюдать экологические нормы и готовность пользоваться соответствующими правилами в личном поведении и деятельности. Для этого нужно сосредоточить главное внимание на преодолении утилитарно-потребительского отношения к природе.

2. Укрепить у школьников жизненную позицию, главным элементом которой служит нетерпимость к проявлениям безответственного отношения к окружающей среде.

Таким образом, ядро системы экологического образования и воспитания школьников составляют четыре взаимосвязанных компонента: познавательный, ценностный, нормативный и деятельностный. Последний тесно связан с научно-техническим творчеством учащихся. Привлечение их к изобретательской и рационализаторской деятельности по экологизации техники и технологии позволяет приобщать ребят к участию в развитии принципиально нового направления научно-технического прогресса, что чрезвычайно важно для их будущего.

1. Дерябо С.Д,. Ясвин В.А. Экологическая педагогика и психология./ C.Д. Дерябо, В.А. Ясвин – М.: 1996 г.

2. Турдикулов Э.А. Экологическое образование и воспитание учащихся в процессе обучения физике./ Э.А. Турдикулов - М.: Просвещение, 1988

3. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе./ А.И. Бугаев – М.: Просвещение, 1981-288с.

4. Сорокин А.Н. Межпредметные связи в учебно-познавательной деятельности учащихся:пособие для учителя / А.Н. Сорокин. - М.: Просвещение, 2001

5. Федорец Г.Ф. Межпредметные связи и связь с жизнью – в основу обучения / Г.Ф.

6. Федорец // Народное образование. – 1999 – № 5 С.23-27.

7. Садохина Н.И. Задачи экологического содержания на уроках математики/ Н.И.

8. Садохина, 2010, [Электронный ресурс]. – URL: http://festival.1september.ru.

9. Ресурсы Интернет:

URL: http://ref.by/refs//alike/19938.html

URL: http://bibliofond.ru/view.aspx?id=95974

URL: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2013/thesis/s046/s046-006.pdf

Размещено на Allbest.ru