Экологическое воспитание направлено на формирование у школьников ответственного отношения к окружающей среде, воспитание личности, готовой к практической деятельности, пропаганде экологических идей, защите и улучшению окружающей среды.
Экологическое содержание предмета “физика” может реализоваться на уроках при изучении нового материала, повторении и обобщении, семинарах, конференциях. Использование учителем на уроках качественных и экспериментальных задач, проектного и исследовательского метода, проведение практических работ, ролевых игр и семинаров помогают обучающимся получить представление о том, какие экологические проблемы существуют, какие физические законы лежат в основе этих проблем и способах их решения.
Экологическое образование может осуществляться не только на уроках, но и во внеурочное время: на элективных курсах, дополнительных занятиях при подготовке к школьной и городской олимпиадам по физике, выполнении исследовательской работы к научно-практической конференции, проведении физической недели и физико-экологических экскурсий.
Содержание различных программ элективных курсов (“Атмосфера Земли и ее охрана”, “Изучение физических основ охраны природы”, “Энергетика и окружающая среда”, “Радиоактивность и ее роль в природе” и т.п.) позволяют привить любовь к природе, развить у обучающихся способность и умение наблюдать природные явления и процессы, анализировать факторы взаимодействия общества и природы, знакомить с методами эффективного и рационального использования природных ресурсов, приобрести практические навыки и умения, сформировать исследовательские навыки.
Проводимый элективный курс “Методы решения физических задач” для обучающихся 10-11 (физико-математических) классов позволяет использовать задачи межпредметного, технического содержания, условие которых обогащается экологическим содержанием. Школьники привлекаются к обсуждению обычных (типовых) задач, содержащие в условии экологические проблемы (рациональное использование природных ресурсов, экологизация сельского хозяйства и транспорта и т.п.).
Например:
- Сколько кубических метров светильного газа нужно сжечь, чтобы повысить температуру 150 литров воды от 10 до 95 градусов Цельсия? Коэффициент полезного действия нагревателя 25%.
- Длина взлетной полосы на аэродроме 675 метров. Каково ускорение самолета, если он, двигаясь по ней равноускоренно, взлетел через 15 секунд после старта? Каково перемещение самолета за десятую секунду?
Составив уравнение теплового баланса, проводится анализ полученной формулы для расчета объема газа. Отмечается, что если бы коэффициент полезного действия был в 2 раза больше, то для нагревания воды потребовалось бы в 2 раза меньше газа. При уменьшении затрат топлива уменьшается и вред для природы, связанный с выбросом в окружающую среду продуктов сгорания и с добычей топлива, следовательно необходимо увеличивать КПД тепловых установок и пользоваться эффективно сгорающим топливом, дающим меньше продуктов сгорания.
После решения задачи обращается внимание на то, что движение массивного самолета с ускорением 6 м/с2 требует, чтобы его двигатели развивали при взлете большую мощность, это предопределяет значительный расход горючего. Хотя авиация обладает преимуществами по сравнению с другими транспортными средствами, она не лишена их главного недостатка: загрязнение атмосферы. Так, в результате сжигания в самолетных двигателях бензина в воздух попадают более 200 химических соединений, часть из которых вредные. Среди них ангидрид сернистый, который, соединяясь с атмосферной влагой, образует серную и сернистые кислоты, выпадающие на землю вместе с осадками (“кислотные дожди”). Необходимо совершенствование авиационных двигателей, создание новых их конструкций, менее загрязняющих атмосферу. Кроме этого, самолеты издают интенсивный шум, особенно при взлете и посадке, что тоже является отрицательным экологическим фактором.
Решение экспериментальных задач с бытовым содержанием помогает составлению обучающимися задач с экологическим содержанием на основе отбора данных во время экскурсий.
- Маршрутный автобус расходует за день 50 кг бензина. Сколько кубометров газа в городе он выделяет? Плотность газа при температуре 0°С равна 0,002 кг/м3. Каковы способы защиты атмосферного воздуха от загрязнения выбросами автотранспорта?
- Для хранения нефть наливают в цилиндрический бак высотой 5 метров. До какого уровня можно налить нефть, чтобы при повышении температуры на 30?С она не выливалась из бака? Каковы возможные экологические последствия, если нефть выльется из бака? и т.п.
На занятиях элективного курса “Физические величины и их измерения” школьники 7-8 классов знакомятся с различными способами измерения основных параметров природной среды (температура, влажность воздуха, освещенность и т.п.), планируют проведение опыта и исследования, сравнивают физические параметры для различных объектов, явлений, процессов, протекающих в природе с их допустимыми нормами. Под руководством учителя проводят эксперименты (наблюдения), позволяющие подтвердить или опровергнуть различные гипотезы, которые выдвигают во время групповой работы. Полученные данные фиксируют в виде схем, таблиц, опорного конспекта, сравнивают с табличными данными, размещенными в справочниках, сети Интернет.
Например, для оценки температурного режима школьники измеряют температуру воздуха в разных точках классной комнаты, влажность воздуха и световой коэффициент естественного освещения - в учебных помещениях школы. По полученным данным делают вывод о санитарно-гигиеническом климате.
Удачно поставленный обучающимся эксперимент, проведенное исследование, подготовленный реферат заслушиваются на занятии-семинаре, научно-практической конференции. Для выступления на научно-практической конференции школьниками подготовлены работы “Атмосферное давление и здоровье человека”, “Причины негативного влияния школьного обучения на зрение обучающихся”, “Компьютер и его излучения”, “Оценка микроклимата в классных помещениях” и т.п.
В задания, предлагаемые обучающимся на школьных и городских олимпиадах, включается экологический материал, поэтому при анализе решения обращается внимание на вопросы экологии.
- Автомобильные газы, представляющие собой сложную смесь токсических компонентов, поступают в приземный слой воздуха. Вычислите молярную массу воздуха, если на долю угарного газа приходится 0,14, оксида серы – 0,16, кислорода – 0,24, азота – 0,46 массы воздуха.
- Известно, что ветроэнергетические установки – самые экологичные источники энергии. Определите, какое количество воды может нагреть от 0 до 50 градусов Цельсия ветродвигатель, колесо которого имеет радиус 6 метров за один час работы при скорости ветра 10м/с? Ветродвигатели вращает лопасти мешалки, с помощью которой механическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию воды. Коэффициент полезного действия установки 20%.
- Подсчитайте энергию, выделяющуюся во время гроз в течение года, если каждую секунду в атмосфере происходит 100 разрядов молний. Разность потенциалов между тучами и землей 109 В, сила тока в разряде 103 А. Сравните эту энергию с энергопотреблением человечества.
Физико-экологические экскурсии позволяют школьникам наблюдать явления, протекающие в естественных условиях, способствуют расширению и углублению их знаний, развитию наблюдательности, дают возможность проверить прочность полученных знаний, установить, умеют ли они использовать приобретенные знания для объяснения явлений природы. Во время экскурсии на территорию центральной котельной города обучающиеся выявляют экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха, в рентгенкабинете знакомятся с защитой от рентгеновского излучения, на берегу реки Зея – с влиянием и последствиями судоходства.
Во время проведения физической недели для обучающихся организуются беседы “Воздух вокруг нас”, “Космос и его охрана”, викторина “Как предсказать погоду”, конкурс самодельных приборов и т.п.
Экологическое образование обучающихся на внеурочных занятиях по предмету “физика” позволяет овладеть практическими умениями и навыками, сформировать познавательный интерес к физике и экологии, научиться отстаивать свою точку зрения и уважать мнение других, что является важным компонентом подготовки их к труду в современном производстве.