Планирование элективного курса «Физика, экология, жизнь» для 8 класса

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Прежде чем начинать формировать и развивать у школьников экологическую культуру и мышление, попробуем найти определение этих понятий. При запросе понятия «экологическое мышление» компьютер растерялся. Очевидно, это словосочетание сродни биологическому или физическому мышлению, что подразумевает скорее всего рассмотрение процессов с некоторой профессиональной точки зрения и предполагает владение некоторой понятийной теоретической базой.

Экология зародилась как часть биологической науки, однако сегодня большинство экологических проблем связано теснейшим образом с развитием естественных наук, в частности физики и химии. Содержание многих экологических процессов можно раскрывать с помощью физических понятий, а развитие самого процесса анализировать, используя физические законы. Таким образом, исследование экологических явлений и процессов должно сопровождать изучение физических явлений и законов. При анализе экологических явлений и соответствующего изучения физических понятий и законов формируется экологическое сознание индивида, которое определяет его поведение в отношении к среде обитания. Если такое поведение способствует сохранению среды обитания, то можно говорить, что у человека сформирован определенный уровень экологической культуры.

Я считаю, что развитие экологической культуры школьников в процессе обучения физике не соответствует современным требованиям общества, характеризуется недостаточным использованием потенциала физики для экологического образования.

Сегодня в новых ФГОС заявлены

1. метапредметные результаты освоения основной общеобразовательной программы - формирование и развитие экологического мышления, умение применять его в познавательной, социальной практике и профессиональной ориентации,

2. личностные результаты - формирование основ экологической культуры, соответствующей современному уровню экологического мышления, а так же развитие опыта экологически ориентированной рефлексивно-оценочной и практической деятельности в жизненных ситуациях.

Экологическая культура школьников будет успешно развиваться, если в процессе обучения физике используется учебно-методический комплекс, включающий задачи с экологическим содержанием, лабораторные исследования экологических явлений, дидактические игры с применением проектов, моделирующих экологическую ситуацию.

Формирование экологического мышления при обучении физики следует начинать как можно раньше, в идеале одновременно с изучением физики. Однако анализ многочисленных УМК по физике показал, что в учебниках физики практически отсутствуют элементы экологических знаний, а в комплексе задач, тестов и заданий очень мало задач с экологическим содержанием.

В своей педагогической практике я использую УМК Перышкина А.В., Гутник Е.М. Анализ содержания данного УМК показывает, что, несмотря на огромный экологический потенциал физики, используется он в незначительной степени, практически не рассматриваются современные приборы, задачи экологического содержания отсутствуют. Для исправления ситуации наилучшим образом подходит курс «Физика. Человек. Окружающая среда» Рыженкова А.П., заявленный как приложение к учебнику физики для 7,8 и 9 классов общеобразовательных учреждений. Эти книги являются замечательным пособием для учащихся и позволяют постепенно и системно развивать экологическое мышление учащихся.

Однако использование экологического материала на уроках физики носит обычно эпизодический, фрагментарный характер. Для создания у учащихся целостного представления о роли физики в предупреждении загрязнения окружающей среды желательно осуществлять это с помощью элективного курса.

В процессе изучения элективного курса будет обеспечено развитие экологического мышления, если:

- разработаны принципы отбора содержания физических знаний, лежащих в основе объяснения экологических процессов и явлений;

- на основании принципов отбора определено содержание учебного физико-экологического материала;

- создана и используется система заданий и задач, содержание которых направлено на моделирование экологических ситуаций;

- с помощью специальных приемов и форм обучения (лабораторные работы, диспуты, ролевые игры и др.) у школьников формируются устойчивые мотивы деятельности по решению экологических заданий и задач; формируются умения наблюдать экологические процессы, анализировать и решать экологические задачи в учебно-познавательной деятельности.

Критериями эффективности развития экологического мышления школьников в процессе изучения элективного курса являются:

• степень сформированности у них умений выделять в экологическом явлении его физическую сущность;

• уровень сформированности знаний (физические и экологические понятия, физические законы, физические теории экологических процессов и др.)

• умение использовать знания в практической деятельности по сохранению среды обитания;

• поведение учащихся при взаимодействии со средой обитания.

Программа элективного курса «Физика, экология и жизнь» предназначена для учащихся 8^х классов и рассчитана на 34 часа. Содержание курса согласовано с государственными стандартами общего среднего образования и программой по физике для 8 класса. Курс предполагает изучение и сравнительный анализ явлений живой природы, условий ее стабильного существования и развития. Иллюстрируется и доказывается общность и универсальность физических законов и возможность их применения для защиты жизни на Земле. Это дает возможность учащимся осознать место человека в окружающем мире. У них формируется общая система знаний о мире, отражающая взаимосвязь различных форм существования материи на основе межпредметных связей физики, биологии, географии, экологии, астрономии и медицины.

Основная цель элективного курса - формирование у учащихся представлений о единстве природы и наук о ней, общности законов живой и неживой природы, об экологических возможностях современной физической науки и необходимости бережного отношения к природе.

Задачи курса:

1. Формирование экологической культуры:

• расширить физико-экологические знания учащихся;

• сформировать у учащихся современные научные взгляды на экологические проблемы, понимание их значимости в условиях стремительного научно-технического прогресса;

• научить учащихся находить научно-обоснованные способы уменьшения вредного воздействия деятельности человека на природу;

• научить учащихся определять факторы, отрицательно влияющие на здоровье человека, организовывать свою жизнь с учетом сложившихся объективных экологических условий, устранять нежелательные факторы или снижать их воздействие;

• сформировать у учащихся бережное отношение к окружающей среде, готовность к пропаганде экологических идей, защите и изучению окружающей среды.

2. Углубление знаний и развитие способностей учащихся:

• углубление и расширение знаний о тепловых, электромагнитных и световых явлениях в природе, технике и жизни человека;

• приобретение учащимися коммуникативных и информационных умений, развитие у учащихся умения работать с различными источниками знаний, обсуждать поставленные проблемы на уроках-диалогах, отстаивать свою точку зрения, проявлять творчество и инициативу;

• развитие творческих способностей учащихся, формирование у них интереса к естественнонаучному познанию;

• научить учащихся применять знания физики для изучения и защиты природы.

Формы изучения экологического материала могут быть различны: сообщения учителя или самих учащихся; задачи с экологическим содержанием; учебные игры по обсуждению экологических проблем; научно-практические конференции.

Наиболее доступными формами являются сообщения и задачи. В методической, научно-популярной и периодической литературе можно найти много интересной информации, связанной с экологической ситуацией в стране. По наиболее интересным темам можно проводить научно-практические конференции. Это позволит всесторонне раскрыть пути улучшения взаимодействия техники с природой (освоение чистых источников энергии и производств, использование защитных сооружений, увеличение полезной отдачи техники) и на конкретном физическом материале показать способы их реализации.

Научно-практические конференции по экологической тематике часто носят интегративный характер, особенно если посвящены рассмотрению экологических катастроф. Это вызывает необходимость участия в их подготовке не только учителей физики, но и химии, биологии, географии. Физические и химические знания используются для объяснения сущности рассматриваемых явлений, географические - для понимания механизма его распространения в природе, биологические - влияния на живые организмы. Итогом конференции являются рекомендации по охране природы, разработанные на основе физических знаний.

Использование на таких мероприятиях краеведческого материала вызывает особый интерес у школьников, активизирует их работу.

Наиболее сложной формой использования экологического материала является учебная игра. Выносимые на ее рассмотрение экологические проблемы носят интегративный характер, предполагая знание школьниками не только физики, но и химии, биологии, географии.

Очень важно показать, что именно с помощью физических знаний можно решить ряд поставленных экологических проблем (фильтры для очистки воздуха и воды; электронные устройства впрыскивания топлива, обеспечивающие его полное сгорание; электротранспорт; противорадиационная защита и др.).

Содержание программы элективного курса

«Физика, экология, жизнь»

1. Введение.

Тепловые, электромагнитные и световые явления в природе и влияние на их протекание человека. Экологические аспекты физики. Экологические проблемы и охрана окружающей среды. Экологические факторы: абиотические, биотические, антропогенные.

Роль физики в изучении экологических факторов, в прогнозировании течения природных процессов, в совершенствовании существующих технологий и в создании новых, основанных на рациональном использовании природных ресурсов и бережном отношении к окружающей среде. Задачи и содержание элективного курса.

2. Теплота, тепловое равновесие, температура.

Тепло как субъективное ощущение. Температурные условия как необходимый фактор существования жизни. Влияние температуры окружающей среды на живую природу. Приспособление живых организмов к температурным условиям. Влияние живых организмов и человека на температуру земной атмосферы. Физика экстремальных температур.

3. Различные виды теплопередачи в природе и технике.

Факторы, определяющие устойчивость окружающей среды. Разнообразие климатических условий. Влияние солнечного излучения на климатические условия. Смена времен года, температурные колебания в течение суток. Свойства теплового излучения и особенности переноса энергии с помощью излучения.

Конвекция в атмосфере - ветры, бризы, ураганы. Конвекционные потоки в промышленных зонах. Рассеивание выбросов. Тяга. Особенности рассеивания при циклонах и антициклонах. Нарушение конвекции в случае атомной войны. Образование «гриба» при ядерном взрыве и влияние радиоактивных выбросов на экосистему земли. Парниковый эффект.

Теплоизоляционные материалы. Бережное отношение к энергоресурсам. Теплоснабжение дома. Зимовка животных. Теплоизоляция в жизни животного мира. Пчелиный улей с точки зрения теплотехники. Отопление и охлаждение жилых помещений. Экологические аспекты водяного отопления.

4. Тепловое загрязнение биосферы.

Тепловое загрязнение атмосферы. Тепловое загрязнение рек. Влияние человека на биосистему мирового океана. Загрязнение гидросферы топливными сбросами, сбросами очистных сооружений. Оценка влияния выхлопных газов на атмосферу. Загрязнение воздуха тяжелыми металлами. Прогнозирование тепловых процессов.

5. Источники энергии.

Солнце - как источник энергии и жизни на Земле. Геотермальные источники. Биологические источники. Искусственные источники энергия - история огня в жизни человека. Преобразование солнечной энергии в тепло. Виды топлива: органическое, минеральное, ядерное. Сравнение эффективности и экологической безопасности топлива. Использование различных видов топлива в автомобильной промышленности. Загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива. Масштабы современного потребления различных видов топлива и прогнозирование исчерпаемости запасов топлива.

6. Превращения энергии в тепловых процессах.

Применение механической энергии воды и ветра. Превращения внутренней энергии в тепловых и ядерных процессах, и в химических реакциях. Энергия света и преобразование энергии при фотосинтезе. Превращения энергии в живых организмах.

7. Загадки обычной воды

Превращение воды в природе. Особенности теплового расширения воды. Аномальное расширение ледяной воды при охлаждении и значение этого свойства для живых обитателей водоемов. Снег и лед. Ледники.

Испарение и кипение воды при различном атмосферном давлении. Испарение в жизни растений. Влияние человека на круговорот воды в природе. Леса как осмотический насос. Образование пресных айсбергов в соленой воде. Ограниченность запасов пресной воды.

Значение воды для жизни. Очистные сооружения. Проблемы очистки сточных вод.

8. Агрегатные превращения в природе и технике.

Металлургия. Закалка металлов и свойства литых изделий. Типы кристаллических решеток. Свойства кристаллов. Жидкие кристаллы.

Стекла и их свойства. Использование аморфных тел.

Применение процессов испарения кипения в природе и технике. Испарение как способ охлаждения у животных и человека. Кондиционеры и холодильники. Системы охлаждения на АЭС, в химической промышленности, на космических кораблях. Свойства насыщенных паров и зависимость температуры кипения от атмосферного давления. Выпадение росы, образование тумана и смога. Влажность воздуха и ее значение в жизни, сельском хозяйстве, технике. Приборы для измерения и контроля влажности.

9. Четвертое состояние вещества - плазма.

Свойства плазмы. Значение плазмы для жизни на земле. Современное применение плазмы. Плазма крови человека и животных - ее состав и свойства.

10. Тепловые машины.

Истрия развития паровой техники: причины, стимулы, итоги развития. Паровые машины - двигатель НТП. Тепловые машины для получения электроэнергии. Экологическая безопасность ТЭЦ, выбросы и загрязнения. Тепловые двигатели: ДВС, дизельные двигатели, реактивные и турбореактивные двигатели. КПД современных двигателей.

11. Электричество и жизнь.

Животное электричество. Опыты Гальвани и Вольта. Биопотенциалы. Воздействие электрических полей на живые организмы. Особенности воздействия низкочастотных электромагнитных полей на человека в быту и технике. Воздействие УФИ на молекулы живых организмов. Значение озонового слоя для сохранения жизни на земле. Разрушение озонового слоя и необходимость его сохранения.

12. Токи в природе и технике.

Атмосферное электричество. Распределение зарядов на земле. Виды молний. Природные электрические токи: нервные импульсы, электрические животные, грозовые разряды. Исследования и загадки шаровой молнии.

Источники тока. Гальванические элементы, их устройство, производство и утилизация. Механические источники электроэнергии. Генераторы постоянного и переменного тока. Источники тока в живых организмах.

Тепловое и химическое действия тока и их применение. Безопасность и экологические последствия промышленного использования электролиза.

Электрический ток в металлах, электролитах и полупроводниках. Полупроводниковые приборы. Сопротивление различных материалов. Применение проводников, диэлектриков и полупроводников в технике, науке и жизни. Электрические свойства человеческих органов. Техника безопасности при работе с электричеством.

Влияние электрических токов на живые организма: лечебные токи и поражение электрическим током.

13. Энергия электрического тока и ее использование.

Гидроэнергетика. Приливные электростанции. Гелиоэнергетика. Проблемы АЭС. Передача электроэнергии на большие расстояния. Потери электроэнергии. Экологическое влияние электрификации на живую природу. Электрические приборы. Расчет энергопотребления. Экономия электроэнергии как способ уменьшения воздействия человека на окружающую среду.

14. Магнетизм в природе и технике.

Магнитное поле земли и других планет. Магнитные поля Солнца и звезд. Магнитные поля живых организмов. Биополе. Антропогенные магнитные явления. Сверхпроводящие магниты.

15. Оптические явления в природе.

Естественные источники света: тепловые, люминесцентные. Солнце и звезды - естественные источники света. Отражение света Луной, Землей, облаками. Рассеянный свет.

Преломление света в атмосфере Земли. Миражи, гало, затмения. Солнечный закат. Полярное сияние. Живой свет морей и океанов. Полное внутреннее отражение. Радуга.

16. Значение света в жизни человека.

Устройство глаза человека и животных. Зрение насекомых и пресмыкающихся. Свойства глаза, острота зрения и адаптация. Инерция зрения. Зрительные иллюзии. Сумеречное зрение. Восприятие цвета.

Оптические приборы: от микроскопа до телескопа. Волоконная оптика. Искусственное освещение. Энергосберегающие лампы. Свет лазера.

Красота и симметрия. Видеоэкология. Агрессивные зрительные поля. Ухудшение зрительной экологии города.

Литература:

1. «Программы. Физика. Элективные курсы»/сост. В.А. Коровин. - М.:Дрофа, 2008

2. «Физика. 8-9 классы. Сборник программ элективных курсов»/сост. В.А. Попова. - Волгоград: Учитель,2007

3. «Физика и экология. 7-11 классы». Материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию/ сост. Г.А.Фадеева, В.А. Попова.- Волгоград: Учитель, 2003

4. «Физика. Человек. Окружающий мир. 8класс» А.П. Рыженков, М.: Просвещение, 1998

5. «Физика в природе» Л.В. Тарасов. - М.: Просвещение, 1988

6. Материалы интернет-сайта «Википедия»

Календарно-тематическое планирование элективного курса

«Физика, экология и жизнь»

8 класс

№

Тема урока

Дата

1

Вводный урок.

2

Теплота, тепловое равновесие, температура

3

Конвекция, теплопроводность и излучение в природе

4

Конвекция и теплопроводность в быту и технике

5

Тепловое загрязнение атмосферы и гидросферы

6

Источники энергии

7

Превращение энергии в тепловых процессах

8

Загадки обычной воды

9

Использование процессов плавления-отвердевания

10

Кристаллы и аморфные тела

11

Применение процессов испарения-конденсации

12

Значение влажности воздуха

13

Плазма, ее свойства, значение и применение

14

Паровые машины

15

Современные тепловые двигатели и их КПД

16

Экологические проблемы применения тепловых машин

17

Электрические заряды и живые организмы

18

Электрическое поле и живые организмы

19

Электрические токи в природе

20

Тепловое и химическое действия тока

21

Источники тока: от батарейки до термоядерного реактора

22

Сопротивление различных материалов

23

Применение проводников, полупроводников и диэлектриков

24

Влияние электрических токов на живые организмы

25

Экологические проблемы электрификации

26

Электрические приборы и способы экономии электроэнергии

27

Магнетизм в природе

28

Антропогенные магнитные явления

29

Источники света

30

Отражение и преломление света в природе

31

Загадочные и прекрасные оптические явления

32

Значение света и цвета в жизни человека

33

Оптические приборы - помощники в изучении природы

34

Видеоэкология