Департамент освіти і науки Київської обласної державної адміністрації
Комунальний навчальний заклад Київської обласної ради
«Київський обласний інститут післядипломної освіти педагогічних кадрів»
Формування екологічної компетентності учнів на уроках хімії.
Автор проекту: Гордієнко Віта Володимирівна
слухач курсів підвищення кваліфікації
вчителів хімії за дистанційною формою навчання,
вчитель хімії Академічного ліцею №2
Обухівської міської ради Київської області
Керівник: _____________________
Біла Церква
2020
План
Вступ……………………………………………………………………………….3
1. Компетентнісний підхід та умови становлення екологічної компетентності (ЕК)……………………………………………………………………………...5
2. Формування ЕК на уроках хімії……………………………………………….8
2.1. Формування ЕК на уроках хімії під час вивчення курсу «Неорганічна хімія»………………………………………………………………........8
2.2. Формування ЕК на уроках хімії під час вивчення курсу «Органічна хімія»…………………………………………………………………..20
3. Реалізація формування екологічних компетенцій (ЕК).……………………28
Висновки………………………………………………………………………....31
Список використаних джерел…………………………………………………..34
Вступ
Екологія - наука дуже проста, і в той же час - дуже складна. У сучасну епоху науково-технічної революції надзвичайну складність і важливість набули питання взаємодії природи і людини.
В наш час для однією з головних проблем є погіршення умов навколишнього середовища. Доводиться переглядати і зміст предмета, і методи його викладання.
Основні питання курсу повинні визначатися як важливість набуття знань для розвитку інтелекту учнів, так і потреба застосування цих знань в реальному житті людини і в його практичній діяльності. Отож, необхідний прогрес у справі хімічної освіти, так як без нього неможливо задовольнити потреби суспільства в широкому використанні досягнень хімічної науки і промисловості.
Хімія, як одна з фундаментальних галузей знань, в значній мірі визначає розвиток інших найважливіших напрямків науки і техніки. Відомо, що без хімії, хімічних процесів і хімічних продуктів не може існувати жодне виробництво, жодна галузь сучасної економіки і соціальної сфери.
Негативне ставлення до хімії призводить до непристосованості у цивілізованому сучасному житті, а також до екологічної безграмотності.
У більшості населення Землі відсутня правильне екологічне виховання та мислення. Екологічне мислення складається з комплексу якостей, які необхідно виховувати у дитини: естетичне сприйняття навколишнього, почуття прекрасного і міцні природно-наукові знання. Саме тому природничі науки - біологія, фізика, хімія - становлять особливу важливість.
Проблема полягає в тому, як подати екологічний матеріал щоб учням він був цікавий, і щоб не викликав «відторгнення».
Важливою умовою підвищення якості екологічної освіти і посилення його практичної спрямованості є наявність і різноманітне використання в освітньому процесі сучасної навчально-матеріальної бази.
Сучасна навчально-матеріальна база екологічної освіти передбачає оснащення кабінетів хімії, біології, екології необхідним обладнанням для проведення лабораторних і практичних робіт, створення в школах екологічних лабораторій, які дозволяють проводити учнівські дослідні роботи з вивчення стану навколишнього середовища, наявність портативного обладнання для проведення досліджень в польових умовах і т.д
Система екологічних знань повинна забезпечити перелом у свідомості людей, їх світогляді, відносин до природних багатств. Екологія стала знаменням сучасного етапу розвитку загальнолюдської культури. Тому метою екологічної освіти стає формування екологічної культури.
Розумне, тонке екологічне виховання та освіту нових поколінь - ось та сила, яка ще може заморозити і повернути назад заведені стрілки жахливого механізму, що загрожує знищенням нашої планети.
Екологізація предметів виявляється єдиною можливістю формування та розвитку в учнів екологічних компетенцій, екологічного стилю мислення, сучасного уявлення про місце екології в єдиній картині світу. Педагогічні дослідження і практика показують, що школярі, вивчаючи хімію, не вміють застосовувати отримані знання для вирішення екологічних задач, не орієнтуються в сучасних екологічних проблемах. Тому необхідні нові способи навчання, орієнтовані на екологізацію хімічної підготовки учнів.
1. Компетентнісний підхід та умови становлення екологічної компетентності (ЕК)
Одним із завдань сучасного загальної освіти є реалізація компетентнісного підходу і підготовка випускника школи, який володіє сукупністю ключових і предметних компетентностей
Компетентності - це ті нові якості і характеристики людини, які вона знаходить у результаті інтегральної по своїй суті освітньої діяльності, що сприяють застосуванню на практиці отриманих знань, умінь, ціннісних орієнтацій, сформованих мотивів діяльності і способів взаємодії з людьми.
Екологічна компетентність - цілісне особистісне уявлення, обумовлене ціннісними орієнтаціями людини, що з'являється в результаті її діяльності у навколишньому середовищі відповідно до природних закономірностей і соціально відповідальної поведінки, що сприяє самореалізації людини у всіх сферах буття без порушення рівноваги в системі «природа - суспільство».
Стосовно хімії предметна компетенція включає наступні знання, вміння і навички:
1. Поняття про хімію як невід'ємну складову єдиної природничо-наукової картини світу. Хімія - центральна наука про природу, яка тісно взаємодіє з іншими природничими науками.
2. Уявлення про те, що навколишній світ складається з речовин, які характеризуються певною структурою і здатні до взаємних перетворювань. Існує зв'язок між структурою, властивостями та застосуванням речовин.
3. Хімічне мислення, вміння аналізувати явища навколишнього світу в хімічних термінах, здатність говорити і думати на хімічній мові.
4. Розуміння ролі хімії в повсякденному житті і її прикладного значення в житті суспільства, а також у вирішенні глобальних проблем людства: продовольчій, енергетичній, екологічній, оборонній та ін.
5. Навички безпечного поводження з речовинами, матеріалами і хімічними процесами в повсякденному житті і практичній діяльності, а також уміння керувати хімічними процесами.
Правильно підібрані навчальні заняття, методи навчання та організація навчальної діяльності сприяють формуванню екологічної компетентності учнів. Включення до уроку хімії еколого-орієнтованих розрахункових завдань і лабораторних дослідів не тільки сприяє формуванню екологічної компетентності, але, в свою чергу, розвиває в учнів інтерес і до самої хімії, показує реальні можливості її практичного застосування в охороні навколишнього природного середовища.
Формування на уроках хімії екологічної компетентності, залучення учнів до пізнавальної діяльності, виховування в них інтересів до екологічних проблем і до предмету здійснюються через: експерименти, практичні і лабораторні роботи, цікаві досліди, вивчення додаткової літератури та проведення екскурсій.
Ефективне становлення ЕК особистості відбувається на основі сформованої екоцентричної свідомості, яка, на противагу антропоцентричній, пов’язана з суб’єктивним сприйняттям природи та ставленням до неї. Соціокультурний вимір виступає як такий, що інтегрує, об’єднує вітальні та ментальні характеристики екологічної компетентності, яка постає як міра та рівень екологічної культури в діяльності та стосунках людей.
Для становлення ЕК потрібні певні умови, які можна конкретизувати таким чином:
2. Формування ЕК на уроках хімії
Розглянемо детальніше під час яких тем слід звернути увагу на екологічні аспекти у ході вивчення хімії та деякі методи роботи та приклади завдань, що можна застосувати на уроках хімії, і які, в свою чергу, сприятимуть формуванню ЕК учнів на уроках хімії та підвищать зацікавленість учнів до проблем людства.
2.1. Формування ЕК на уроках хімії під час вивчення курсу «Неорганічна хімія»
При вивченні у 7 класі розділу «Початкові хімічні поняття», учні отримують початкові уявлення про хімічний елемент і пов'язані з ними поняття, дізнаються про корисні та згубні властивості елементів та їх сполук. Можливим є подання завдань на знаходження інформації, створення повідомлень щодо несприятливої екологічної ситуації в місті та країні, формулювання свого ставлення до цієї проблеми, знаходження шляхів вирішення проблеми. Наприклад, при розгляді теми «Хімічні елементи», варто звернути увагу на вплив сполук Карбону на організм людини: на отруйну дію чадного газу, а також на здатність Карбону поглинати отруйні речовини (на прикладі білого та чорного вугілля).
Крім теоретичних знань учні набувають практичні вміння з проведення хімічного експерименту. Прикладом останнього є отримання знань щодо очищення речовин та методів розділення сумішей. Під час уроків стає можливим ознайомлення учнів з рядом таких понять як: «чисті речовини», «забруднювачі», «джерела забруднень», «сучасні способи очищення речовин у побуті та в промисловості», «фільтри».
Доцільно використовувати ужиткові експерименти щодо розділення сумішей під час вивчення теми «Чисті речовини та суміші». Наприклад, розділити суміш кухонної солі, піску та дерев’яних стружок; кухонної солі кульок пінопласту чи поліетилену та шматочків металічного дроту. Під час оформлення роботи учні спрямовують висновки проведеного досліду на вирішення природоохоронних проблем.
Під час вивчення фізичних і хімічних явищ доцільно згадати про такий напрямок, як зелена хімія, яка концентрується на вирішенні промислових задач, а тому має відношення до вибору хімічних процесів, що будуть використовуватися в хімічній технології. Головне завдання екологічної хімії нарівні зі зменшенням шкідливості хімічних процесів, ще й збільшення ефективності кожного з хіміко-технологічних процесів. Зелена хімія є окремою наукою, відміною від хімії довкілля, яка займається хімічними явищами в довкіллі.
Розглядаючи розділ «Кисень», важливо підвести учнів до розуміння цінності людського життя та збереження природнього середовища як основного джерела здоров’я та життя людини вцілому, навчити учнів визначати масштаби забруднення повітря і передбачати можливі наслідки цього процесу для природи і людини. Додатковим завданням може бути розробка плакату, презентації або відео щодо охорони природи, збереження зелених насаджень, захисту атмосфери від забруднення, тощо. При вивченні теми, також вводяться поняття «парниковий ефект», «озоновий шар»: повідомляється про причини їх виникнення; про роль вуглекислого газу та його вплив на значне потепління клімату; про роль озонового шару та небезпеку, яку несуть з собою створені у атмосфері озонові «дірки»; про шляхи подолання даних екологічних проблем. Доцільним є запропонувати учням виконати ужитковий експеримент: добування кисню в домашніх умовах з гідроген пероксиду, використовуючи перекис водню та шматочку свіжої картоплі.
Розділ «Вода» несе з собою крім хімічних понять велику кількість інформації щодо екологічної ситуації як в країні, так і в світі вцілому, а також про можливості хімічної науки у пошуках шляхів її вирішення. Протягом теми варто інформувати учнів про відсутність достатніх запасів водних ресурсів для забезпечення потреб населення в чистій питній воді, забруднення водойм, про джерела забруднення, методи очищення і знезараження поверхневих вод, які використовуються для водопостачання та інших цілей, про проблему кислотних опадів та використання небезпечних речовин (аерозольні викиди підприємств: оксиди Нітрогену та Сульфуру; пестициди, гербіциди тощо), які при взаємодії з атмосферними опадами забруднюють ґрунти та підземні води.
Важливим є визначення під час практичної діяльності якості домашньої питної води та оговорити можливі наслідки вживання неякісної. В лабораторних умовах учні можуть визначити органолептичні якості зразків питної води, дослідити жорсткість води, її рН.
Основним завданням є не лише ознайомлення учнів з екологічними проблемами та хімічними реакціями, які їх супроводжують, а й поглибити за можливості курс хімічними методами вирішення екологічних проблем, що розглядаються. Це стає можливим за вдяки проектній діяльності. Розробка довготривалого проекту розширює можливості дітей та вчителя у вирішенні цих питань.
Під час розгляду теми : «Виявлення лугів і розчинів» у нагоді також стануть ужиткові експерименти. Під час їх проведення розкриваються питання щодо впливу кислотних та лужних розчинів на організм людини, ґрунти, рослинний та тваринний світ, тощо. Використання ужиткових експериментів підвищує рівень зацікавленості учнів до вивчення хімічної та екологічної наук.
Наприклад, запропонувати визначити кисле чи лужне середовище мають розчини, якими учні користуються кожного дня: миючі та чистячі засоби, креми, продукти харчування, тощо. Створивши рослинний індикатор в домашніх умовах, учні можуть визначити, який вплив на шкіру має гель для душу, шампунь чи мило тощо. Найпростішими речовинами для створення індикаторів є капуста червонокачанна, буряк червоний, фіолетова цибуля, чай чорний. Використовуючи індикатори можна визначити середовище засобу, що використовується або продукту харчування, тим самим убезпечити себе та навколишнє природнє середовище.
Під час вивчення всього курсу, учні 7 класу також вчаться розв’язувати хімічні задачі.
Прикладом задач з екологічним змістом можуть бути:
- Задача 1. Без їжі людина може прожити 1 місяць, без води - 5 днів. А без кисню? Щоб дізнатися, скільки хвилин людина може прожити без кисню, потрібно знайти 6% від числа 50.
- Задача 2. В природі постійно відбувається колообіг біогенних елементів та їх речовин: Карбону, водню (Гідрогену), кисню (Оксигену), Фосфору, азоту (Нітрогену) та ін. Людина в процесі своєї діяльності втручається в колообіг речовин, використовуючи мінеральну сировину для своїх потреб. Визначте, яка маса Карбону повинна перетворитися в CO2, щоб отримати 1 кг мінеральної газованої води з концентрацією вуглекислого газу в ній - 2%.
- Задача 3. Порошок «Регідрон» використовують при зневодненні організму. Одна доза порошку містить 3,5 г хлориду натрію, 2,5 г хлориду калію, 2,9г цитрату натрію і 10г глюкози. Перед вживанням дозу розчиняють в 1 л води. Визначте масові частки всіх компонентів порошку в отриманому розчині.
- Задача 4. Першим кровозамінником, яким скористалися хірурги ще в 1960-х рр., Був 0,85% водний розчин хлориду натрію. Обчисліть масу хлориду натрію, необхідного для отримання 600 г розчину, масова частка солі в якому 0,85%.
- Задача 5. Протягом доби людина вдихає близько 25 кг повітря. Підчас роботи двигуна внутрішнього згоряння автомобіля витрачається 1 825 кг кисню на 100 км шляху. Скільки часу могла б дихати людина цим повітрям?
У 8 класі учні починають вивчати розділ « Періодичний закон і періодична система хімічних елементів», де поглиблюються вже набуті поверхневі знання щодо хімічних елементів та властивостей простих речовин. Варто знову нагадати про властивості Оксигену, Карбону, Сульфуру, інших елементів та їх сполук у формуванні екологічних проблем, пов’язаних з кислотними дощами та парниковим ефектом. Використовуючи такий спосіб формування ЕК як екологічна гра, є можливим пробудити цікавість та систематизувати набуті знання учнів. Наприклад, під час використання всім відомої гри - «Морський бій». Вона проводиться аналогічно до оригіналу, але свої «кораблі» учні розставляють на аркуші з таблицею Менделєєва. Під час влучання в певний сектор таблиці учні згадують всі факти, які їм відомі щодо даного елемента та його сполук, в тому числі і екологічні аспекти, які стосуються цих елементів. Звертається увага на радіоактивні елементи (137Цезій та 90Стронцій тощо) та руйнівну силу цих зовсім не «мирних» атомів прикладом може бути аварія на Чорнобильській АЕС.
Під час вивчення теми «Основні класи неорганічних речовин» учні знайомляться з оксидами, кислотами, основами, солями. Знання властивостей яких дуже важливі для подальшого екологічного виховання учнів. Слід звертати особливу увагу учнів на правила користування препаратами побутової хімії, адже можливі отруєння та опіки шкіряних та слизових оболонок, у тому числі з летальним результатом. Особливу увагу потрібно звернути на хімічні речовини, з якими учні можуть зіткнутися у повсякденному житті.
Вивчаючи цей розділ увага учнів повинна бути спрямована на те, що більшість хімічних речовин, якими вони користуються у побуті можуть бути отруйними в разі не відповідного дозування та використання. Не правильна утилізація хімічних речовин призводить до забруднення навколишнього середовища.
Вивчаючи оксиди та їх властивості, дуже важливо звернути увагу учнів на оксиди-забруднювачі (оксиди Карбону, Нітрогену, Сульфуру) та їх вплив на оточуюче середовище, а також ще раз повторити вже набуті знання про руйнування озонового шару, утворення парникового ефекту та пригадати в який спосіб можна захистити атмосферу від шкідливих оксидів.
Вивчаючи кислоти, звертається увага на небезпеку для організму сульфатної, нітратної, хлоридної кислот, пояснюються правила техніки безпеки під час роботи з ними та надання першої допомоги в разі потрапляння кислот на шкіру або в очі. Також знову нагадується учням, якої шкоди навколишньому світу завдає потрапляння кислот у ґрунти та водойми та атмосферу і поява кислотних дощів: отруєння та знищення флори та фауни, підвищення захворювань у людей. Під час вивчення теми підкреслюється важливий етап — нейтралізація кислот і лугів під час проведення дослідів.
Наприклад, процес взаємодії купрум (ІІ) оксиду з розчином сульфатної кислоти. При цьому отримується розчин купрум(ІІ) сульфату, який можна використати і для наступних дослідів. Для ужиткового експерименту є можливим запропонувати досліди з харчовою содою та оцтом, апельсиновим та яблучним соками, лимонною кислотою, миючим засобом за для визначення умов нейтралізації кислих розчинів.
Вивчаючи солі, поглиблюються поверхневі знання учнів щодо потрапляння і постійний обмін хімічних речовин нашої планети в шарах біосфери. Шкідливі речовини потрапляють до ґрунту, далі - у підземні води, харчові продукти й атмосферне повітря і врешті - надходять до організму людини.
Наприклад, навіть вживання надмірної кількості звичайної кухонної солі призводить до порушення роботи організму, також натрій хлорид засолює ґрунти й робить їх непридатними для землеробства.
Під забруднювачами ґрунту слід розуміти всі хімічні та біологічні відходи, пестициди та гербіциди, організми (бактерії, віруси) та продукти їх життєдіяльності, які трапляються у неналежному місці.
Під час вивчення теми, доцільно провести «Екологічну експертизу» - гру, в якій учасники мають визначити характер підприємства, потоки шкідливих викидів, які воно викидає в атмосферу, водойми чи ґрунт і представити план екологічно безпечного виробництва.
Також, у курсі 8 класу є можливим широко використовувати розв’язання задач з екологічною тематикою.
Задача 1. При згорянні в карбюраторі автомобіля 1кг пального в повітря викидається до 800 г оксиду карбону (II). Обчисліть масу і об'єм (н. у.) оксиду карбону (II), що утворюється при згорянні 100 кг пального.
Задача 2. При спалюванні 2 т одного з компонентів миколаївської руди - сульфіду цинку, що містить 3% негорючих домішок, утворився забруднювач атмосфери міста сірчистий газ. Визначте обсяг газу, що утворився і запропонуйте ефективні способи знешкодження оксиду Сульфуру (IV).
Задача 3.Сульфур (ІV) оксид — дуже шкідливий і є причиною утворення кислотних дощів. Обчисліть масу сульфатної кислоти, що утвориться, якщо сумарні викиди SO2 становлять 152 млн. т. на рік.
Задача 4. Деякі види риб дуже чутливі до чистоти води. Якщо в 1 л мінеральної води міститься всього 3·10-6 моль сірчаної кислоти (яка може потрапляти в річки з промисловими стоками або за рахунок кислотних дощів), то мальки цих риб гинуть. Обчисліть масу сірчаної кислоти в 1 л води, яка являє собою смертельну дозу для малюків.
Задача 5. При виробництві сірки автоклавним методом виділяється близько 3 кг сірководню на кожну тонну одержуваної сірки. Сірководень - надзвичайно отруйний газ, що викликає запаморочення, нудоту і блювоту, а при вдиханні у великій кількості - вражає м'язи серця, при цьому можливі судоми, аж до летального випадку. Який обсяг сірководню (при н. у.) необхідно поглинути в системах газоочищення під час отримання 200 т сірки на хімзаводі?
Під час вивчення останніх розділів з курсу неорганічної хімії 9 учні вже мають серйозний запас знань з екологічної грамотності та культури, тому важливим питанням є спрямування цих знань на усвідомлення відповідальності за долю навколишнього середовища, зокрема – природи. Під час вивчення тем «Вода. Розчини» та «Хімічні реакції», учні поглиблюють знання, набуті у 7-8 класах щодо проблем чистої води, її знезараження та очищення, кислотності і засоленості природнього середовища, вплив солей, кислот та лугів на здоров’я людей та природу. Під час вивчення будови молекул та водневого зв'язку, доцільно згадати про роль гідратації у функціонуванні клітин та тканин.
Під час практичної діяльності поглиблюють знання з дослідження якості питної води. В лабораторних умовах учні можуть вже не лише визначити органолептичні якості зразків питної води, дослідити жорсткість води, її рН, а й визначити вміст іонів Феруму (Fe3+ та Fe3+), хлору (Cl-), вміст сульфат-йонів (SO42-).
Доцільним є проведення ужиткових експериментів, оформлених учнями у вигляді презентацій або відео-робіт, що підвищує їх мотивацію. Наприклад, вирощення кристалу або кристалів з насиченого розчину кухонної солі чи мідного купоросу, приготування розсолу для огірків (15%-й), приготування кислого розчину для поливу хвойних рослин (2%-й розчин оцту), визначення рН продуктів харчування та щоденного користування, дослідити вміст карбонатів у харчовій соді, шкаралупі яйця, зубній пасті за допомогою оцту чи лимонного соку тощо.
Також звертається увага на створення проектів. Адже, маючи досить об’ємний запас знань, учні здатні розкрити та дослідити досить багато актуальних тем екологічного спрямування, які вирішуються завдяки хімічній грамотності.
І, звичайно ж, - розв’язування задач.
Задача 1. Найпростішим способом видалення ртуті, що пролилася є обробка забрудненого місця йодною настоянкою. Яку масу розчину йоду, що містить 5% йоду, потрібно використовувати для знищення 10 г ртуті?
Задача 2. Зберігання нітрату амонію (добриво для с/г робіт) на відкритому майданчику, призвело до аварії. Під час зливи 10 т NH4NO3 розчинилось у дощовій воді і було змите в найближче водоймище. Чи житиме риба в цій водоймі ємністю 5000 м3, якщо токсична масова частка нітрату амонію у воді дорівнює 0,08%?
Задача 3. Щоб приготувати бордоську суміш (препарат проти грибкового захворювання рослин), використовують мідний купорос CuSO4•5Н2О. Визначте масу мідного купоросу CuSO4•5Н2О, і води, які необхідні для приготування 128 г розчину з масовою часткою купрум (ІІ) сульфат 20 %.
Задача 4. Для нейтралізації стічних вод використовують вапнякове молоко (водний розчин Ca(OH)2. Яка маса вапняного молока, що містить 10% гідроксиду кальцію, необхідна для нейтралізації 400 кг стічних вод, що містять 0,2% хлороводню?
Задача 5. 3. Захисну функцію нашої планети виконує озоновий шар. Він може бути нестійким і в результаті фотохімічного розкладу розкладається на атомарний і молекулярний кисень. Обчисліть масу кисню, що утворюється в результаті розкладу 3200 кг озону.
Для більшої зацікавленості, учням на цьому етапі знань також можна запропонувати створити задачі самостійно, торкаючись проблем екологічного характеру, які їх цікавлять. Та включити їх до змісту уроку, наприклад, у вигляді гри «Ти мені, а я тобі».
Далі курс «Неорганічної хімії» поновлюється лише у 11 класі. Основою цього курсу є розділ «Неметали та їх сполуки». Також до нової програми вже включений окремий розділ «Хімія і прогрес людства», що говорить про усвідомлення важливості впровадження ЕК на уроках хімії.
Під час курсу 11 класу основними питаннями, які повинні містити екологічне спрямування є такі як:
Під час поглиблення знань з курсу «Неорганічна хімія» є можливим застосовувати різні методи для формування ЕК на уроках, але особливу увагу слід приділити практичній діяльності.
Наприклад, запропонувати демонстраційний досвід: ложечку з палаючої сіркою вносять в порожню колбу, швидко виймають, додають 10-15 мл дистильованої води і перемішують вміст; далі перевіряють рН – середовище, яке, за результатами, є кислим. Рідину з колби додають у пробірку, в якій міститься шкірка яблука. В результаті, через деякий час, шкірка знебарвиться. Кілька мл рідини з колби також додаємо у пробірки з шматочками мармуру і магнію - спостерігається виділення бульбашок газу та руйнування мінералів. В ході роботи робиться висновок про формування кислотних дощів в атмосфері і їх негативний вплив на живі організми і пам'ятники архітектури.
Учні зазвичай не дуже полюбляють механічне заучування. Тому на уроках при вивченні конкретних тем, використовуючи методи проблемного навчання, розвиваючи творчість і самостійність в пошуку знань, варто наголосити про вплив науково - технічного прогресу на навколишній світ, визначити проблему екології, зацікавити, але не даючи конкретного пояснення виниклої проблеми, надаючи можливість учневі самому знайти відповіді на поставлені питання.
Наприклад: Чи впливає робота Трипільської ТЕС на стан навколишнього середовища нашого району?
Отож, для формування екологічного мислення на уроках хімії необхідно вирішувати завдання, вправи, тести з екологічним змістом. Вправи, які містяться у підручниках, не дозволяють зробити це, бо вони в переважно абстраговані від повсякденного життя людини і екологічних проблем суспільства, тому варто скористатись додатковою літературою.
Задача 1. Запропонуйте методи зібрання пролитої ртуті (за допомогою мідного дроту, алюмінієвої фольги, клейкої стрічки, аркуша паперу). Які способи утилізації можна використати? Обрахуйте, яка кількість нітратної кислоти необхідна для знищення 20 г ртуті, що була зібрана після розбиття градусника?
Задача 2. В результаті згоряння нітрогеновмісних речовин утворилося 448 л (н. у.) оксиду Нітрогену (IV). Визначте масу нітратної кислоти, яка може вийти і випасти у вигляді кислотного дощу, якщо її вихід становить 70% від теоретично можливого.
Задача 3. Накопичення вуглекислого газу в атмосфері стає небезпечним забрудненням - призводить до парникового ефекту. Спалювання поліетилену під час відпочинку на природі є одним із чинників такого забруднення. Обрахуйте який обсяг CO2 потрапить в атмосферу при спалюванні 10 шт. використаних пакетів? (маса 1 пакету близько 1 г)
Задача 4. Відомо, що хлор, застосовують для дезінфекції питної води. Його отримують електролізом розплаву хлориду натрію. Крім газоподібного хлору при електролізі хлориду натрію утворюється рідкий металевий натрій. Обрахуйте, скільки грамів хлориду натрію необхідно для отримання 710 г газоподібного хлору? Який обсяг буде займати цю кількість газу при н. у.?
В рамках неорганічної хімії доцільно звернути увагу не лише на антропогенні деформації природних циклів хімічних речовин, але й на пошук рішень соціально-екологічних проблем: енергетичної, сировинної та ін. Наприклад, на перспективи водневої енергетики; роль кисню та озону в забезпеченні життя на Землі; метали в біосфері і організмі людини тощо.
Отож, в 11 класі особливо потрібно звернути увагу учнів щодо усвідомлення масштабів катастроф, які виникли через недбале ставлення до хімічної науки. Пояснити та закріпити знання, які стосуються шляхів вирішення таких проблем на побутовому рівні та сформувати вірне уявлення про подолання екологічної кризи вцілому, адже при недбалому та безвідповідальному ставленні може зникнути все живе на Землі.
2.2. Формування ЕК на уроках хімії під час вивчення курсу «Органічна хімія»
Величезну роль в екологічних відносинах відіграють процеси, які пов'язані з органічною хімією. Органічні сполуки становлять основу тієї частини біосфери, яку В.І. Вернадський називав «Жива речовина». Життя людей як біологічних особистостей обумовлена складними перетвореннями органічних речовин в організмі людини, та обміну речовин з навколишнім середовищем. Основна увага зосереджується на тих явищах, які викликають серйозну стурбованість за стан довкілля. До таких явищ можна віднести глобальне потепління клімату, визначення озонового шару, накопичення в ґрунті пестицидів, забруднення великих територій високомолекулярними сполуками, виснаження природних ресурсів планети. Значення хімії у вирішенні екологічних проблем надзвичайно велике: вдосконалення апаратури, яка запобігає забрудненню повітря та води, розробка нових процесів одержання речовин, яка передбачає зменшення відходів, створення екологічно безпечних видів палива, засобів захисту рослин, опріснення води, вирішення проблем, пов’язаних з радіоактивними відходами. Виживання людства сьогодні неможливе без широкого використання органічних речей у побуті, в медицині, промисловості, сільському господарстві тощо.
Курс органічної хімії досить складний для сприйняття і засвоєння. Учні часто втрачають до нього інтерес вже після першої теми. Однак важко переоцінити світоглядне значення вивчення органічних речовин, з яких складається весь природний світ Землі і кожен з нас.
Формування ЕК учнів під час вивчення курсу органічної хімії не лише допоможе ввести учня в цей світ «зсередини» і розкрити особливості і властивості біомолекул, але і розглянути проблеми, що стосуються живих організмів, окремих екосистем і біосфери в цілому.
При вивченні курсу «Органічна хімія» плануються уроки, що мають на меті показати згубний вплив органічних речовин на живі організми. Наприклад, в ході вивчення у 9 та 10 класах теми «Вуглеводні», відбувається знайомство з не лише з представниками ряду насичених та ненасичених вуглеводнів, але й з поліетиленом та високомолекулярними сполуками, нафтою та нафтопродуктами. Необхідно розглянути не лише їх позитивну роль в житті людини, а й негативний вплив як забруднювачів. Утилізація каучуків, металопластиків та високомолекулярних сполук часто відбувається без дотримання вимог, тому слід розглянути з учнями безпечні хімічні способи утилізації та застосування потрібних фільтрів для підприємств, які цим займаються. Учні, в ході дослідницької роботи: «Вплив вуглеводневої сировини та високомолекулярних сполук на довкілля», самостійно приходять до висновку про згубний вплив їх на живі організми та досліджують методи раціонального використання сировини.
Під час вивчення цієї теми важливо, щоб учні взяли активну участь в обговоренні питань раціонального використання природних ресурсів, удосконалення технологічного потенціалу, розвитку безвідходного виробництва. Важливо згадати і про деякі види біопалива, яке вважається більш екологічним, оскільки знижує кількість вуглекислого газу, що викидається в атмосферу, але деякі види біологічного палива, насамперед - біоетанол, одержаний на основі кукурудзи, створює ще більше проблем зі здоров’ям, ніж бензин і дизельне паливо. Також сліз звернути увагу на екологічні аспекти використання газоподібного палива у промисловості й побуті.
Також, у учнів цікавість може викликати інформація про закономірності, які відображають взаємозв'язки в системі «будова-властивості» гомологічного ряду вуглеводнів, на прикладі прояву речовиною токсичності:
1. У гомологічному ряді сила наркотичної дії і токсичність речовин зростають зі збільшенням числа атомів Карбону в молекулі.
2. Розгалуження вуглецевих ланцюгів послаблює наркотичну і токсичну дію; навпаки, при замиканні ланцюга токсичність речовин зростає.
3. Наявність кратних зв'язків збільшує хімічну активність органічних сполук, що в свою чергу не лише обумовлює посилення наркотичного і токсичного ефектів, але і може змінити характер впливу речовини.
4. Вплив токсичної речовини залежить від його концентрації, що часто обумовлено такими показниками, як летючість (залежить від температури кипіння) і розчинність (речовина потрапляє в організм в розчиненому стані або безпосередньо розчиняється в рідинах організму).
Знання перерахованих закономірностей допоможе учням краще аналізувати структуру органічних сполук та прогнозувати їх вплив на живі об'єкти природи.
Під час викладання органічної хімії варто звернути увагу на парникові властивості метану, що викликають потепління клімату. Істотну увагу приділяємо стійких органічних забруднювачів - продуктам промислового виробництва - хлорорганічні речовини, такі, як дихлоретан, трихлоретан, ДДТ (дихлордифенілтрихлоретан), тетрахлоретан, дифлуордихлорметан (фреон), гексахлоран. Особливу увагу слід приділити діоксинам, що входять до складу "брудної дюжини" - групи небезпечних хімічних речовин, відомих як стійкі органічні забруднювачі. Деякі з цих речовин використовувалися для створення пестицидів, але були заборонені спеціальною Світовою конвенцією ще в 1966 році, хоча в сховищах ще залишилися великі запаси цієї сировини, які становлять велику небезпеку і повинні бути відповідно утилізовані.
Одночасно слід розглядати і шляхи забруднення зазначеними сполуками харчових продуктів і допустимий їх вміст у цих продуктах. Адже, потрапивши з їжею до організму людини, вони довгий час зберігаються в ньому завдяки своїй хімічній стійкості і здатності поглинатися жировими тканинами, в яких відкладаються.
ЕК можна формувати під час проведення рольових уроків. Наприклад, такого як урок-суд, під час якого учні діляться на суддів та захисників певних вуглеводневих речовин. Такий урок сприятиме цілісному уявленню про користь та шкоду органічної сполуки, про яку вестиметься мова.
Під час вивчення тими «Спирти» важливо розглянути не лише їх промислову цінність, а й їх згубну дію на організм людини, особливу увагу приділити отруйним властивостям метанолу, потрапляння 30 мл якого до організму, призводить до летального випадку. Особливо велику небезпеку для оточуючого середовища являє фенол. Це досить сильна розчинна отруйна речовина, яка загрожує всьому живому: людям, тваринам, рослинам. Важливо також згадати про токсикоманію як вид наркотичної залежності та її руйнівний вплив на здоров’я людини.
Варто зазначити, що перші члени більшості гомологічних рядів, які можна вважати похідними метану, мають більш сильну токсичну дію, ніж наступні. Добре відомо що для людини метанол, мурашиний альдегід і мурашина кислота ( CH3OH, CHOH, HCOOH), значно токсичніші ніж етанол,
оцтовий альдегід, оцтова кислота (CH3CH2OH, CH3OH, CH3COOH). Перші викликають смерть а етанол, оцтова кислота є продукти вжитку. А також, що сила токсичної дії в гомологічних рядах зростає лише до певного члена ряду, а потім різко падає.
Під час вивчення тем щодо властивостей альдегідів і карбонових кислот варто приділити увагу продуктам хімічної промисловості, адже вони є основними джерелами забруднення оточуючого середовища, таких як фенолформальдегідні смоли. Під час вивчення карбонових кислот знову звертається увага на небезпеку пестицидів та гербіцидів на їх основі, оскільки під час обробки більше ніж 50% вноситься в ґрунт та підземні води. Небезпека пестицидів насамперед полягає в тому, що вони займають друге місце серед речовин, які спричинюють мутації — різні спадкові зміни організму. Слід зауважити, що щоденно відбувається отруєння живих організмів від автокосметики та різних розчинників.
Під час вивчення тем «Жири», «Білки», «Вуглеводи» варто обговорити проблему екологічної чистоти продуктів харчування, розглянути питання забруднення довкілля відходами біотехнологічної промисловості та як результат - вплив на зниження імунітету людини, розвиток алергійних, онкологічних та інших захворювань. Є доцільним провести дослідження щодо продуктів харчування, розглянувши натуральну їжу, синтетичні замінники, біодобавки. Під час вивчення цих тем є можливим розглянути та обсудити як теоретичні матеріали, так і провести ужиткові експерименти, та зробити висновки щодо їх впливу.
Наприклад, виявлення домішок крохмалю у сирних продуктах харчування, які знецінюють корисні властивості продукту; порівняння розчинності вуглеводів, виявлення жиру у плодах та значення цих властивостей для нормального функціонування організму, гідроліз жирів, денатурація білків, виявлення глюкози тощо, створення в домашніх умовах напою «Кока-Кола».
Під час проектної діяльності з метою формування ЕК, варто приділити увагу синтетичним миючим засобам (СМЗ), дію ПАР на живі організми та довкілля, наслідки забруднення ПАР. Вивчити питання щодо захисту природи від забруднення СМЗ, провести домашні експерименти впливу СМЗ на ріст рослин.
Під час вивчення властивостей амінів та амінокислот важливо приділити увагу охороні навколишнього середовища від промислових відходів, що містять анілін. Варто ознайомити учнів з гетероциклічними сполуками такими як бактерициди, фунгіциди, гербіциди, регуляторів росту рослин та барвники, їхньою токсичною дією та здатність триазинів заміщати піримідинові основи в клітинах і, отже, в якійсь мірі змінювати структуру нуклеїнових кислот, викликаючи отруєння всіх живих організмів.
При вивченні теми «Синтетичні високомолекулярні речовини і полімерні матеріали» варто зупинити увагу учнів на дві серйозні проблеми з приводу яких необхідно розглядати питання технічного прогресу у зв’язку зі значним розширенням галузей застосування полімерних матеріалів і питанням захисту навколишнього середовища. Першою з них є те, що об’єми виробництва високомолекулярних сполук у всьому світі величезні, а вироби з них, які виводяться з експлуатації, викидаються і являють собою загрозу для довкілля. Другою – те, що сьогодні спеціально синтезують і виробляють полімери, які не мають заміни при вирішенні екологічних проблем.
Саме тому варто розглянути ці питання ширше у вигляді проектних робіт що до того, які ж підходи використовують у сучасній хімії для боротьби із забрудненням природи, пов’язаним з виробництвом полімерів? В ході досліджень привести учнів до висновку, що перспективнішим способом зниження забруднення навколишнього середовища полімерами є вторинна переробка полімерів і виробів з них, які відслужили свій термін.
З метою формування ЕК та отримання учнями навичок здорової поведінки, доцільно ознайомлювати учнів із особливостями розв’язання екологічних проблем через бінарні та інтегровані, рольові уроки, ужиткові експерименти, досліди та проектні роботи. Також, продовжувати розв’язування задач та вправ екологічного змісту, адже це не тільки активізує учнів, але і дозволяє вирішувати багато дидактичних завдань: здійснювати диференційований підхід (учні вважають цікавим рішення подібних задач і не відчувають труднощів при їх вирішенні); індивідуалізувати навчальну роботу, і, в кінцевому підсумку, впливає на якість навчання учнів.
Задача 1. Встановлено, що за вегетаційний період дерево, що має 10 кг листя, може знешкодити без шкоди для нього понад 500 г сірчистого газу і 250 г хлору. Розрахуйте, яку кількість зазначених газів може знешкодити 10 таких дерев.
Задача 2. До складу феромону тривоги у дерев’яних мурашок входить вуглеводень. Яка будова вуглеводнів, якщо при його крекінгу утворюються пентан і пентен, а при його згорянні - 10 моль вуглекислого газу? (Декан)
Задача 3. До складу феромону тривоги бджіл входить речовина складу С7Н14О. Визначте будову цієї речовини, якщо відомо, що воно не реагує з аміачним розчином оксиду срібла, а при каталітичному гідруванні утворює гептанол - 2. (Гептан - 2 - ол)
Задача 4. «Кислотні дощі» - наслідок діяльності людини. При спалюванні різного палива (бензину, гасу, нафти, вугілля) в атмосферу виділяється величезна кількість SO2 та NO2. Взаємодіючи з киснем повітря і атмосферною вологою, ці оксиди перетворюються в сульфатну і нітратну кислоти. Визначте значення pH природних вод, які виходять з газових викидів хімзаводу, що містять 10 кг оксиду Нітрогену (ІV) і 20 кг оксиду Сульфуру (ІV). Обсяг води, в якій будуть розчинені отримані нітратна і сульфатна кислоти, прийміть рівним 10000 м3.
Задача 5. Кислуватий смак ягід барбарису обумовлений високим вмістом речовини складу С4Н5О5. Яка будова цієї речовини, якщо при її дегідратації утворюється карбонова кислота складу С4Н4О4. (Яблучна кислота)
Задача 6. Згадайте напій «Кока-Кола». Його склад включає в себе: воду, «чорний еліксир», ортофосфорну кислоту, цукор і ще дві органічні сполуки. Говорять, що у цьому напої міститься надмірна кількість цукру, який шкодить організму. Обчисліть масу цукру, який міститься у пляшечці об’ємом 500 мл, вважайте густину напою - 1 г/мл. Перерахуйте масу на кількість чайних ложок, якщо в 1 ложці міститься 10 г цукру. Оцініть можливу користь або небезпеку, яку він становить для здоров’я.
3. Реалізація формування екологічних компетенцій (ЕК)
Формування ЕК при вивченні хімії найбільш ефективно реалізується шляхом навчання: участі в дискусії (вміння слухати, правильно висловлювати свої думки, вносити свій внесок в загальну справу); узгоджених дій в рольових іграх (навик творчого участі розігрування проблемної ситуації); прийняття групових рішень тощо.
У практичній хіміко-екологічній діяльності використовуються різноманітні прийоми, які ініціюють та посилюють рефлексію учнів. Для розвитку мотивації учневі надається право вибору форми роботи на уроці, наприклад, відповідати у дошки або виконувати письмове завдання на своєму робочому місці; вирішити важку або легку задачу з екологічним змістом; підготувати доповідь або зробити повідомлення, прочитавши додаткову літературу.
Екологічні ігри – ще один спосіб формування і розвитку ЕК, що стимулює високий рівень мотивації до вивчення і хімії, і екології, а також до можливості реалізації цих знань в природоохоронній діяльності. Збуджуючи розумову активність, вони дають змогу учням ґрунтовні знання, набуті в результаті особистого досвіду; різноманітність думок з проблеми навчає сперечатися, відстоювати власну точку зору. Кожен повинен відчувати свою причетність до того, що відбувається навколо нього, бути спроможним приймати рішення, діяти, виконуючи свій обов’язок перед природою. Такі завдання можна використовувати на уроках з метою закріплення і систематизації знань учнів.
Можливим є також використання ІКТ технологій: наприклад, симуляцій на сайті https://phet.colorado.edu/uk/. PhET-сіми створені на основі наукових педагогічних досліджень і спонукають учнів до навчальних досліджень і експериментування використовуючи інтуїцію в середовищі, подібному до гри.
Ще одним ефективним методом формування екологічних знань і умінь є вирішення завдань з екологічної проблематики. Під час розв’язання завдання учень мимоволі стає причетним до проблем захисту природи, отримує реальні можливості використовувати набуті знання в житті.
Наприклад, можна запропонувати учням хіміко-екологічні питання і вправи. Умови завдань і результати рішенні повинні містити практично значиму інформацію та бути тісно пов'язаними з програмним матеріалом і реальними екологічними проблемами і бути посильними для учнів. Доцільно використовувати платформу https://learningapps.org/. В наш час вона є доволі цікавим помічником під час роботи, оскільки пропонує не лише існуючі вправи, але й дозволяє створювати власні. Це дає можливість для впровадження вчителем хімічних завдань з екологічним вмістом.
Веб-квести (сучасна технологія, заснована на проектному методі навчання, що включає пошукову діяльність учнів разом з учителем із застосуванням нових інформаційно-комунікаційних засобів; в них поєднуються елементи дидактичних ігор та метод проектів) також сприятимуть зацікавленості учнів та формуванню ЕК.
Обов’язковою формою роботи є розв’язування задач на уроках хімії. Для більш активного формування ЕК, є можливим пропонувати учням задачі, спрямовані на поглиблення екологічних знань.
Рішення розрахункових задач повинно спиратися на комплекс знань з різних предметів. Це можуть бути завдання з хімічною характеристикою природних об'єктів, побутових хімічних проблем, питання здоров’я та охорони довкілля, тобто завдання щодо видів та джерел забруднення навколишнього середовища та якісної ліквідації наслідків цього забруднення. При цьому теоретичні задачі можуть і не мати єдиного рішення, вони можуть бути розраховані на проблемне обговорення та вирішення поставленого реальної хіміко-екологічної проблеми.
Під час виконання хімічного експерименту ідея захисту довкілля повинна пронизувати всі види цієї роботи в усіх класах. Кабінет хімії в школі буде розглядатися не як місце навчання, а як «місце дії», своєрідне «хімічне виробництво», що «викидає» шкідливі відходи і потребує реалізації природоохоронних вимог під час виконання дослідів. Учням важливо усвідомити, що їхні експерименти повинні бути «екологічно чистими».
Тільки такий підхід дозволить сформувати екологічно грамотне мислення, виробить в них «рефлекс екологічної чистоти» під час будь-якої їхньої подальшої діяльності.
Розвиток ЕК є досить ефективним також в процесі роботи над дослідницькими проектами, адже в процесі цього відбувається становлення особистості, а отримані екологічні знання формують у учнів власні переконання, які набувають стійкий характер. Крім того, виступаючи на заняттях з результатами своїх досліджень, учні отримують навички грамотної, аргументованої дискусії, навчаються відстоювати свою точку зору.
Дослідницька діяльність лежить в основі екологічної освіти, тому як залучення учнів до методів екологічних досліджень дозволяє їм зрозуміти сутність екологічних явищ, зробити практичні висновки при вирішенні конкретних навчальних завдань збереження навколишнього середовища. Участь в екологічних дослідженнях змінює людину, її світогляд, поведінку, стиль життя, залучає його до усвідомлення регіональних і глобальних екологічних проблем і активної участі в їх рішенні.
Підсумком науково-практичної роботи стають висновки й пропозиції учнів щодо вирішення тих екологічних проблем, які вони підтвердили або вперше виявили в ході свого дослідження. Це сприяє становленню і зміцненню активної життєвої позиції в питаннях раціонального природокористування, формуванню екологічного світогляду.
Виконання проектних робіт також є поштовхом для глобальнішого розгляду проблеми та пошуку шляхів її подолання, що сприяє залученню зацікавлених учнів до робіт МАН тощо.
Формування ЕК - це безперервний процес, центральною ланкою якого є освітній заклад, оскільки саме з цих років формування особистості відбувається найінтенсивніше та з максимальним ентузіазмом.
Висновки
Екологічна культура в сучасному суспільстві вже виступає в якості специфічної форми прояву загальної культури людини. особливо це проявляється в сфері взаємовідносин суспільства і природи. екологічна культура служить специфічним показником активної життєвої позиції людини, надійною гарантією практичного застосування результатів антропогенної діяльності не на шкоду сучасному суспільству і майбутнім поколінням. При цьому, важлива роль у формуванні екологічної культури суспільства відводиться екологічно компетентним педагогам, вихователям, керівникам усіх рівнів, політичним і духовним лідерам.
Екологічна безпека країни і кожного з нас безпосередньо пов'язана з формуванням екологічної компетентності сучасного фахівця, незалежно від виду його професійної діяльності. Фактично, від рівня екологічної компетентності фахівця, його екологічної культури залежить не тільки сьогоднішній, а й завтрашній день України , а, можливо, і майбутнє всього людства.
Формування ЕК у учнів під час вивчення всього курсу хімії дає можливість вчителю розкрити особливу роль цієї науки у боротьбі з екологічним невіглаством, що виявляється в обвинуваченні хімії щодо формування несприятливої екологічної ситуації у світі.
Екологія і хімія взаємодоповнюють одна одну. Погляд на різноманіття екологічних відносин через призму курсу хімії виявляє широкий спектр явищ, обумовлених впливом людини на біосферу і неживу природу. Важливим компонентом природних процесів на планеті є глобальна циркуляція і перетворення, що зазнаються такими основними елементами, як Карбон, Нітроген, Гідроген, Сульфур і Фосфор ....
Хімія у руках знаючої людини приносить користь, але в руках нездари стає досить небезпечною. Тому одним із завдань вчителя є формування ЕК, тобто уміння доцільно застосовувати знання з хімії, навичок поведінки з хімічними речовинами, показати зростаючу роль хімії у розв’язанні глобальних проблем людства, в тому числі й захисті довкілля від забруднення промисловими і побутовими відходами, виховувати екологічну культуру учнів.
Звичайно, курс хімії не вирішує в повній мірі завдань екологічної освіти і виховання, але запровадження екологічної компетентності дає можливість розкрити особливу роль хімічної науки у боротьбі з екологічним невіглаством, залучити учнів до дослідницької роботи з вивчення стану природного середовища, виховати у них почуття особистої відповідальності за його збереження .
Формування екологічної компетентності, екологічної думки в учнів – важливе завдання сучасного освітнього процесу.
Список використаних джерел
http://mkdgma.org.ua/wp-content/uploads/2018/01/Лекції_екологія.pdf
наукових праць / за заг. ред. д.п.н., проф. С. С. Вітвицької, к.п.н., доц.
Н. М. Мирончук. – Житомир: Вид-во ЖДУ ім. І. Франка, – 2014.
1