Техника и окружающая среда

Техника и окружающая среда
(программа элективного курса по физике)
В.Г.Топунова
учитель физики и астрономии
МОУ СОШ № 152
г.Челябинска
Пояснительная записка курса
Объем различных форм учебной работы: всего занятий 17 часов.
Цель программы: создание ориентационной и мотивационной основы у
девятиклассников для осознанного выбора профиля обучения в старшей школе.
Категория учащихся: ученики 9 класса.
Режим занятий: в рамках элективного курса за счет школьного компонента.
Развитие любой науки связано с потребностями общества. Прогресс требует от
человека максимального развития способностей и навыков трудовой деятельности. В этих
условиях значительна роль физики как основы техники. Именно в курсе физики
школьники знакомятся с достижениями научно – технического прогресса и его
экологическими последствиями. Школа должна формировать экологически грамотных
граждан России. В соответствии с утвержденными Министерством программами
необходимо связать законы, явления и объекты природы, основные направления научнотехнического прогресса с экологическими проблемами. Ведь на сегодняшний день
научно-технический прогресс – результат использования фундаментальных физических
исследований в авангардных областях (в ядерной физике и энергетике, изучении
полупроводников и микроэлектронике, получение новых материалов и т. д.).
Передовые рубежи современного научно-технического прогресса – это расширение
информатизации и компьютеризации человеческой деятельности, а главное – решение
глобальных экологических проблем: использование новых безопасных материалов,
ускоренное развитие энергетики на основе возобновляемых, альтернативных источников
энергии.
Научно-технический прогресс кроме благ несет с собой и угрозу самому
существованию цивилизации; все возрастающая потребность в обеспечении
сверхкомфортных условий жизни усиливает воздействие человеческого общества на
окружающую среду, порождает глобальные демографические, сырьевые, энергетические
проблемы.
Физике отводилась роль движущей силы научно-технического прогресса, когда
сегодня она должна быть главным инструментом сохранения окружающей среды.
Эмоциональное и драматическое освещение фактов нарушения окружающей среды не
заменит основ экологии. Экологией называется наука, изучающая взаимодействие между
существами и средой их обитания. Экология включает в себя много самостоятельных
направлений, часто принадлежащих к разным научным дисциплинам, при этом она
динамично развивается.
Многие вопросы охраны окружающей среды соответствуют содержанию и
специфике школьного курса физике. Но более подробно остановится на тех или иных
моментах данного вопроса на уроках не позволяют временные рамки и поэтому вынесены
в программу элективного курса.
Курс полезен учащимся всех профилей обучения, как гуманитарного, так и физикоматематического, и общеобразовательного.
Посмотрим вокруг себя. Нас окружает сложный и большой мир. Это дома и улицы,
люди, растения, животные, реки, поля, леса, горы. А если посмотреть на Землю из
космоса, то мы увидим зелено-голубой шар с белыми пятнами облаков на фоне черного
пространства с яркими капельками звезд.
Естественно, что между собой связаны процессы, происходящие на Земле, с
процессами, происходящими в Космосе.
Большую роль в ответе на вопросы об устранении причин и источниках
возникновения негативных явлений в природе играет физика, так как в основе
большинства природных и технологически процессов лежат физические явления,
описываемые физическими законами. Если хорошо знать причину опасных явлений в
окружающей среде, то можно найти способы их устранения.
Каждый житель Земли влияет на происходящие процессы. В 1999 году на Земле
было 6 млрд. человек, а в 1830 – 1 млрд., т. е. за 169 лет население Земли увеличилось в 6
раз. Но сегодня такой рост населения происходит за 11 – 12 лет, это очень быстрый рост.
Необходимо заметить и то, что возросли и потребности человека: автомобили, радио,
телевидение, авиация и много того, чем пользуется человек, и того, что было создано
благодаря достижениям физики.
Физика помогает
нам не только использовать различные ресурсы, но и
преобразовывать их в замечательные вещи. У природы берется вода, кислород, песок,
глина, руды, нефть, растения, животные для обеспечения своей жизни. При добыче
полезных ископаемых, их переработке, транспортировке применяются физические
законы.
Только 2 – 3 % из всего, что забирается у природы, идет в дело. Остальное
выбрасывается, загрязняя воздух, воду, почву, растения, животных, организм человека.
Если говорят об окружающем мире, то имеется в виду та часть земного
пространства, где существует жизнь. Где существует биосфера, в которую входят часть
атмосферы, большая часть природных вод – гидросферы и часть земной поверхности, в
основном почва. Гидросфера включает в себя океаны, моря, реки, озера, подземные воды,
ледники.
Окружающая среда по влиянию на организмы характеризуется экологическими
факторами.
Экологические факторы
Абиотические
(компоненты неживой
природы: температура,
свет, влажность,
магнитное и
электрическое поля,
шум, радиоактивное
излучение).
Биотические
(воздействие живых
организмов друг на
друга).
Рис. 1. Схема «Экологические факторы»
Антропогенные
(формы человеческой
деятельности,
влияющие на живые
организмы и среду их
обитания).
Именно антропогенные факторы тесно связаны с техникой. Естественно, физике
отводится большая роль, так как в основе большинства природных, технологических
процессов, устройстве технических механизмов лежат физические явления, описываемые
физическими законами. Просто необходимо знать причину опасных явлений в
окружающей среде и можно найти способы их устранения. Каждый должен понимать, что
Земля – наш общий дом, который нужно беречь и украшать.
Требования к подготовке учащихся
Система требований к подготовке учащихся полностью согласована с
Государственным стандартом общего образования.
В процессе обучения учащиеся приобретают конкретные умения:
- видеть проявления физических законов и теорий в природе;
- применять физические законы в практической деятельности человека;
- наблюдать и изучать явления в природе;
- описывать результаты наблюдений;
- выдвигать гипотезы, строить логические умозаключения, пользоваться индукцией и
дедукцией;
- отбирать необходимые приборы и выполнять измерения;
- делать выводы;
- участвовать в дискуссии;
- знать имена ученых, которые являются авторами изобретений;
- понимать устройство и принцип работы технических устройств;
- работать самостоятельно со средствами информации (осуществлять поиск и отбор
информации, конспектировать ее, осуществлять ее реферирование);
- готовить сообщения и доклады;
- выступать перед аудиторией с сообщениями и докладами;
- подбирать к докладам и рефератам иллюстративный материал;
- оформлять сообщения в письменном виде;
- знать физические условия существования жизни человека;
- иметь представления об опасности электробытовых приборах;
- знать какую опасность представляют для человека различные виды излучений и
методы защиты от них;
- знать экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды;
- обеспечивать основу для последующего обучения в старших классах профильной
школы;
- уметь находить выход из затруднительного положения самостоятельно.
В плане реализации этих требований элективный курс:
- должен удовлетворять интересам учащихся;
- должен быть написан доступным для понимания языком;
- должна быть обеспечена доступность материала;
- должно быть обеспечено взаимодействие с изучаемыми предметами в школе
(математика, химия, биология, физика);
- должен способствовать расширению и включать оригинальный материал;
- должен отражать экологические проблемы Южного Урала.
Методы и организационные формы обучения
В настоящее время в целом изучена система методов обучения физике, предложены
их различные классификация, определены основные условия для выбора общих и частных
методов работы на занятиях. Все это необходимо рассматривать, прежде всего, под углом
зрения активизации познавательной деятельности: будет ли она воспроизводящей или в
той или иной степени поисковой.
Подходы к построению учебных занятий на элективных курсах характеризуется
стремлением предоставить учащимся большую самостоятельность. Различные формы
проведения занятий не только разнообразят учебный процесс, но и вызывают у учащихся
удовлетворение от самого труда. Если учащийся не вовлечен в активную деятельность, то
любой содержательный материал вызовет в нем созерцательный интерес, который не
будет являться познавательным. Поэтому при формировании познавательного интереса
особое место принадлежит разнообразию методам и формам проведения занятий. Под
разнообразием форм занятий понимается применение различных организационных
приемов, которые активизируют познавательную деятельность учащихся путем
предоставления им возможностей участвовать в различных видах деятельности.
При проведении занятий используются такие формы организации обучении, как:
- лекции;
- семинары;
- практические занятия по решению задач;
- конференции;
- консультации;
- игры;
- диспуты;
- экскурсии;
- самостоятельная работа со средствами информации.
Тематическое планирование элективного курса «Техника и окружающая среда»
Номер
занятия
1
2
3
Количество
часов
1
1
1
4
5,6
1
2
7
1
8
9
1
1
10
11
12
1
1
1
13
14
1
1
15
16
17
1
1
1
Тема занятия
Вводная лекция
История развития техники
Важнейшие направления в развитие технике в
современном мире
Загрязнение окружающей среды
Тепловые двигатели и воздействие их на
окружающую среду
Бытовые приборы: их роль, место и
воздействие на человека
Транспортная проблема человечества
Колебания технических устройств под
действием сил природы
Электроэнергетика в мировом масштабе
Экскурсия на одну из электростанций
Анализ
экологической
безопасности
различных технических устройств
Решение задач с экологическим содержанием
Проведение санитарной и экологической
экспертизы любого технического устройства
(прибора)
Игра «Слабое звено»
Радиация и ее воздействие
Обобщающее занятие
Формы отчета
Так как элективные курсы не связаны рамками образовательных стандартов и
экзаменационными материалами, то одной из формы отчетности учащихся является
написание реферата. Элективный курс обобщает те знания о явлениях природы, которые
получены ранее при изучении окружающего мира, природоведения, географии, физики,
химии, биологии, математики. Предлагаемые темы рефератов направлены на развитие
познавательных интересов и формирование экологически грамотных граждан.
Приводится краткое содержание исследовательских работ. Кроме этого учащиеся
заполняют хронологическую таблицу, сдают отчет об экскурсии по форме, составляют
паспорт технического устройства и удостоверение об экологической безопасности.
Отчет об экскурсии
Объект экскурсии
Место нахождения объекта
Цель проведения экскурсии
Вырабатываемая мощность станции
Основные направления производственной
работы
Удаленность от жилых зданий
Перспективы развития станции
Экологические проблемы, связанные с
работой станции
Меры устранения экологических проблем
Паспорт технического устройства (прибора), прошедшего санитарную и
экологическую экспертизу.
Название
Предназначение
Физические параметры: высота
ширина
длина
масса
Технические параметры: мощность
напряжение
частота
сила тока
Воздушно – тепловой режим:
температура в рабочем состоянии
в нерабочем состоянии
влажность в рабочем состоянии
в нерабочем состоянии
Режим освещения
Радиационная обстановка
Уровень шума
Электромагнитное воздействие
Меры устранения воздействия
Максимальное время работы
Хронологическая таблица
Даты
Основные технические открытия
До нашей эры
Шумерский бог Энки, хозяин подземных и
поверхностных вод, создатель и защитник людей (создание
плуга, мотыги), появление письменности
Египет – создание календаря, в Вавилоне – абака, в
Сирии - алфавита
Птах – египетский бог, создатель мира, покровитель
искусств и ремесел (создание рыбных снастей, появление
огня, лопаты, колодца)
Афинский мастер Дедал – строитель и изобретатель
столярных инструментов
Каменный век
Каменные орудия, топор, наконечники копья, кирки,
бронза и медь, изобретение колеса, керамика, кожа,
строительства храмов и пирамид, первая канализация,
Великая китайская стена, посуда, создание первых
оросительных каналов
Древняя Греция и
Подъемные краны, водоводы, гастрофет, Архимедов
Рим
винт, катапульты, водяные часы, водяная мельница, машина
Герона, диоптр Герона, простые суда, жатка, римские дороги,
акведуки, стеклянная посуда, сельскохозяйственная техника
Средние века и эпоха
Плуг с упряжью, металлургия, бумага, мельницы,
Возрождения
морские суда, рост городов, порох, книгопечатание, оружие
огнестрельное, горнодобывающая область, идеи Л. Да Винчи
Новое время
Механические часы, телескоп, микроскоп, барометр,
лейденская банка, вакуумный насос, локомотив, работы
Кулибина, паровые машины, электрическая лампа, телефон,
рентген, электрическая сварка, электронные приборы, радио,
полупроводники, радиолокация, лазер, ракеты на жидком
топливе, ускорители, бытовая техника
Удостоверение об экологической безопасности механизма
Название
Назначение
Устройство
Принцип работы
Воздействие на окружающую среду
Воздействие на человека
Меры устранения воздействия
Литература
1. Боголюбов С. А. Экология. – М.: Знание, 1997
2. Древо познания. Универсальный иллюстрированный справочник для
всей
семьи. –
М.: МС ИСТ. Лимитед, 2004
3. История открытий. Энциклопедия / ред. Шустова Б. И. – М.: ООО «Росмэн –
Издат», 1999
4. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской
области. – Челябинск, 1998
5. Миркин Б. М., Наумова Л. Г. Популярный экологический словарь /Под ред.
Гилярова А. М. – М.: Тайдекс КО, 2002 (Б – ка журн. «Экология и жизнь».
6. Молчанов С. Г., Симонян Р. Я. Предпрофильное и профильное образование
(терминологический словарь). Челябинск.: ООО «Юрма», 2005
7. Небел Б. Наука об окружающей среде. – М.: Мир, 1993, т. 2
8. Низамов И. М. Задачи по физике с техническим содержанием. - М.: Просвещение,
2001
9. Новиков Ю. В. Природа и человек. – М.: Просвещение, 1991
10. Окружающая среда / Энциклопедический словарь – справочник. – М.:
Прогресс,1993
11. Орлов В. А. Элективные курсы по физике и их роль в организации профильного и
предпрофильного обучения. «Физика в школе», 2003 № 7.М.: Изд. Дом «Школа –
пресс 1».
12. Перышкин А. В. Физика 7 класс. – М.: Дрофа, 2004
13. Перышкин А. В. Физика 8 класс. – М.: Дрофа, 2000
14. Перышкин А. В. Физика 9 класс. – М.: Дрофа, 2000
15. Программы для общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия. 7 – 11
класс/ Сост. Дик Ю. И., Коровин В. А.-М.: Дрофа, 2002
16. Рыженков А. П. Физика. Человек. Окружающая среда: Прил. к учеб. Физики для 9
кл. общеобразоват. учреждений. - М.: Просвещение, 2000
17. Рыженков А. П. Физика. Человек. Окружающая среда: Прил.к учеб. Физики для 8
кл. общеобразоват. учреждений. - М.: Просвещение, 2000
18. Рыженков А. П. Физика. Человек. Окружающая среда: Прил. к учеб. Физики для 7
кл. общеобразоват. учреждений. - М.: Просвещение, 2000
19. Физика в школе. Научно – методический журнал. – М.: Изд. Дом «Школа – пресс
1».
20. Энциклопедия для детей. Том 19. Экология / Глав. ред. Володин В. А. – М.: Аванта
+, 2001
21. Энциклопедия для детей. Том 14. Техника / Глав. ред. Аксенова М. Д. – М.: Аванта
+, 2001
22. Я познаю мир / Детская энциклопедия. Экология. – М.: Аст, 1999