Вопросы экологии на уроках физики

Министерство общего и профессионального

образования Российской Федерации.

Орский Гуманитарно-Технологический Институт

(филиал)

Оренбургского государственного университета

Физико-математический факультет

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Вопросы экологии на уроках физики.

Выполнила: студентка физико-математического факультета группы 4Б

Бессонов Павел Александрович.

Научный руководитель: к. п. н. Профессор

Янцен Виктор Николаевич.

Орск. 1999г.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

ПРЕДИСЛОВИЕ. 3

§1 СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИИ ОРЕНБУРЖЬЯ. 5

§2. СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПИТАНИЯ УЧАЩИХСЯ. 9

§3. РОЛЬ ФИЗИКИ В ПРИРОДООХРАННОЙ РАБОТЕ С УЧАЩИМИСЯ. 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 25

ЛИТЕРАТУРА: 27

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Современная 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.

Для предотвращения возможных отрицательных последствий вторжения человека в природу необходимо решение ряда научно-технических, социально-политических, экономических и других проблем, среди которых одно из первых мест занимают педагогические, воспитательные, поскольку подрастающие поколения еще на школьной скамье должны быть подготовлены к научно обоснованному и бережному отношению к окружающей природной среде. Вот почему идея «экологизации» учебных дисциплин (т.е. отражения в их содержании и методике преподавания задач формирования у школьников экологической культуры) приобрела в настоящее время исключительно важное значение. Наряду с биологическими дисциплинами велика роль в приобщении молодежи к вопросам охраны природы и рационального использования ее ресурсов в условиях стремительного развития научно-технического прогресса курса физики, поскольку достижения именно этой науки и смежных с ней дисциплин лежат сегодня в основе создания новой техники и новейших технологий, а также разнообразных природоохранительных методов и средств.

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.). Таким образом, 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.

В данной курсовой работе раскрыто содержание физико-экологических знаний, приобретаемых учащимися при изучении курса физики с учетом межпредметных связей этой естественнонаучной учебной дисциплины с другими, а также основных экологических умений, получаемых старшеклассниками, описаны пути и методы обучения школьников экологическим знаниям и умениям, как на урочных, так и внеклассных занятиях по физике.

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 СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИИ ОРЕНБУРЖЬЯ.

Оренбургская область располагает большими природными ресурсами. Разнообразные рудные природные ископаемые, нефть, газ, стройматериалы, водные ресурсы, плодородные земли, видовое обилие растений и животных вот далеко не полный перечень природно-ресурсного потенциала области. Большая конкуренция предприятий металлургического и энергетического комплексов, химической и нефтяной промышленности при развитом сельскохозяйственном производстве отрицательно сказывается на качестве природной среды, биогеоценозах, здоровье населения.

Область характеризуется сложной, а местами кризисной экологической обстановкой. Накопившиеся за многие годы экологические проблемы в настоящее время усугубляются социально-экономическими трудностями.

Воздух. В 1996 году Оренбургская область вошла в число 12 регионов с наибольшим объемом выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Из 19 субъектов РФ, где сосредоточен основной объем накопленных токсичных отходов, область находилась на 3-ем месте, уступая по этому показателю Красноярскому краю и Челябинской области.

Особенно неблагополучное положение окружающей среды наблюдалось в Орске, Новотроицке, Медногорске, Оренбурге, а также в районах деятельности предприятий газодобывающего комплекса. В 1995 г объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников составил 515,3 тысяч тонн. Основным загрязнителем окружающей среды являлось акционерное общество «НОСТА», «Южуралникель», «Орскнефтеоргсинтез», медно-серный комбинат, «Оренбургнефть» и «Оренбурггазпром».

Вода. В поверхностные водные объекты сброшено 1782,1 миллиона кубометров сточных вод. В Орске, Новотроицке, Гае весь объем сточных вод отнесен к категории загрязненных, 99% загрязненных стоков в Бузулуке и Медногорске.

Земля. Всего рекультивированно по области 669 гектар земель при общей площади отработанных земель на начало 1997 года 4214 гектар. За счет капитальных вложений рекультивированно 173 гектар нарушенных земель. Работы на площади 45 гектар произведены предприятием «Оренбурггазпром», на 128 гектарах ОАО «Оренбургнефть». Организациями Минсельхозпрода России созданы защитные лесные насаждения на площади 2215 гектар.

Отходы. За год на предприятиях области образовалось 5 миллионов тонн токсичных отходов. Только незначительная часть их направлена в места организованного захоронения. Основной объем отходов размещается в накопителях, на полигонах, свалках, что представляет опасность загрязнения окружающей среды.

Важнейшее значение для экологического и хозяйственного благополучия имеет решение вопроса переработки и утилизации отходов производства. В соответствии с постановлением Правительства РФ утверждена Федеральная целевая программа «Оздоровление экологической обстановки и населения Оренбургской области в 1996‑2000годах». Для реализации программы в 1996‑1997 годах за счет средств местного бюджета намечалось приступить к строительству полигона твердых бытовых отходов в Медногорске, мусороперерабатывающего завода в Орске, полигона по обезвреживании и захоронению промышленных отходов в Оренбурге. Однако из-за недостатка средств приступили к строительству только полигона твердых бытовых отходов в Медногорске. В 1997 году выполнялись проектные работы по строительству мусороперерабатывающего завода в Оренбурге. В рамках программы осуществлялось строительство второй очереди городских очистных сооружений в Орске и Оренбурге.

Инвестиции. На строительство природоохранных объектов в 1997 году использовано 212 миллиардов рублей инвестиций (неденоменированных). Что в сопоставимой оценке на 6% больше чем в 1996 году. Доля средств, направленных на эти цели в 1997 году составила 6,9% в общем объеме производственных инвестиций против 5,1% в 1996году. Основная часть инвестиций использовалась на охрану атмосферы и рационального использования водных ресурсов. Не смотря на то, что в 1997 году отмечен рост инвестиций на природоохранные мероприятия по сравнению с предыдущем годом, все-таки их недостаточно для решения экологических проблем в области. Дефицит финансовых средств сказывается на строительстве природоохранных сооружений и объектов по вторичному использованию ресурсов.

Выбросы вредных веществ в атмосферу области от стационарных источников за последние годы характеризуется следующими показателями:

Вредные вещества	Выбросы вредных веществ (тыс. т.)
	1998 г.	1989 г.	1990	1991 г.	1992 г.
Всего по области	934,594	908,669	1052,90	911,771	864260
В том числе твердые	115,693	117,257	106,60	85,721	78,663
Жидкие и газообразные	818,901	971,412	946,30	826,050	785,597
Из них диоксид серы	447,059	423,736	389,99	321,123	302,492
Окислы углерода	190,811	193,032	357,00	308,829	310,250
Окислы азота	75,455	75,105	78,88	75,249	66,238

Основной причиной снижения выбросов является сокращение предприятиями объемов переработки сырья и выпускаемой продукции. В течении последних трех лет уровень загрязнения атмосферы характеризуется снижением содержания пыли в 1,42 раза, диоксида азота в 1,1, аэрозоля фторидов в 1,5, аммиака в 1,2, фенола в 1,26 раз и увеличением содержания фтористого водорода и формальдегида в 2 раза.

Загрязнение атмосферы области выше предельно допустимой концентрации наблюдается по шести веществам, четыре из которых относятся к специфическим. В последнее время именно специфические загрязняющие вещества определяют высокий уровень загрязнения атмосферы области. Объем улавливаемых и обезвреживаемых веществ составляет 66 процентов. Практически не улавливается диоксид азота и оксид углерода. В среднем по области эффективность очистки находится на уровне 91 процента. Только 50 процентов источников выделения оснащены пылегазоочистным оборудованием. За последние годы значительно возрос парк автомобильного автотранспорта, что еще больше обостряет экологическую ситуацию в городах области. Доля выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта в общих выбросах в 1992 году составила 16,4 процента. Производство неэтилированного бензина в городе не налажено.

Водные ресурсы области представлены поверхностными и подземными водами.

Поверхностные воды включают реки Урал, Сакмару, Илек, Орь, Самару, Б. Кинель, 15 их притоков длинной более 100 километров, 29 рек длинной 50‑100 километров, 513 рек – до 50 километров. Средний объем речного стока составляет около 12,5 кубических километров, причем на территории области формируется 7,3 кубических километров.

Поверхностные воды большинства водных объектов по гидрохимическим показателям характеризуются как умеренно загрязненные. Отдельные реки или их участки характеризуются как загрязненные. К ним относятся: Б. Уртазымка, Блява, Б. Ик, Джерекля, Шарля.

В области 37 предприятий имеют 44 выпуска по сбросу сточных вод в природные сточные объекты. Сброс сточных вод в водные объекты составляет 2137 миллиона кубических метров. Ежегодно в водные объекты сбрасывается свыше 176 миллиона кубических метров загрязненных сточных вод, значительные объемы стоков очищаются ниже проектных нормативов экологических требований.

Несмотря на это, темпы строительства очистных сооружений в области крайне неудовлетворительны. Освоение капитальных вложений на эти цели не превышает 30-40 процентов. Из 99 городов и районов области только 16 имеют очистные сооружения, 23 сбрасывают загрязненные стоки без отчистки.

Наибольшую долю загрязнения рек вносят нефтепродукты, аммонийный и нитрийтный азот, хром шестивалентный.

Значительное загрязнение водных ресурсов происходит предприятиями нефтяной отрасли. Существующие технологии разведки нефти и газа, методы контроля за целостностью трубопроводов не обеспечивают в полной мере защиты природной среды от загрязнения нефтепродуктами. Трубопроводное хозяйство находится в запущенном состоянии. 50 процентов трубопроводов эксплуатируются более 10 лет. За последние 5 лег объем капитального ремонта трубопроводов составил чуть больше 20 процентов от необходимого.

В бассейне реки Урал действуют крупные объекты промышленности: Орско-Халиловский металлургический комбинат, гайский ГОК, ПО «Южуралникель», Южно-Уральский криолитовый завод, и предприятия наносят серьезный ущерб водным ресурсам.

Исключительно сложная водо-охранная обстановка на медно-серном комбинате г. Медногорска. Длительная, с 1935 года, эксплуатация, разработка месторождения без выполнения необходимых водо-охранных мероприятий привели к значительному загрязнению территории промузла соединениями меди, цинка, железа. Только в 1992 году в бассейне р. Урал отмечено 2 случая экстремально-высокого загрязнения медью н цинком по вине комбината. Серьезным источником загрязнения окружающей среды являются животноводческие комплексы и объекты переработки их продукции.

Важной проблемой для области является водопотребление. За последние 5 лет за счет развития городами других населенных пунктов о6щее потребление увеличилось с 2,59 млрд. м3 до 2,8 млрд. м3 причем доля потребления из поверхностных водоисточников составляет около 80 процентов. Из бассейна реки Урал ежегодно изымается до 25 процентов стока в остродефицитный период - зимняя и летняя межень, забор воды на некоторых участках составляет 75‑90 процентов.

В области имеется около 8 тысяч водозаборных скважин, из них 759 в городах, 443 в райцентрах, остальные на сельскохозяйственных объектах.

Ряд промышленных и сельскохозяйственных объектов сооружены без учета геолого-гидрологических условий, природной защищенности подземных вод, расположения действующих и проектируемых водозаборов, размещения их зон санитарной охраны. К примеру, в г. Оренбурге рядом с крупными водозаборами в пойме рек Урал и Сакмара размещается жилая и производственная застройка, накопители отходов, дачные поселки, развито сельскохозяйственное производство. Загрязнение подземных вод и ухудшение их качества имеет место на крупных централизованных водозаборах, используемых для питьевого водоснабжения г. Орска. В зоне жилой и промышленной застройки расположены водозабор г. Сорочинска. Не обеспечен водой питьевого качества г. Новотроицк.

Земельный фонд области составляет 12370,2 тыс. га., из них 68.1 тыс. га. – пашни. По степени распаханности территории (50%) область занимает одно из первых мест в России. Наблюдаются снижение естественного плодородия и деградация почв. Площадь эрозионно опасных земель составляет 3314,4 тыс. га. Процессы эрозии почв увеличиваются. Это вызывает засуху, опустение территории, значительное снижение продуктивности почв, падение урожайности. Ежегодно в результате эрозии теряется около 8 млн. тонн плодородной почвы. При этом вынос питательных веществ но отдельным районам в 1,5‑2 раза превышает их внесение с удобрениями.

Прогрессируют процессы деградации гумуса. Содержание гумуса при первичном поденном обследовании по области составляло 5,8 процента, при вторичном - 5,3.

В результате аварии на нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих предприятиях происходит загрязнение земель нефтепродуктами. В 1992 году установлено 20 аварийных случаев загрязнения земель, выявлено 47 нарушений природоохранных требований при использовании средств химизации в сельском хозяйстве. Основные нарушения связаны с неправильной технологией применения удобрений и пестицидов, неудовлетворительными условиями хранения и транспортировки их.

Почвы вокруг больших городов и крупных центров цветной и черной металлургии, химии, нефтехимии, машиностроения загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями фтора и другими токсичными веществами. Исследования показывают, например, что в г. Медногорске техногенные выбросы, главным образом медно-серного комбината, привели к аккумуляции катастрофически высокого количества загрязняющих веществ в гумусовом горизонте. Овощи, выращенные в пойме р. Кураганки основной зоне развития огородничества в городе, загрязнены медью, цинком, никелем и железом. Так огурцы и томаты содержат: меди 40‑48 мг/кг, никеля 12‑13 мг/кг при норме 0,5, цинка 80 и 75 мг/кг при норме 10.

В области крайне низкий удельный вес занимают земли природоохранного, природно-заповедного, рекреационного назначения - 0,18 процентов. Утвержденный перспективный план расширения сети охраняемых природных территорий, который разработан оренбургскими географами под руководством А.А. Чибилева, требует своего решения.

Опасные масштабы приобретают захламление и загрязнение земель промышленными, бытовыми и другими отходами производства и потребления. На территории области скопилось 1,2 млрд. тонн промышленных отходов. Ежегодно их образуется около 200 млн. тонн, из них только 13,1 процента используется. Количество свалок промышленных отходов ежегодно увеличивается, что становится одним из главных источников загрязнения окружающей среды.

В городах и поселках ежегодно образуется 850 тыс. тонн твердых бытовых отходов. Переработка их не ведется. Большинство свалок не отвечает санитарным требованиям их содержания и эксплуатации.

Ядерный взрыв в районе Тоцка в 1954 году, 13 подземных взрывов на территории области, вблизи ее гуанин, а также географическая близость области по отношению к Челябинской области, Семипалатинскому полигону вызывают необходимость дальнейшего изучения радиоэкологической обстановки в объектах природной среды области.

В области отмечается тенденция обеднения флоры и фауны. Численность отдельных видов растений и животных, в том числе и редких, сокращается, причем некоторые находятся на грани исчезновения. Наиболее пострадали степные и лесостепные ландшафты, в результате резко упала численность сурка, дрофы, стрепета, серой куропатки. Плохо обстоит дело с охраной растительных сообществ, под угрозой исчезновения находятся реликтовые растения, ряд видов первоцветов. Огромный вред лесам наносит нерегулированная пастьба скота. В связи с этим областной комитет экологии совместное Оренбургским отделом стенного природопользования приступил к подготовке Красной книги области.

Низки темпы озеленения городов и поселков. Площади, зеленых насаждений общего пользования при норме 1 5 м на одного жителя составляет по области 1 0,4 м, в г. Оренбурге только 5,9 м.

В условиях перехода к рыночной экономике большое внимание должно уделяться экономическим методам охраны природы. Тяжелая экологическая обстановка в области сложилась в значительной мере из-за потребительского отягощения к природе, не учета экологических последствий от разного рода хозяйственной деятельности. Незначительное использование природных ресурсов, загрязнение окружающей среды неочищенными выбросами и сбросами вредных веществ практически не отражались на хозяйственной деятельности предприятий. И только с введением платы за загрязнение окружающей среды предприятиям стало невыгодно расплачиваться за загрязнение экономически, особенно за превышение норм или отсутствие разрешения на природопользование.

Механизм установления и взимания платы устанавливает два вида нормативов платы: в пределах предельно допустимых выбросов (сбросов) – базовый; и за превышение уровня загрязнения – в кратном размере.

Введение платы за загрязнение окружающей среды значительно продвинуло работы по инвентаризации источников выбросов и сбросов, предприятия серьезно занялись эколого-экономическим обоснованием своей деятельности.

Экономический механизм в области природоиспользования в условиях рыночной экономики требует дальнейшего совершенствования.

Важнейшим условием для стабилизации и улучшения экологической обстановки является государственная экологическая экспертиза, предшествующая принятию хозяйственного решения, осуществления которого может оказать вредное воздействие на окружающую среду. Ежегодно отделом экспертизы областного комитета рассматривается около 500 единиц проектной документации. Из них 40% согласовывается, а 60% возвращается на доработку и отклоняется. Основными причинами отклонения являются несоблюдение норм и правил экологической безопасности, отсутствие оценки последствий воздействий объекта на окружающую среду при его эксплуатации, а также ориентации на устаревшие энерго- и ресурсозатраты технологии и оборудование. Современное состояние окружающей природной среды требует консолидации усилий государственных органов, общественности, предприятий и организации в выработки единой политики и согласованных действий по обеспечению экологической безопасности в области.

§2. 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».

Биология

Значение этого курса в экологическом образовании определяется, в первую очередь, содержанием научных знаний о живых системах различного уровня. Особое внимание уделяется надорганизменным уровням организации: популяция, биоценоз, биогеоценоз, биосфера. Раскрывается многоступенчатый характер организации живого: каждая ступень — система, свойства которой несводимы к свойствам составляющих ее элементов. Подчеркивается, что только на уровне биосферы происходит глобальный биотический круговорот веществ, который принципиально невозможен на уровне экосистем более низкого уровня, чем обусловливается необходимость охраны целостности биосферы и всех ее подсистем.

В курсе биологии дается представление о ключевых экологических понятиях: «среда», «экологические факторы» (абиотические, биотические, антропогенные).

На уроках биологии учащиеся приходят к выводу, что богатство отношений между видами является условием целостности мира природы. Сокращение количества этих связей в результате вмешательства человека ставит под угрозу нормальное функционирование экосистемы.

В курсе биологии осуществляется ценностная ориентация школьников. Демонстрируется значение мира природы в жизни каждого человека и всего общества, формируется осознание целей и последствий взаимодействия с природой.

Особое значение имеет осмысление антропогенных факторов как факторов, обусловивших глобальный экологический кризис. При этом следует уделять внимание не только воздействиям человека на природу техногенного характера, но и персонального характера, например в ситуациях рекреации.

Биологические дисциплины занимают ведущее место в раскрытии научных основ природоохранной деятельности, в частности, принципа комплексной охраны природы. В курсах ботаники, зоологии и общей биологии дается представление об охраняемых территориях: история заповедного дела, статус различных заповедных территорий, их география, функции, биосферное значение, перспективы развития и т. д.

Химия

В курсе химии необходимо уделить внимание экологическим проблемам, возникающим в результате мощного химического воздействия человечества на биосферу.

Рассматривая химические элементы, их соединения и характеризуя их роль в природе, учащиеся узнают о химических составах воды, воздуха, почвы как об абиотических факторах среды. Формируется понятие о естественном динамическом равновесии между химическими показателями различных элементов экосистемы.

Именно в курсе химических дисциплин наиболее четко раскрывается проблема загрязнения природы отходами человеческой деятельности, в частности, высокоактивными химическими соединениями, синтезированными человеком, к переработке которых природа оказывается совершенно «неготовой». Дается представление об использовании природных, а также синтезированных веществ в качестве удобрений и ядохимикатов.

На занятиях по химии углубляются знания о химической сущности круговорота веществ в биосфере, показываются стратегии борьбы с химическим загрязнением в биосфере, дается представление о безотходном, «экологически чистом» производстве.

Современные условия предъявляют к педагогам-химикам требования уделять большее внимание химико-технологическим компонентам процессов очистки производственных выбросов, а также вооружению школьников практическими умениями, позволяющими самим анализировать степень химического загрязнения продуктов питания (например, определение количества нитратов во фруктах и овощах, сопоставление с допустимыми нормами; анализ водопроводной воды и т. д.).

Физика

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.

Таким образом, биологические науки формируют, прежде всего, представления об уровнях организации живого и системном характере взаимосвязей в биосфере, география — о целостности мира природы, химия — о загрязнении природной среды, физика — об энергетическом взаимодействии с природой. Во всех научных дисциплинах необходимо анализировать систему «природа — общество — человек», демонстрировать пути гармонизации взаимодействия элементов этой системы.

Тема курса физики.	Понятия и законы используемые при изучении физики.	Учебные дисциплины и структурные элементы знаний, при изучении которых возникают межпредметные связи:
		предшествующие	сопутствующие	перспективные
Давление твердых тел, жидкостей и газов.	Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Давление в жидкости и газе. Архимедова сила	Биология Корневое давление		Биология Легочной и тканевой газообмен. Работа плавательного пузыря рыб. Кровяное давление. Химия Влияние давления на равновесие реакции. Экология Химическое и биологическое загрязнение атмосферы и здоровье человека. Влияние погоды на самочувствие человека.
Тепловые явления (тепловое движение теплопередача, плавление и отвердевание, испарение и конденсация).	Количество теплоты Удельная теплоемкость Удельная теплота плавления Удельная теплота парообразования	Биология Защитная функция коры (защита от переохлаждения). Испарение воды листьями. Листопад. Экология Круговорот воды на планете. Круговорот веществ и потока энергии в экосистемах. Последствия нарушения круговорот веществ и потока энергии в экосистемах.		Биология Защитная функция покрова птиц и млекопитающих, подкожного жира у водных млекопитающих. Роль кожи человека в теплорегуляции. Химия Горение предельных и непредельных углеводородов. Фракционная перегонка нефти. Тепловой эффект реакции. Экология Естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы. Тепличный эффект. Проблема озонового экрана.
Законы сохранения	Импульс тела Механическая работа Кинетическая и потенциальная энергия Законы сохранения импульса и механической энергии	Биология Движение кальмара, осьминога, каракатицы. Экология Круговорот воды на планете	Биология Общая характеристика обмена веществ и энергии. Взаимосвязь пластического и энергетического обменов. Расход энергии организмом Экология Состав и баланс газов в атмосфере и их нарушение..	Биология Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере Энергетический обмен в клетке. фотосинтез. Химия Законы сохранения и превращении энергии при химических реакциях.
Основы молекулярно кинетической теории	Температура, давление, влажность воздуха. Основное уравнение молекулярно–кинетической теории. Уравнение Менделеева–Клапейрона. Законы Бойля–Мариотта, Гей–Люссака, Шарля.	Химия Количество вещества. Моль – единица количество вещества Число Авогадро. Молярная масса. Относительная молярная масса. Кристаллическая решетка. Производств и о применение химических веществ в технике. Биология Дыхание растений животных и человека		Экология Влияние загрязнения и состава атмосферы на состояние и жизнь человека и живых организмов. Тепличный эффект. Проблема озонового экрана
Электрический ток в различных средах	Сила тока, сопротивление. Закон электролиза.	Химия Разложение воды электролитическим способом. Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация. Электрохимические процессы. Электролиз. Особенности строения металлов. Металлическая связь. Характерные физические и химические свойства металлов. Биология Электрический орган некоторых видов рыб. Первая помощь при электрошоке.	Химия Гидролиз сахарозы, крахмала и глюкозы.	Химия Гидролиз белков. Положение металлов в периодической системе Д.И. Менделеева, особенности электронного строения атомов. Электрохимические способы получения металлов.
Атом и атомное ядро	Дефект массы ядра, энергия связи ядра, энергетический выход ядерной реакции. Постулаты Бора. Закон радиоактивного распада	Химия Молекулы и атомы, знаки химических элементов, относительная атомная масса. Химические реакции. Закон Авогадро Периодический закон и периодическая система химических элементов. Состав атомных ядер. Изотопы. Строение атомов элементов подгрупп кислорода, азота, углерода, металлов. Тепловой эффект реакции. Биология Радиоизотопный метод измерения интервалов времени Экология Минеральные и энергетические ресурсы и использование их человеком. Рациональное использование и охрана недр. Использование новых источников энергии. Охрана окружающей среды при разработке полезных ископаемых.	Химия Строение электронных оболочек атомов элементов малых и больших периодов: s–, p–, d– электроны.

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

1.   Известно, что численность населения на земном шаре очень быстро увеличивается. Около 200 тыс. лет назад на Земле было приблизительно 1 млн. человек. Сейчас численность населения на планете уже превысила 5 млрд. человек; к 2000 г. она достигнет 6-7 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. С 1920 по 1960 г. городское население мира увеличилось втрое; предполагается, что к 2000 г. оно достигнет 5 млрд. человек.

2.   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.

3.   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.

4.   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.

5.   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.

Вследствие этого насущно необходимыми стали: всестороннее изучение влияния человеческой деятельности на природу, выяснение способов сохранения оптимального функционирования природных процессов в условиях НТП, глубокое и всеобъемлющее исследование взаимной зависимости изменений природной среды и развития промышленности, энергетики, разнообразных транспортных средств, роста интенсификации использования природных богатств, а также научно прогнозируемое преобразование природы и управление ею в интересах общества. Проблемы охраны окружающей среды, рационального природопользования и воспроизводства природных ресурсов требуют глубокого знания законов природы и умелого их использования человеком в интересах нынешних и будущих поколений.

Отражая многовековой опыт взаимодействия человека с окружающей средой, экологические знания прошли путь развития от эмпирического уровня до теоретического. Совершенствуясь в процессе общественной деятельности людей, они в свою очередь влияют на отношения общества к природе, определяя и регулируя эти отношения. При этом созидательной и преобразующей силой в творческом общении человека с природой выступает трудовая деятельность. Воздействие на естественную среду совершается людьми внутри конкретного общественного организма, поэтому оно всегда имеет характер общественного отношения, содержание которого определяется соответствующим социально-экономическим строем общества. Как объективная реальность, природа не может сама по себе быть капиталистической или социалистической, но использование людьми ее ресурсов и ее охрана осуществляются в рамках общественных отношений, отражающих социально-экономическую и классово-политическую структуру общества. Поэтому характер и сущность взаимодействия общества с природой определяются конкретной общественно-экономической формацией. Воспитание молодежи в духе бережного отношения к природе, экологическое образование учащихся должны стать неотъемлемыми компонентами учебного процесса.

Основные показатели экологической культуры таковы:

-   знание общих закономерностей развития природы и общества;

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

-   осознание социальной обусловленности взаимоотношений человека с природной средой;

-   отсутствие потребительского отношения к природе только как к источнику материальной выгоды;

-   умение предвидеть последствия влияния деятельности людей на биосферу Земли;

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

-   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

В нашей стране сложилась и эффективно развивается система государственных и общественных форм экологического образования и воспитания молодежи. Общеобразовательная средняя школа занимает в ней особое, главенствующее место, 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.

Экологическое образование и воспитание учащихся - сложный педагогический процесс. В конечном счете, он должен обеспечить понимание важности правильного поведения в природной среде, умение предвидеть и оценить последствия своей деятельности, осознание природы как национального общественного достояния, приумножать которое - долг каждого гражданина страны. Ведь экологические знания выступают в роли теоретической основы рационального поведения человека (и общества в целом) в природе и одного из важных аспектов научной картины мира. Поэтому под экологическим образованием и воспитанием следует понимать психолого-педагогический процесс, направленный на формирование у учащихся знаний о научных основах природопользования, убеждений в необходимости действовать в соответствии с ними, практических навыков и активной жизненной позиции в области охраны природы, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов. Экологическое образование и воспитание включает также формирование у человека сознания, отражающего различные стороны материального единства мира и взаимоотношений человека и природы, экологического стиля мышления, юридических, политических, нравственных и эстетических взглядов на окружающий мир и место в нем человека. Поэтому в содержание школьного образования должны быть включены следующие элементы: системы знаний о взаимодействии общества и природы, ценностной экологической ориентации, системы норм и правил отношения к природе, умений и навыков по ее изучению и охране. Чтобы обеспечить полноценное экологическое образование и воспитание учащихся, необходима «экологизация» всего учебно-воспитательного процесса в школе и прежде всего по предметам естественнонаучного цикла. Ведь в формировании экологического сознания важную роль играют идеи целостности природы, взаимосвязи и взаимообусловленности ее явлений и процессов, изменения и развития окружающей среды, наиболее полно выраженные в современном учении о биосфере (основоположником которого является В. И. Вернадский), а также в учении о географической оболочке как комплексе природных факторов, в условиях действия которых протекает многообразная деятельность человека. Знания об эволюции природы, законах развития ее многообразных и усложняющихся форм, о взаимодействиях и взаимообусловленности природных процессов составляют физическую, химическую и биологическую картины природы в их единстве. Раскрыть эту взаимосвязь и составить целостную картину природы необходимо при изучении всех естественнонаучных дисциплин, в том числе физики.

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