«Методичні особливості використання задач з екологічним змістом на уроках органічної хімії в середній школі»
Зміст
Введення
ГЛАВА I. Екологізація ШКІЛЬНОГО КУРСУ ХІМІЇ
1.1 Зміст екологічних знань в курсі хімії середньої школи
1.2 Екологічне виховання та освіта школярів
РОЗДІЛ II. ЗАВДАННЯ з екологічним змістом
2.1 Завдання з екологічним змістом на уроках хімії
2.2 Нетрадиційні задачі з органічної хімії
ГЛАВА III. УРОК «ПРАКТИКУМ З ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ КУРСУ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ З ЕКОЛОГІЧНИХ ЗМІСТОМ»
Література
Введення
«Спілкування з природою не тільки доставляє естетичну насолоду, але й впливає на формування світогляду дітей, на їх моральний розвиток, розширює їх кругозір, збагачує враження»
К.Д. Ушинський
У вирішенні проблем охорони навколишнього середовища найважливіша роль належить освіті. Вже з самого раннього віку кожен живе на Землі людина повинна знати до чого призводить недбале ставлення до навколишнього середовища; він повинен знати про захворювання, викликаних забрудненням середовища; про генетичні відхилення; про загибель тварин і рослин; про зменшення родючості грунту; про вичерпності запасів питної води та інших негативних зміни середовища проживання. І не тільки знати, а й відчувати особисту відповідальність за її стан. Однак сьогоднішні випускники школи слабо орієнтовані у глобальних, в тому числі екологічних, проблеми збереження здоров'я людини і біосфери. Переважають споживчі погляди на природу, низький рівень сприйняття екологічних проблем як особистісно значущих, недостатня розвинена потреба фактично брати участь у природоохоронній роботі. Багато ототожнюють охорону навколишнього середовища та раціональне природокористування з охороною окремих природних комплексів та рідкісних видів рослин і тварин.
Мета моєї роботи полягала у розгляді необхідності застосування завдань з екологічним змістом в курсі органічної хімії.
Актуальність. Екологізація шкільного курсу хімії обумовлена необхідністю готувати школярів до активної участі у вирішенні нагальних проблем захисту навколишнього середовища від забруднення. В даний час питання екології знаходять своє відображення в нових навчальних програмах та зміст курсу хімії. Одним з ефективних методів формування екологічних знань і умінь школярів стає вирішення завдань з екологічної проблематики. Їх оптимальне використання в навчальному процесі дозволяє зробити теоретичний матеріал аргументованим, життєвим і менш академічним. У пошуках відповіді на питання завдання учень мимоволі стає причетним до проблем захисту природи, отримує реальні можливості використовувати набуті знання в житті.
ГЛАВА I. Екологізація ШКІЛЬНОГО КУРСУ ХІМІЇ
1.1 Зміст екологічних знань в курсі хімії середньої школи
Роль шкільного курсу хімії в екологічній освіті обумовлюється тим, що дана наука пов'язана з пізнанням законів природи, хімічної форми руху матерії та її значущість в матеріальному житті суспільства.
Перед вчителем хімії, провідним природоохоронну роботу, стоять наступні завдання:
· Розкриття єдності неорганічного і органічного світу, вплив діяльності людини на навколишнє середовище і формування на цій основі переконаності в необхідності дбайливого ставлення до природи;
· Розкриття двоїстої ролі хімічної промисловості по відношенню до природи;
· Озброєння школярів практичними вміннями і навичками, що дозволяють посильно брати участь у заходах із захисту природи. [1]
Для хімічної освіти в цілому ще не вирішена проблема змісту екологічних знань. Хімізація пронизала всі сфери життя. Її наслідки стали сумірні з природними явищами глобального масштабу і це ставить питання про взаємодію природи і суспільства. Цілі розумного регулювання цих відносин мають бути доведені до свідомості учнів, а саме:
· Продукти життя суспільства повинні повністю утилізуються, не повинні накопичуватися і мати шкідливого впливу на людину і навколишнє середовище;
· Розміри річного споживання возобновляющегося природної сировини не повинні перевищувати його річний приріст;
не відновлюється природна сировина має використовуватися ощадливо, комплексно, практично не давати відходів при переробці. Такі науковий і практичний аспекти хімічної освіти.
Вплив на природу в цілому, на її структурні елементи здійснюється промисловістю, транспортом, сільським господарством, які впливають в різних напрямках:
1. Споживання хімічних речовин з природи.
2. Забруднення природи відходами людської діяльності.
3. Поява в природі і, зокрема, в біосфері нових високоактивних хімічних сполук, виділених з природних джерел або синтезованих людиною.
4. Перший напрямок освітлено у змісті курсів неорганічної та органічної хімії, де розглядаються природні сполуки, як сировина для хімічної промисловості та інших галузей, в основі яких лежать хімічні процеси. Висвітлюються питання використання природних речовин в якості добрив і отрутохімікатів. [2-З]
З метою розвитку і формування знань про забруднення необхідно ввести такі поняття як "забруднювачі", "джерела забруднення", "природне і штучне забруднення", "санітарні норми чистоти", "гранично допустимі концентрації речовин" (ГДК). Необхідно розглянути джерела забруднення. Важливо показати учням, що вирішення проблем забруднення - це вдосконалення і створення нової техніки і технології, підвищення виходу продукту і зниження утворення відходів виробництва, створення оборотного водопостачання, що зменшує стік забруднених вод, розробка систем утилізації відходів і перехід на замкнуті технологічні цикли. Слід також дати характеристику використання захисних зон, показати значення рослин у процесах оздоровлення атмосфери.
Розвиток знань про захисні заходи необхідно продовжити при вивченні виробничих процесів, де важливо розкрити основні екологічні принципи сучасного виробництва.
При вивченні проблем охорони навколишнього середовища особлива роль належить хімічному експерименту найважливішої складової частини шкільного курсу хімії. Необхідно шукати способи переробки відходів шкільного хімічного експерименту і включати етап переробки в якості рівноправного і невід'ємного компонента в усі без винятку шкільні досліди. Під переробкою в даному випадку розуміється знищення речовин, їх знешкодження з подальшим приміщенням в зовнішнє середовище або утилізація (повторне використання - прямо або побічно - у навчальному процесі).
Ідея захисту середовища при виконанні хімічного експерименту в школі повинна пронизувати всі види експерименту у всіх класах. Всі вони повинні бути екологічно чистими, що важливо усвідомити школярам. Кабінет хімії в школі вже не може розглядатися як місце навчання. Це "місце дії", своєрідне "хімічне виробництво", "викидає" шкідливі відходи і потребує реалізації природоохоронних вимог при виконанні експерименту.
Тільки такий підхід дозволить сформувати екологічно грамотне мислення, виробляє в школярів якийсь "рефлекс екологічної чистоти" будь-якого їх дії. Розглядаючи питання охорони навколишнього середовища, можна запропонувати учням хіміко-екологічні питання і завдання. При їх складанні рекомендується дотримуватися наступних методичних вимог:
1. Умови задач і результати рішенні повинні містити практично значиму інформацію.
2. Ця інформація повинна бути тісно пов'язана з програмним матеріалом і реальними екологічними проблемами.
3. Завдання мають бути посильні для учнів даного класу.
4. Рішення задач має спиратися на можливості, на комплекс знань з різних предметів.
5. Завдання призначені для використання при перевірці, поясненні, застосуванні й удосконаленні знань. Хіміко-екологічні задачі і питання можна розділити за змістом на три типи:
1. Завдання з хімічною характеристикою природних об'єктів.
2. Завдання про джерела забруднення, видах забруднювачів навколишнього середовища.
3. Про природозахисних заходів та ліквідації наслідків забруднення.
Складені задачі не обов'язково повинні мати єдине рішення, вони розраховані на проблемне обговорення, дискусію, на пошук раціонального шляхи вирішення поставленої реальної навчально-пізнавальної проблеми. Екологічна освіта має такими особливостями, як актуалізація ідеї про нерозривний зв'язок фізичного і духовного життя людини з природою; розгляд екологічних проблем в системі глобальних проблем сучасності; спрямованість на цілі охорони природи; збереження генофонду біосфери; збереження гігієнічних і естетичних переваг навколишнього середовища; раціональне використання природних ресурсів. Зміст екологічної освіти має, таким чином, складний склад, засвоєння якого школярами вимагає тісному взаємозв'язку, класної та позакласної роботи.
Зміст позакласної роботи має бути розвитком, поглибленням того матеріалу, який вивчається в школі. Позакласна робота доповнює урок, тому що її зміст може бути розгорнуто на основі вивчення життя людини в єдності з екологічними системами [З].
1.2 Екологічне виховання та освіта школярів
Мета екологічної освіти і виховання - формування системи наукових знань, поглядів і переконань, які забезпечують становлення відповідального ставлення школярів до навколишнього середовища у всіх видах діяльності, формування екологічної культури [4-5].
Таким чином, шкільна освіта і виховання в галузі охорони навколишнього середовища повинні виконувати дві "стратегічні" завдання:
1. Переконувати учнів про необхідність охорони навколишнього середовища.
2. Озброювати їх, хоча б, необхідним мінімумом знань у цій області.
Виходячи з цих завдань, вибираються методи роботи:
1. Навчальна діяльність - реферати, усні журнали - сприяють освоєнню теорії та практиці взаємодії суспільства і природи, оволодіння прийомами причинного мислення.
2. Активні форми: диспути, дискусії з проблем навколишнього середовища, зустрічі з фахівцями, ділові ігри - формують досвід прийняття екологічно доцільних рішень.
3. Суспільно-корисна діяльність, постановка під керівництвом вчителя дослідів на шкільному навчально-дослідній ділянці з вивчення впливу мінеральних добрив на врожайність культур, виконання аналізів грунту та грунтових вод - служить придбання досвіду прийняття екологічних рішень, дозволяє зробити реальний внесок у вивчення і охорону місцевих екосистем, пропаганду екологічних ідей.
4. Екскурсії на підприємства - теоретичний матеріал стає ясним, очевидним, зримим.
Настала необхідність, викладаючи різні предмети, звернути увагу на те, як речовини ведуть себе в атмосфері, океані, грунті, як впливають на біосистеми. Такий підхід виховує звичку замислюватися над цими питаннями. Розглядаючи цілі екологічної освіти школярів, можна визначити різні його рівні: екологічна просвіта, формування екологічної свідомості, розвиток екологічної культури.
Перший рівень - екологічна просвіта - забезпечує орієнтацію школярів у проблемі і відповідні правила поведінки. Він досягається включенням екологічних відомостей як фрагментів навчального матеріалу в уроки або позакласні заняття (екологічна розминка, екологічні експрес-інформації, доповіді та реферати з окремим екологічним темах і т.п.).
Другий рівень - екологічна свідомість - передбачає формування категоріального апарату мислення учнів. Формування екологічної свідомості передбачає оволодіння системою екологічних знань і понятійним апаратом екології як навчального предмета (факультатив, спецкурс, навчальний предмет).
Третій рівень - розвиток екологічної культури - приносить усвідомлення учнями взаємодії "природа-людина" як цінності. Перехід екологічних проблем у розряд глобальних проблем сучасності обумовлює необхідність орієнтації на досягнення цього рівня. Екологічна культура в умовах шкільної освіти може формуватися тільки на основі інтегративного підходу. Механізм інтеграції передбачає вивчення екологічних проблем в системі "природа-наука-виробництво-суспільство-людина", що охоплює всі рівні взаємодії "природа-людина" [6].
Загальні методологічні та теоретичні положення дозволяють виділити принципи екологічної освіти.
1. Міждисциплінарний підхід у формуванні екологічної культури школярів.
Світова практика підтверджує перевагу екологічної освіти, яке "має міждисциплінарний підхід, спирається на конкретний зміст кожної дисципліни". Екологічна освіта при цьому покликане подолати розрізненість формованих знань, ізольованість шкільних дисциплін, їх роз'єднаність.
Реалізація міждисциплінарного підходу вимагає виділення міжпредметних зв'язків та забезпечення узагальнення міжпредметних підходів. Виділення міжпредметних зв'язків у екологічній освіті припускає узгодження змісту і методів розкриття законів, принципів і способів оптимальної взаємодії суспільства з природою на всіх рівнях екологічних знань, які вивчаються в різних навчальних предметах. У той же час важливо поєднувати логіку розвитку провідних ідей і понять, які входять у зміст того чи іншого навчального предмета з послідовним поглибленням і узагальненням екологічних ідей і понять.
2. Систематичність і безперервність вивчення екологічного матеріалу.
Послідовне досягнення мети і завдань освіти з питань навколишнього середовища вимагає розробки системи утримання, методів і організаційних форм навчально-виховного процесу. Ця система передбачає виокремлення провідних ідей і понять, встановлення їх взаємозв'язку і розвитку.
Системно-структурний підхід дозволяє відібрати елементи знань, розподілити їх у певній послідовності, органічно пов'язати з системою змісту основ наук. Цей підхід дозволяє заповнити прогалини в екологічних знаннях учнів, рівномірно вивчати види екологічних взаємозв'язків. Екологічна освіта має стати безперервним, охоплюючи всі етапи дошкільного, шкільного і післяшкільного освіти.
Безперервність процесу екологічної освіти передбачає узгодженість дій різноманітних джерел знань і засобів масової інформації. Це необхідно вчителю, коли в шкільних умовах формується готовність учнів до вирішення екологічних проблем сучасності. Зміст
Введення
ГЛАВА I. Екологізація ШКІЛЬНОГО КУРСУ ХІМІЇ
1.1 Зміст екологічних знань в курсі хімії середньої школи
1.2 Екологічне виховання та освіта школярів
РОЗДІЛ II. ЗАВДАННЯ з екологічним змістом
2.1 Завдання з екологічним змістом на уроках хімії
2.2 Нетрадиційні задачі з органічної хімії
ГЛАВА III. УРОК «ПРАКТИКУМ З ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ КУРСУ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ З ЕКОЛОГІЧНИХ ЗМІСТОМ»
Література
Введення
«Спілкування з природою не тільки доставляє естетичну насолоду, але й впливає на формування світогляду дітей, на їх моральний розвиток, розширює їх кругозір, збагачує враження»
К.Д. Ушинський
У вирішенні проблем охорони навколишнього середовища найважливіша роль належить освіті. Вже з самого раннього віку кожен живе на Землі людина повинна знати до чого призводить недбале ставлення до навколишнього середовища; він повинен знати про захворювання, викликаних забрудненням середовища; про генетичні відхилення; про загибель тварин і рослин; про зменшення родючості грунту; про вичерпності запасів питної води та інших негативних зміни середовища проживання. І не тільки знати, а й відчувати особисту відповідальність за її стан. Однак сьогоднішні випускники школи слабо орієнтовані у глобальних, в тому числі екологічних, проблеми збереження здоров'я людини і біосфери. Переважають споживчі погляди на природу, низький рівень сприйняття екологічних проблем як особистісно значущих, недостатня розвинена потреба фактично брати участь у природоохоронній роботі. Багато ототожнюють охорону навколишнього середовища та раціональне природокористування з охороною окремих природних комплексів та рідкісних видів рослин і тварин.
Мета моєї роботи полягала у розгляді необхідності застосування завдань з екологічним змістом в курсі органічної хімії.
Актуальність. Екологізація шкільного курсу хімії обумовлена необхідністю готувати школярів до активної участі у вирішенні нагальних проблем захисту навколишнього середовища від забруднення. В даний час питання екології знаходять своє відображення в нових навчальних програмах та зміст курсу хімії. Одним з ефективних методів формування екологічних знань і умінь школярів стає вирішення завдань з екологічної проблематики. Їх оптимальне використання в навчальному процесі дозволяє зробити теоретичний матеріал аргументованим, життєвим і менш академічним. У пошуках відповіді на питання завдання учень мимоволі стає причетним до проблем захисту природи, отримує реальні можливості використовувати набуті знання в житті.
ГЛАВА I. Екологізація ШКІЛЬНОГО КУРСУ ХІМІЇ
1.1 Зміст екологічних знань в курсі хімії середньої школи
Роль шкільного курсу хімії в екологічній освіті обумовлюється тим, що дана наука пов'язана з пізнанням законів природи, хімічної форми руху матерії та її значущість в матеріальному житті суспільства.
Перед вчителем хімії, провідним природоохоронну роботу, стоять наступні завдання:
· Розкриття єдності неорганічного і органічного світу, вплив діяльності людини на навколишнє середовище і формування на цій основі переконаності в необхідності дбайливого ставлення до природи;
· Розкриття двоїстої ролі хімічної промисловості по відношенню до природи;
· Озброєння школярів практичними вміннями і навичками, що дозволяють посильно брати участь у заходах із захисту природи. [1]
Для хімічної освіти в цілому ще не вирішена проблема змісту екологічних знань. Хімізація пронизала всі сфери життя. Її наслідки стали сумірні з природними явищами глобального масштабу і це ставить питання про взаємодію природи і суспільства. Цілі розумного регулювання цих відносин мають бути доведені до свідомості учнів, а саме:
· Продукти життя суспільства повинні повністю утилізуються, не повинні накопичуватися і мати шкідливого впливу на людину і навколишнє середовище;
· Розміри річного споживання возобновляющегося природної сировини не повинні перевищувати його річний приріст;
не відновлюється природна сировина має використовуватися ощадливо, комплексно, практично не давати відходів при переробці. Такі науковий і практичний аспекти хімічної освіти.
Вплив на природу в цілому, на її структурні елементи здійснюється промисловістю, транспортом, сільським господарством, які впливають в різних напрямках:
1. Споживання хімічних речовин з природи.
2. Забруднення природи відходами людської діяльності.
3. Поява в природі і, зокрема, в біосфері нових високоактивних хімічних сполук, виділених з природних джерел або синтезованих людиною.
4. Перший напрямок освітлено у змісті курсів неорганічної та органічної хімії, де розглядаються природні сполуки, як сировина для хімічної промисловості та інших галузей, в основі яких лежать хімічні процеси. Висвітлюються питання використання природних речовин в якості добрив і отрутохімікатів. [2-З]
З метою розвитку і формування знань про забруднення необхідно ввести такі поняття як "забруднювачі", "джерела забруднення", "природне і штучне забруднення", "санітарні норми чистоти", "гранично допустимі концентрації речовин" (ГДК). Необхідно розглянути джерела забруднення. Важливо показати учням, що вирішення проблем забруднення - це вдосконалення і створення нової техніки і технології, підвищення виходу продукту і зниження утворення відходів виробництва, створення оборотного водопостачання, що зменшує стік забруднених вод, розробка систем утилізації відходів і перехід на замкнуті технологічні цикли. Слід також дати характеристику використання захисних зон, показати значення рослин у процесах оздоровлення атмосфери.
Розвиток знань про захисні заходи необхідно продовжити при вивченні виробничих процесів, де важливо розкрити основні екологічні принципи сучасного виробництва.
При вивченні проблем охорони навколишнього середовища особлива роль належить хімічному експерименту найважливішої складової частини шкільного курсу хімії. Необхідно шукати способи переробки відходів шкільного хімічного експерименту і включати етап переробки в якості рівноправного і невід'ємного компонента в усі без винятку шкільні досліди. Під переробкою в даному випадку розуміється знищення речовин, їх знешкодження з подальшим приміщенням в зовнішнє середовище або утилізація (повторне використання - прямо або побічно - у навчальному процесі).
Ідея захисту середовища при виконанні хімічного експерименту в школі повинна пронизувати всі види експерименту у всіх класах. Всі вони повинні бути екологічно чистими, що важливо усвідомити школярам. Кабінет хімії в школі вже не може розглядатися як місце навчання. Це "місце дії", своєрідне "хімічне виробництво", "викидає" шкідливі відходи і потребує реалізації природоохоронних вимог при виконанні експерименту.
Тільки такий підхід дозволить сформувати екологічно грамотне мислення, виробляє в школярів якийсь "рефлекс екологічної чистоти" будь-якого їх дії. Розглядаючи питання охорони навколишнього середовища, можна запропонувати учням хіміко-екологічні питання і завдання. При їх складанні рекомендується дотримуватися наступних методичних вимог:
1. Умови задач і результати рішенні повинні містити практично значиму інформацію.
2. Ця інформація повинна бути тісно пов'язана з програмним матеріалом і реальними екологічними проблемами.
3. Завдання мають бути посильні для учнів даного класу.
4. Рішення задач має спиратися на можливості, на комплекс знань з різних предметів.
5. Завдання призначені для використання при перевірці, поясненні, застосуванні й удосконаленні знань. Хіміко-екологічні задачі і питання можна розділити за змістом на три типи:
1. Завдання з хімічною характеристикою природних об'єктів.
2. Завдання про джерела забруднення, видах забруднювачів навколишнього середовища.
3. Про природозахисних заходів та ліквідації наслідків забруднення.
Складені задачі не обов'язково повинні мати єдине рішення, вони розраховані на проблемне обговорення, дискусію, на пошук раціонального шляхи вирішення поставленої реальної навчально-пізнавальної проблеми. Екологічна освіта має такими особливостями, як актуалізація ідеї про нерозривний зв'язок фізичного і духовного життя людини з природою; розгляд екологічних проблем в системі глобальних проблем сучасності; спрямованість на цілі охорони природи; збереження генофонду біосфери; збереження гігієнічних і естетичних переваг навколишнього середовища; раціональне використання природних ресурсів. Зміст екологічної освіти має, таким чином, складний склад, засвоєння якого школярами вимагає тісному взаємозв'язку, класної та позакласної роботи.
Зміст позакласної роботи має бути розвитком, поглибленням того матеріалу, який вивчається в школі. Позакласна робота доповнює урок, тому що її зміст може бути розгорнуто на основі вивчення життя людини в єдності з екологічними системами [З].
1.2 Екологічне виховання та освіта школярів
Мета екологічної освіти і виховання - формування системи наукових знань, поглядів і переконань, які забезпечують становлення відповідального ставлення школярів до навколишнього середовища у всіх видах діяльності, формування екологічної культури [4-5].
Таким чином, шкільна освіта і виховання в галузі охорони навколишнього середовища повинні виконувати дві "стратегічні" завдання:
1. Переконувати учнів про необхідність охорони навколишнього середовища.
2. Озброювати їх, хоча б, необхідним мінімумом знань у цій області.
Виходячи з цих завдань, вибираються методи роботи:
1. Навчальна діяльність - реферати, усні журнали - сприяють освоєнню теорії та практиці взаємодії суспільства і природи, оволодіння прийомами причинного мислення.
2. Активні форми: диспути, дискусії з проблем навколишнього середовища, зустрічі з фахівцями, ділові ігри - формують досвід прийняття екологічно доцільних рішень.
3. Суспільно-корисна діяльність, постановка під керівництвом вчителя дослідів на шкільному навчально-дослідній ділянці з вивчення впливу мінеральних добрив на врожайність культур, виконання аналізів грунту та грунтових вод - служить придбання досвіду прийняття екологічних рішень, дозволяє зробити реальний внесок у вивчення і охорону місцевих екосистем, пропаганду екологічних ідей.
4. Екскурсії на підприємства - теоретичний матеріал стає ясним, очевидним, зримим.
Настала необхідність, викладаючи різні предмети, звернути увагу на те, як речовини ведуть себе в атмосфері, океані, грунті, як впливають на біосистеми. Такий підхід виховує звичку замислюватися над цими питаннями. Розглядаючи цілі екологічної освіти школярів, можна визначити різні його рівні: екологічна просвіта, формування екологічної свідомості, розвиток екологічної культури.
Перший рівень - екологічна просвіта - забезпечує орієнтацію школярів у проблемі і відповідні правила поведінки. Він досягається включенням екологічних відомостей як фрагментів навчального матеріалу в уроки або позакласні заняття (екологічна розминка, екологічні експрес-інформації, доповіді та реферати з окремим екологічним темах і т.п.).
Другий рівень - екологічна свідомість - передбачає формування категоріального апарату мислення учнів. Формування екологічної свідомості передбачає оволодіння системою екологічних знань і понятійним апаратом екології як навчального предмета (факультатив, спецкурс, навчальний предмет).
Третій рівень - розвиток екологічної культури - приносить усвідомлення учнями взаємодії "природа-людина" як цінності. Перехід екологічних проблем у розряд глобальних проблем сучасності обумовлює необхідність орієнтації на досягнення цього рівня. Екологічна культура в умовах шкільної освіти може формуватися тільки на основі інтегративного підходу. Механізм інтеграції передбачає вивчення екологічних проблем в системі "природа-наука-виробництво-суспільство-людина", що охоплює всі рівні взаємодії "природа-людина" [6].
Загальні методологічні та теоретичні положення дозволяють виділити принципи екологічної освіти.
1. Міждисциплінарний підхід у формуванні екологічної культури школярів.
Світова практика підтверджує перевагу екологічної освіти, яке "має міждисциплінарний підхід, спирається на конкретний зміст кожної дисципліни". Екологічна освіта при цьому покликане подолати розрізненість формованих знань, ізольованість шкільних дисциплін, їх роз'єднаність.
Реалізація міждисциплінарного підходу вимагає виділення міжпредметних зв'язків та забезпечення узагальнення міжпредметних підходів. Виділення міжпредметних зв'язків у екологічній освіті припускає узгодження змісту і методів розкриття законів, принципів і способів оптимальної взаємодії суспільства з природою на всіх рівнях екологічних знань, які вивчаються в різних навчальних предметах. У той же час важливо поєднувати логіку розвитку провідних ідей і понять, які входять у зміст того чи іншого навчального предмета з послідовним поглибленням і узагальненням екологічних ідей і понять.
2. Систематичність і безперервність вивчення екологічного матеріалу.
Послідовне досягнення мети і завдань освіти з питань навколишнього середовища вимагає розробки системи утримання, методів і організаційних форм навчально-виховного процесу. Ця система передбачає виокремлення провідних ідей і понять, встановлення їх взаємозв'язку і розвитку.
Системно-структурний підхід дозволяє відібрати елементи знань, розподілити їх у певній послідовності, органічно пов'язати з системою змісту основ наук. Цей підхід дозволяє заповнити прогалини в екологічних знаннях учнів, рівномірно вивчати види екологічних взаємозв'язків. Екологічна освіта має стати безперервним, охоплюючи всі етапи дошкільного, шкільного і післяшкільного освіти.
3. Єдність інтелектуального і емоційно-вольового засад у діяльності учнів з вивчення і поліпшення навколишнього природного середовища.
Становлення екологічно вихованої особистості відбувається за умови органічної єдності наукових знань про природні та соціальні фактори середовища з чуттєвим її сприйняттям, яке пробуджує естетичні переживання і породжує прагнення внести практичний внесок в її поліпшення. Цей принцип екологічної освіти та виховання орієнтує на поєднання раціонального пізнання з художньо-образним з урахуванням безпосереднього спілкування з природою.
Взаємозв'язки раціонального та емоційного різноманітні і залежать від віку учнів. У період дитинства має місце емоційно-естетичне сприйняття середовища, а не інтелектуальне. У юнацькому віці велику силу набуває інтелектуальне осмислення природи. Якщо учень знає закономірні зв'язки між об'єктами живої та неживої природи, відчуває красу гармонії екологічних систем, то і дії його будуть спрямовані на збереження природи, захист її від забруднення.
4. Взаємозв'язок глобального, національного і краєзнавчого розкриття екологічних проблем у навчальному процесі.
Факти позитивного і негативного впливу людини на природу даної місцевості важливо поєднувати з оцінкою наслідків цих впливів у глобальних масштабах. Розвиваючи турботу молоді про природу рідного краю, своєї Батьківщини, вчитель вселяє школярам думки про те, що Земля потребує спільної турботи всього людства. "Збереження природи вимагає зусиль всіх людей, які населяють земну кулю. Рана, нанесена природі на одному континенті, не може пройти безслідно на іншому." [7-8].
Принципи екологічної освіти реалізуються в процесі вирішення наступних завдань:
· Засвоєння провідних ідей, основних понять і наукових фактів про природу, на базі яких визначається оптимальний вплив людини на природу згідно з її законами;
· Розуміння багатосторонньої цінності природи як джерела матеріальних та духовних сил суспільства і кожної людини;
· Оволодіння знаннями та вміннями вивчення та оцінки стану навколишнього середовища, прийняття рішень щодо її поліпшення, здібностей передбачати можливі наслідки своїх дій;
· Розвиток потреби спілкування з природою, сприйняття її облагораживающего впливу, прагнення до пізнання реального світу в єдності з морально-естетичними переживаннями;
· Свідоме дотримання норм поведінки в природі, що виключає нанесення шкоди і шкоди природі, забруднення або руйнування навколишнього природного середовища;
активізація діяльності з поліпшення навколишнього і перетвореної середовища, участь у пропаганді сучасних ідей охорони природи.
РОЗДІЛ II. ЗАВДАННЯ з екологічним змістом
2.1 Завдання з екологічним змістом на уроках хімії
Сучасне людство, збройне технікою та використовує величезну кількість енергії, представляє дуже потужну силу, що впливає на природу Землі. Якщо ці дії не враховують природних законів і руйнують усталені за мільйони років зв'язки, виникають катастрофічні наслідки. Люди вже зіткнулися з цілим поряд природних катастроф, спричинених їх діяльністю. Це виникнення так званих "озонових дір", парниковий ефект, масове знищення лісів на всіх континентах, зникнення тисяч видів рослин і тварин, накопичення промислових відходів на звалищах і багато іншого.
Для екологічно грамотного господарювання на Землі потрібно знати дуже багато: від того, як взаємодіють із середовищем проживання окремі організми, до розуміння загальнопланетарних зв'язків живої природи і місця в них людського суспільства.
Тому екологія в даний час набуває особливого значення, як наука, що допомагає знайти вихід з виникнення кризи.
Проблема придбання екологічних знань вирішується в загальноосвітніх установах через введення дисципліни "екологія", а також через екологізацію шкільних дисциплін.
На уроках хімії вчитель піднімає багато екологічних проблем, обговорює разом з учнями можливі шляхи їх вирішення.
В умовах екологізації хімічної освіти зростає роль розрахункових і творчих завдань з екологічним змістом. Використання на уроках хімії таких завдань спрямоване на вивчення багатств рідного краю, сприяє розумінню сутності екологічних проблем, сприяє гуманітарному вихованню.
При вивченні теми "Підгрупа кисню" в 9-му класі ми знайомимо учнів з процесами, які забезпечують кругообіг кисню в біосфері, розповідаємо про значення кисню і озону в житті живих організмів і пропонуємо для вирішення і обговорення наступні завдання:
1. У стратосфері на висоті 20-30 км знаходиться шар озону O 3, що захищає Землю від потужного ультрафіолетового випромінювання Сонця. Якби не "озоновий екран" атмосфери, то фотони великої енергії досягли б поверхні Землі і знищили на ній все живе. Підраховано, що в середньому на кожного жителя Бєлгорода в повітряному просторі над містом доводиться по 150 моль озону. Скільки молекул озону і яка його маса припадає в середньому на одного Бєлгородці? (Відповідь: 9,03 € 10 25; 7,2 кг)
2. Однакове чи (і яке саме) число молекул міститься в 1г води і в 1г кисню? Яка роль цих речовин у біосфері Землі? (Відповідь: 0,33 € 10 23; 0,37 € 10 27)
3. Щоб приготувати бордосскую суміш (препарат проти фітофтори - грибкового захворювання городніх рослин), використовують мідний купорос CuSO 4 * 5H 2 O. Розрахуйте число атомів кисню і водню, які містяться в 350 г цієї речовини. (Відповідь: 75,8 * 10 23; 84,2 * 10 23)
4. У добу людина вдихає приблизно 25 кг повітря. На кожні 100 км шляху автомобіль витрачає 1825 кг кисню. Скільки діб зможе дихати людина повітрям, якщо одна з машин проїде на 100 км менше? Використовуючи наведені факти і результати ваших розрахунків, підготуйте:
а) рекламний проспект автомобілів;
б) текст звернення до президента Росії про захист природи.
(Відповідь: 347 діб 14 годин 52 хвилини)
5. Основний компонент природного газу - метан. Деякі великі родовища природного газу, наприклад Астраханське, Оренбурзьке, крім вуглеводневих газів містять значну кількість сірководню. Ця домішка, з одного боку небезпечна, тому що викликає сильну корозію трубопроводів і перекачувальної апаратури. Крім того, при згоранні такого газу виходить оксид сірки (IV), що викликає забруднення атмосфери. З іншого боку сірководень є цінним хімічним сировиною, з якого можна отримати, наприклад, сірчану кислоту. Запропонуйте раціональні, на вашу думку, способи очищення природного газу від сірководню.
При вивченні властивостей і застосування вуглецю і його сполук звертаємо увагу учнів на одну з сучасних екологічних проблем - виникнення "парникового ефекту", що приводить до потепління клімату. Пропонуємо для обговорення і обговорення такі завдання:
1. Бєлгородський крейда містить карбонат кальцію та карбонат магнію в перерахунку на CaO і MgO відповідно 54 і 0,5%.
1) Скільки домішки містить білгородський крейду?
2) Який обсяг CO 2 виділиться в атмосферу при випалюванні зразка такого крейди масою 1 кг?
(Відповідь: 2,5%)
2. У природі постійно відбувається кругообіг біогенних елементів: вуглецю, водню, кисню, фосфору, азоту та ін Людина в процесі своєї діяльності втручається в кругообіг речовин, використовую мінеральну сировину для своїх потреб. Яка маса вуглецю повинна перетворитися на CO 2, щоб отримати 1 л мінеральної газованої води з концентрацією вуглекислоти 2%, ρ = 1г/см 3. (Відповідь: 3,84 р.)
При розгляді питань застосування азоту та аміаку в темі "Підгрупа азоту" в 9-му класі для закріплення знань використовуємо такі завдання:
1. Азот - незамінний біогенний елемент, оскільки входить до складу білків і нуклеїнових кислот. Атмосфера - невичерпний резервуар азоту, однак основна частина живих організмів не може безпосередньо використовувати цей азот: він повинен бути попередньо пов'язаний у вигляді хімічних сполук. Існують азотфіксуючі бактерії, здатні фіксувати азот повітря і перетворювати його в доступну для рослин форму. За допомогою таких бактерій при гарному врожаї конюшина може накопичувати за сезон 150-160 кг / га азоту. Який об'єм повітря в м 3 містить таку масу азоту? Яку масу 10% розчину аміачної води (використовуваної в якості добрив) може замінити 1 га конюшини, що накопичив за сезон 100 кг / га азоту? (Відповідь: 120 м 3, 2100 кг)
2. Великих збитків водним організмам наносять сполуки миш'яку. Особливо отруйні сполуки миш'яку (III) Запропонуйте спосіб очищення стічних вод від арсенатів і арсенита, беручи до уваги, що миш'як є аналогом фосфору.
При узагальненні знань учнів з органічної хімії в 10-му класі для більш глибокого розуміння природних процесів пропонуємо учням наступні завдання:
1. Нагромадження вуглекислого газу в атмосфері стає небезпечним забрудненням - призводить до парникового ефекту. Який обсяг CO 2 попадає в атмосферу при спалюванні 100 г поліетилену (100 шт. Використаних пакетів)?
2. Рослини поглинають мінеральні речовини і вуглекислий газ і під дією ультрафіолету синтезують глюкозу, виділяючи кисень.
Який обсяг CO 2 засвоїли зелене листя цукрових буряків для отримання 100 г сахарози, з якої можна виготовити 10 цукерок (одна цукерка містить приблизно 10 г цукру)?
(Відповідь: 26 л СО 2).
3. Листя рослини махорки містять лимонну кислоту, приблизно 3%. Яка маса зеленого листя цієї рослини потрібно для отримання 1 кг лимонної кислоти, якщо втрати при виробництві становлять 15%? (Відповідь: 39,1 кг).
4. Оскільки нафтопродукти горючі, очищення від них водної поверхні можна було б проводити шляхом спалювання нафтової плівки. Такий спосіб, звісно, не економічний, він пов'язаний з втратою палива, але охорона природи, збереження морської та прибережної фауни і флори важливіше, ніж економія нафти. Труднощі спалювання нафтової плівки полягає в тому, що підпалити можна тільки відносно товстий шар плаваючою на поверхні води нафти. Якщо ж плівка тонка (так буває в більшості випадків), підпалити її не вдається. Запропонуйте спосіб спалювання тонких плівок нафтопродуктів на поверхні води.
5. Великі неприємності доставляє наявність у стічних водах карбонових кислот і їх солей. Запропонуйте фізико-хімічний спосіб очищення води від цих забруднень.
При вивченні теми "Метали" в 11-му класі знайомимо учнів з загальними способами отримання металів, а також з проблемами утилізації відходів при переробці металів.
1. Для нейтралізації промислових стоків гальванічного ділянки заводу "Енергомаш" міста Білгорода знадобилося 60 кг негашеного вапна CaO з масовою часткою домішок 7%. Яка маса іона нікелю Ni 2 +, що міститься в стоках була нейтралізована?
(Відповідь: 58,7 кг).
2. При нейтралізації промислових стоків білгородського заводу "Ритм" було отримано 300 кг осаду Cr (OH) 3. Яку масу металевого хрому можна отримати з осаду, якщо виробничі втрати складають 10%
У Бєлгородській області питна вода містить розчинні солі іонів Ca 2 + і Mg 2 + - сульфати і карбонати, що обумовлюють її жорсткість. Повсякденне вживання такої води може призвести до ряду захворювань травного тракту.
3. Які з перерахованих нижче речовин можуть бути застосовані для зниження жорсткості бєлгородської води:
a) а) карбонат калію;
b) б) кухонна сіль;
c) в) фосфат натрію.
Дайте обгрунтовану відповідь, привівши рівняння відповідних реакцій.
Ми спробували поглянути на екологічні питання і проблеми крізь призму хімічних знань, так як для глибокого розуміння сучасної екологічної ситуації (як на всій планеті, так і в регіональному, місцевому масштабі) людині абсолютно необхідно знання хімічних основ або причин цієї ситуації [8].
2.2 Нетрадиційні задачі з органічної хімії
Навчання будь-якого предмета у школі має бути організоване таким чином, щоб учням було цікаво на уроках, щоб вони прагнули отримувати нові знання. Щоб учні продуктивно і діяльно працювали на уроках органічної хімії, ми пропонуємо систематично використовувати в навчальному процесі в біолого-хімічних класах нетрадиційні завдання - інтегровані пізнавальні. У таких завданнях інтеграція знань здійснюється за рахунок комплексного використання матеріалу різних галузей знань (медицини, біології, екології, історії) і активного пошуку нової інформації. Завдання інтеграції - не тільки озброєння учнів цілісної сукупністю знань про навколишній світ, а й виховання адекватного і грамотного ставлення до дійсності, розвиток умінь самостійно вирішувати виникаючі проблеми і науково пояснювати відбуваються явища. При використанні пізнавальних завдань у ряді випадків, навчання здійснюється через опору на вже наявні знання і життєвий досвід (через пояснення буденного з позиції науки) учнів. На початковому етапі інтегровані завдання використовуються більшою мірою з метою залучення уваги і стимулювання цікавості або розвитку допитливості. У цей період завдання мають переважно ілюстрований характер. На наступних етапах навчання використовуються інтегровані пізнавальні завдання проблемного характеру.
1. ВУГЛЕВОДНІ
Завдання 1.
Спілкування між людьми засновано на зорових і слухових контактах. Однак для деяких інших тварин основним способом спілкування є виділення хімічних речовин. Для того, щоб привернути увагу самиці домашня муха виділяє алкена - мускалюра. Встановіть його структурну формулу, якщо відомі такі його властивості:
а) взаємодіє з бромом, утворюючи безбарвний продукт складу З 23 Н 46 Вr 2.
б) при озонуванні й розкладанні озоніди водою виходять речовини складу З 8 Н 17 СОН і С 13 Н 27 СОН.
Завдання 2.
До складу феромона тривоги у мурашок - древоточцев входить вуглеводень. Яке будова вуглеводню, якщо при його крекінгу утворюються пентан і пента, а при його горінні - 10 міль вуглекислого газу.
(Відп.: декан)
Завдання 3.
Самці джмелів під час ранкового польоту залишають на рослинах і предметах крапельки пахучої речовини, яка допомагає іншим членам їх сім'ї легше відшукувати їжу. Ця речовина - фарнезол - З 15 Н 26 О. Встановіть його структуру, якщо відомо, що при його пропусканні над оксидом алюмінію при 300 ° С утворюється вуглеводень складу
СН 3 - С = СН - СН 2 - СН 2 - С = СН 2,
| |
СН 3 2 СН 3
реагує з металевим натрієм з виділенням водню, а при обережному окисленні утворює альдегід.
(Відп.: СН 3 - (С (СН 3) = СН - СН - СІ 2) 2 - С (СН 3) = СН - СН 2 ОН)
2. СПИРТИ
Завдання 1.
Щоб привернути увагу самка шовкопряда виділяє хімічну речовину - бомбікол. Вловлюючи його запах вусиками, самці шовкопряда починають "танець залицяння". Бомбікол є алкадіенолом складу З 16 Н 29 ОН. Встановіть його структуру, якщо відомо, що при дегідратації він утворює вуглеводень З 16 Н 28, який при озонуванні і наступному гідролізі утворює
О О О О О О
СН 3 - (СН 2) 2 - З З - З З - (СН 2) 7 - З НС
Н Н Н Н Н Н.
Його насичений спирт при взаємодії з натрієм утворює
СН 3 - (СН 2) 14 СН 2 О Nа.
(Відп.: гексодекадіен - 10, 12, - ол - 1)
Завдання 2.
Для розмітки території бджоли роду Trigona використовують речовину складу З 7 Н 16 О. Встановіть його структурну формулу, якщо:
а) вона реагує з металевим натрієм з виділенням водню
б) при дегідратації переходить в вуглеводень З 7 Н 14, який при Озонолиз дає суміш оцтового і валеріанового альдегідів.
(Відп.: гептан - 2 - ол)
Завдання 3.
Приваблювати феромоном робочої бджоли є гераніол, що привертає інших робочих бджіл. Встановіть будова молекул гераніол, якщо відомі такі його властивості:
а) склад молекули С 10 Н 18 О
б) при бромуванні утворює речовину
2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - діметілоктанол - 1.
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2, 6 - ол - 1)
3. Альдегіди і кетони
Завдання 1.
За допомогою хімічної сигналізації та хімічної інформації відбувається своєрідний "обмін думками" у тварин. Мурашки для подачі сигналу тривоги виділяють речовину складу З 7 Н 14 О. Визначте будови цієї речовини, якщо воно взаємодіє з гідроксиламіном, з синильною кислотою дає речовина складу З 7 Н 15 ОN, при каталітичному гідруванні утворює 4 - метілгексанол - 3.
(Відп.: 4 - метілгексанон - 3)
Завдання 2.
Щоб привернути увагу самиці волохокрилець виділяє речовину С 8 Н 16 О. Встановіть структурну формулу цієї речовини, якщо воно реагує з гідроксиламіном, але не дає реакції срібного дзеркала, а при каталітичному гідруванні утворює нонан - 2 - ол.
(Відп.: нонан - 2 - ОН)
Завдання 3.
Статевим феромоном у деяких ручейников служить речовина складу З 7 Н 14 О. Встановіть його структурну формулу, якщо при гідруванні утворює сполучення З 7 Н 16 О, яке при дегідратації і наступному Озонолиз дає суміш оцтового і валеріанового альдегідів.
(Відп.: гептан - він - 2)
Завдання 4.
У красноклопов роль феромона тривоги грає речовина складу З 6 Н 10 О. Встановіть його будови на підставі наступних властивостей: а) реагує з аміачним розчином оксиду срібла, б) при Озонолиз дає суміш масляного альдегіду і діальдегіду складу СОН-СОН.
(Відп.: гексен - 2 - аль)
Завдання 5.
Феромоном тривоги у медоносних бджіл є речовина складу З 8 Н 16 О. Встановіть його будова, якщо відомо, що воно при дії синильної кислоти дає оксінітріл, а при відновленні утворює нонан - 2 - ол.
(Відп.: нонан - 2 - він)
Завдання 6.
Феромоном тривоги у мурашок-листорізів є цитраль. Ця речовина викликає агресивну реакцію у мурашок: вони знищують все живе в тому місці, звідки цей запах виходить (цитраль пахне лимонами). Встановіть структурну формулу цитралю, якщо при взавімодействіі його з бромної водою утворюється 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3,7 - діметілоктаналь - 1.
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2,6 - аль - 1)
Завдання 7.
До складу феромонів тривоги бджіл входить речовина складу З 7 Н 14 О. Визначте будову цієї речовини, якщо відомо, що воно не реагує з аміачним розчином оксиду срібла, а при каталітичному гідруванні утворює гептанол - 2.
(Відп.: гептан - 2 - він)
Завдання 8.
У комах, що утворюють сім'ї, є особливі хімічні речовини, призначені для оповіщення членів групи про небезпеку (феромони тривоги). Такою речовиною у деяких мурашок є цитраль З 10 Н 16 О, яке має такі властивості: а) даетреакцію срібного дзеркала; б) при взаємодії з бромом утворює 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - діметілоктаналь - 1. Яке висновок можна зробити про будову з'єднання?
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2, 6 - аль - 1)
Завдання 9.
У евкаліптовому маслі міститься альдегід складу З 7 Н 14 О, володіє запахом лимона. Речовина З 7 Н 14 Про утворює оксим, при окислюванні перманганатом калію у кислому фазі перетворюється на суміш кислот і кетонів, при взаємодії з бромом утворює 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - діметілоктаналь - 1.
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2, 6 - аль - 1)
Завдання 10.
Запах фіалок обумовлений речовиною складу З 9 Н 14 О. Яка структурна формула цієї речовини, якщо при бромуванні утворюється 2, 3, 6. 7 - тетрабром нонаналь - 1?
(Відп.: нонадіен - 2, 6 - аль - 1)
Завдання 11.
Запах гвоздики обумовлений евгенолом і речовиною складу З 7 Н 14 О. Визначте будову цієї речовини, якщо відомо, що воно не реагує з аміачним розчином оксиду срібла, а при каталітичному гідруванні утворює гептанол - 2.
(Відп.: метілпентілкетон)
4. Карбонові кислоти
Завдання 1.
Руді лісові мурахи мають феромоном тривоги - кислотою, яка одночасно служить зброєю. Встановіть його структурну формулу, якщо речовина розкладається при нагріванні, дає реакцію срібного дзеркала.
Завдання 2.
Кислуватий смак ягід барбарису обумовлений високим вмістом речовини складу З 4 Н 5 О 5. Яке будова цієї речовини, якщо при його дегідратації утворюється негранична дикарбонових кислот складу З 4 Н 4 О 4?
(Відп.: яблучна кислота)
Завдання 3.
2) До складу обліпихової олії входять ненасичені сполуки. У них низькі температури плавлення - тому на морозі ягоди обліпихи залишаються м'якими, а журавлина, горобина, брусниця перетворюються в тверді заморожені грудочки. Одним з основних компонентів є речовина складу З 17 Н 33 СООН, яке знебарвлює бромну воду, при етерифікації з гліцерином утворює твердий жир.
(Відп: олеїнова кислота)
Завдання 4.
До складу обліпихової олії входять ненасичені сполуки. У них низькі температури плавлення - тому на морозі ягоди обліпихи залишаються м'якими (а журавлина, горобина, брусниця перетворюються в тверді заморожені грудочки). Одним з основним компонентом олії є речовина складу З 17 Н 33 СООН, яке знебарвлює бромну воду, при етерифікації з гліцерином утворює твердий жир. Яка структурна формула речовини?
(Відп.: олеїнова кислота)
Завдання 5.
Лавровий лист - висушений лист лавра благородного. Аромат обумовлений ефіром. Встановіть його структурну формулу, якщо відомо, що при його гідролізі утворюється лауриловий спирт СН 3 - (СН 2) 10 - СН 2 ОН і Лауринова кислота СН 3 - (СН 2) 10 - СООН.
(Відп.: лауриловий ефір лауринової кислоти)
Рішення завдань формує певний стиль мислення і розвиває інтелектуальні вміння учнів. Успішність розвитку навчальної діяльності залежить від активності студента. Важливо, щоб завдання створювала позитивну установку на подальшу активну діяльність Саме рішення завдань - це активний пізнавальний процес. Інтегровані завдання сприяють формуванню пізнавальних мотивів (ставити учнів перед необхідністю творчого використання наявних у них знань і придбання відсутньої інформації) [10,11].
ГЛАВА III. УРОК «ПРАКТИКУМ З ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ КУРСУ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ З ЕКОЛОГІЧНИХ ЗМІСТОМ»
Мета. Описувати і пояснювати задачі з екологічним змістом. Оптимальне використання в навчальному процесі таких завдань дозволяє наблизити теоретичний матеріал до життя, зробити його менш академічним. У пошуках відповіді на питання завдання учень мимоволі стикається з проблемами захисту природи і отримує реальні можливості використовувати набуті знання на практиці.
Завдання, які дають можливість розкрити сутність функціонування природних систем і виявити екологічні проблеми
1. Розрахуйте обсяг З 2, повернутого в круговорот вуглецю в результаті діяльності метанокісляющіх бактерій, якщо ними було утилізовано з повітря 4,8 т СН 4. Процес біологічного окислення метану йде ступінчасто:
СН 4 СН 3 ОН НСНО НСООН СО 2.
Маса СН 4 в атмосфері дорівнює 4,3 • 10 8 т, а загальна маса СО 2 - 2,3 • 10 12 т.
2. ГДК фенолу у місць водокористування становить 0,001 мг / л. Розрахуйте, у скільки разів концентрація фенолу буде перевищувати ГДК, якщо у водойму місткістю 10 4 м 3 зі стічними водами коксохімічного підприємства було скинуто 47 кг фенолу.
3. У лабораторних спиртівка етиловий спирт згоряє з виділенням СО 2 і Н 2 О. Обчисліть об'єм СО 2, який накопичився в хімічному кабінеті обсягом 288 м 3, якщо на кожному з 18 столів за час роботи учнів згорає 2,3 г спирту.
Розрахуйте об'ємну частку СО 2 і поясніть, чи надасть він вплив на самопочуття учнів, які працюють в кабінеті, якщо врахувати, що об'ємна частка СО 2 в атмосферному повітрі становить 0,03%. Якщо ж його вміст перевищує 4%, то відбувається подразнення дихальних шляхів, виникають шум у вухах і головний біль.
4. У питній воді були виявлені сліди речовини, що володіє загальнийтоксичними і наркотичну дію. На основі якісного та кількісного аналізів цієї речовини було встановлено, що це похідне фенолу і масові частки елементів у ньому рівні: 55% З, 4,0% Н, 14,0% О, 27% Cl.
Встановіть молекулярну формулу речовини. Складіть рівняння реакції його отримання, вкажіть можливі причини потрапляння цієї речовини в середу.
Завдання, в яких відображені питання регулювання стану природного середовища, розробки заходів щодо запобігання негативних наслідків антропогенного впливу
5. З 1 м 3 деревних відходів можна отримати 60 л метанолу. Розрахуйте масу формаліну (40%-го розчину формальдегіду), який можна отримати при окисленні зазначеного обсягу спирту ( CH3OH = 0,791 г / см 3).
6. Один із способів очищення коксового газу від оксидів азоту (II) - використання метану:
Який обсяг СН 4 витрачається на годину на взаємодію з NO на установці з очищення коксового газу продуктивністю 130 тис. м 3 / год, якщо в 1 м 3 коксового газу міститься 6 см 3 NO?
6. У промисловості вінілхлорид отримують піролізом дихлоретану (1-я стадія):
В даний час здійснено збалансований (безвідходний) синтез вінілхлориду. Для цього виділяється при піролізі HCl змішують з етиленом і киснем, а потім цю суміш піддають окислювальному хлоруванню у присутності каталізатора хлориду міді (II) CuCl 2 на носії (2-я стадія):
Розрахуйте обсяг НСl (н. у.), Що виділився при піролізі 19,8 кг дихлоретану, і масу вінілхлориду, отриманого при збалансованому синтезі. Який обсяг займе етилен (н. у.), Необхідний для другої стадії процесу? Оцініть нову технологію отримання вінілхлориду з позиції захисту навколишнього середовища від забруднення.
Завдання, що сприяють формуванню особистісних якостей учнів
8. В основі самоочищення водойм від органічних забруднювачів лежить процес їх окислення. Якщо органічних речовин у воді трохи, то вони окислюються розчиненим у воді киснем. Цей процес прискорюється під дією сонячного світла. Сприяють окислювання і деякі мікроорганізми (біологічні методи).
Існують і хімічні методи інтенсифікації процесу окислення органічних забруднювачів у воді. Який із запропонованих нижче реагентів ви виберете для прискорення цього процесу: а) пероксид водню, б) хлор або його кисневмісні похідні, в) озоновоздушную суміш? Дайте обгрунтовану відповідь.
9. Зберіть нехарчові відходи, накопичені вами за один день. Проаналізуйте їх склад. Складіть прогноз про перетвореннях цих речовин при попаданні в навколишнє середовище. Опишіть, як ви вчинили з зібраним вами сміттям після проведеного аналізу.
Ароматичні вуглеводні, їх фізіологічна дія
Бензол має загальнотоксичну і мутагенною дією, а також впливає на репродуктивну функцію жінок. Діє на нирки, печінку, змінює формулу крові (зменшує кількість лейкоцитів, тромбоцитів, червоних кров'яних тілець), порушує структуру хромосом.
Нітробензол також має загальнотоксичну дією. Окисляє гемоглобін крові в метгемоглобін (метгемоглобінемія), викликає желтушное забарвлення білків очей, фізіологічні і неврологічні розлади. [8-9]
Наприкінці уроку вчитель ділить клас на дві групи і дає картки з описом ситуації і питаннями, які перевіряє на наступному уроці.
1-а ситуація. В одному з цехів анилинокрасочной заводу зупинили на планово-попереджувальний ремонт сульфуратор (апарат для сульфірованія 2), що представляє собою вертикальний чавунний апарат заввишки 3 м та об'ємом 600 л. На кришці був люк діаметром 0,4 м для внутрішнього огляду, ремонту і доочищення апарату. Після видалення і нейтралізації кислого середовища, пропарювання системи, промивання водою, установки заглушок на трубопроводах і зливу з сульфуратора за допомогою сифона необхідно було вручну видалити залишок. Лаборант провів аналіз повітряного середовища в сульфураторе, відібравши пробу на глибині 1,5 м. Вміст парів бензолу виявилося рівним 25 мг / м 3.
Було отримано дозвіл на проведення робіт з очищення апарату. Робочий без протигаза і рятувального жилета спустився в сульфуратор і через 5-10 хв втратив свідомість. Отримавши важке отруєння, він півроку пролежав в лікарні і потім був переведений на інвалідність з важким захворюванням крові (ГДК - гранично допустима концентрація - в робочій зоні для бензолу 5 мг / м 3).
Після порятунку робочого був зроблений аналіз повітряного середовища в нижній частині сульфуратора, який показав вміст бензолу 6000 мг / м 3.
Література
1. Винокурова Н.Ф. Інтеграція екологічних знань. Нижній Новгород, 1996, 150 с.
2. Захлєбний О.М., Суравегина І.Т. Екологічна освіта школярів у позакласній роботі. М., 1984, 250 с.
3. Звєрєв І.Д. Екологія у шкільному навчанні. М.: Знание, 1980,80 с.
4. Куратова Є.В.., Сорокін В.В. Система екологічних та хіміко-екологічних понять в хімічному освіті. Хімія в школі, 1995, № 5, с. 8-11
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. М.: Світ, 1993, 456 с.
6. Назаренко В.М. Програма екологізованих курсу хімії для середньої загальноосвітньої школи. Хімія в школі, 1993, № 5, с. 3-7
7. Назаренко В.М. Контролюючі завдання з екологічним змістом. Хімія в школі, 1993, № 1, с. 7-9.
8. Л.В. Дерев'янкіна, С.Є. Клинков, Т.А. Монастирська Завдання з екологічним змістом на уроках хімії
9. Екологічна освіта школярів. Під. ред. І. Д. Звєрєва, І. П. Сурангіной. М.: Педагогіка, 1983, 125 с.
10. Євстаф'єва Є.І., Титова І.М. Початкова професійна освіта: розвиток внутрішньої мотивації навчання / / Хімія в школі, № 7, 2002. С.20-25.
11. Безуевская В.А. Хімічні задачі з екологічним змістом / / Хімія в школі № 3, 2000. С.59-61.
Завдання 3.
Самці джмелів під час ранкового польоту залишають на рослинах і предметах крапельки пахучої речовини, яка допомагає іншим членам їх сім'ї легше відшукувати їжу. Ця речовина - фарнезол - З 15 Н 26 О. Встановіть його структуру, якщо відомо, що при його пропусканні над оксидом алюмінію при 300 ° С утворюється вуглеводень складу
СН 3 - С = СН - СН 2 - СН 2 - С = СН 2,
| |
СН 3 2 СН 3
реагує з металевим натрієм з виділенням водню, а при обережному окисленні утворює альдегід.
(Відп.: СН 3 - (С (СН 3) = СН - СН - СІ 2) 2 - С (СН 3) = СН - СН 2 ОН)
2. СПИРТИ
Завдання 1.
Щоб привернути увагу самка шовкопряда виділяє хімічну речовину - бомбікол. Вловлюючи його запах вусиками, самці шовкопряда починають "танець залицяння". Бомбікол є алкадіенолом складу З 16 Н 29 ОН. Встановіть його структуру, якщо відомо, що при дегідратації він утворює вуглеводень З 16 Н 28, який при озонуванні і наступному гідролізі утворює
О О О О О О
СН 3 - (СН 2) 2 - З З - З З - (СН 2) 7 - З НС
Н Н Н Н Н Н.
Його насичений спирт при взаємодії з натрієм утворює
СН 3 - (СН 2) 14 СН 2 О Nа.
(Відп.: гексодекадіен - 10, 12, - ол - 1)
Завдання 2.
Для розмітки території бджоли роду Trigona використовують речовину складу З 7 Н 16 О. Встановіть його структурну формулу, якщо:
а) вона реагує з металевим натрієм з виділенням водню
б) при дегідратації переходить в вуглеводень З 7 Н 14, який при Озонолиз дає суміш оцтового і валеріанового альдегідів.
(Відп.: гептан - 2 - ол)
Завдання 3.
Приваблювати феромоном робочої бджоли є гераніол, що привертає інших робочих бджіл. Встановіть будова молекул гераніол, якщо відомі такі його властивості:
а) склад молекули С 10 Н 18 О
б) при бромуванні утворює речовину
2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - діметілоктанол - 1.
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2, 6 - ол - 1)
3. Альдегіди і кетони
Завдання 1.
За допомогою хімічної сигналізації та хімічної інформації відбувається своєрідний "обмін думками" у тварин. Мурашки для подачі сигналу тривоги виділяють речовину складу З 7 Н 14 О. Визначте будови цієї речовини, якщо воно взаємодіє з гідроксиламіном, з синильною кислотою дає речовина складу З 7 Н 15 ОN, при каталітичному гідруванні утворює 4 - метілгексанол - 3.
(Відп.: 4 - метілгексанон - 3)
Завдання 2.
Щоб привернути увагу самиці волохокрилець виділяє речовину С 8 Н 16 О. Встановіть структурну формулу цієї речовини, якщо воно реагує з гідроксиламіном, але не дає реакції срібного дзеркала, а при каталітичному гідруванні утворює нонан - 2 - ол.
(Відп.: нонан - 2 - ОН)
Завдання 3.
Статевим феромоном у деяких ручейников служить речовина складу З 7 Н 14 О. Встановіть його структурну формулу, якщо при гідруванні утворює сполучення З 7 Н 16 О, яке при дегідратації і наступному Озонолиз дає суміш оцтового і валеріанового альдегідів.
(Відп.: гептан - він - 2)
Завдання 4.
У красноклопов роль феромона тривоги грає речовина складу З 6 Н 10 О. Встановіть його будови на підставі наступних властивостей: а) реагує з аміачним розчином оксиду срібла, б) при Озонолиз дає суміш масляного альдегіду і діальдегіду складу СОН-СОН.
(Відп.: гексен - 2 - аль)
Завдання 5.
Феромоном тривоги у медоносних бджіл є речовина складу З 8 Н 16 О. Встановіть його будова, якщо відомо, що воно при дії синильної кислоти дає оксінітріл, а при відновленні утворює нонан - 2 - ол.
(Відп.: нонан - 2 - він)
Завдання 6.
Феромоном тривоги у мурашок-листорізів є цитраль. Ця речовина викликає агресивну реакцію у мурашок: вони знищують все живе в тому місці, звідки цей запах виходить (цитраль пахне лимонами). Встановіть структурну формулу цитралю, якщо при взавімодействіі його з бромної водою утворюється 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3,7 - діметілоктаналь - 1.
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2,6 - аль - 1)
Завдання 7.
До складу феромонів тривоги бджіл входить речовина складу З 7 Н 14 О. Визначте будову цієї речовини, якщо відомо, що воно не реагує з аміачним розчином оксиду срібла, а при каталітичному гідруванні утворює гептанол - 2.
(Відп.: гептан - 2 - він)
Завдання 8.
У комах, що утворюють сім'ї, є особливі хімічні речовини, призначені для оповіщення членів групи про небезпеку (феромони тривоги). Такою речовиною у деяких мурашок є цитраль З 10 Н 16 О, яке має такі властивості: а) даетреакцію срібного дзеркала; б) при взаємодії з бромом утворює 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - діметілоктаналь - 1. Яке висновок можна зробити про будову з'єднання?
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2, 6 - аль - 1)
Завдання 9.
У евкаліптовому маслі міститься альдегід складу З 7 Н 14 О, володіє запахом лимона. Речовина З 7 Н 14 Про утворює оксим, при окислюванні перманганатом калію у кислому фазі перетворюється на суміш кислот і кетонів, при взаємодії з бромом утворює 2, 3, 6, 7 - тетрабром - 3, 7 - діметілоктаналь - 1.
(Відп.: 3, 7 - діметілоктадіен - 2, 6 - аль - 1)
Завдання 10.
Запах фіалок обумовлений речовиною складу З 9 Н 14 О. Яка структурна формула цієї речовини, якщо при бромуванні утворюється 2, 3, 6. 7 - тетрабром нонаналь - 1?
(Відп.: нонадіен - 2, 6 - аль - 1)
Завдання 11.
Запах гвоздики обумовлений евгенолом і речовиною складу З 7 Н 14 О. Визначте будову цієї речовини, якщо відомо, що воно не реагує з аміачним розчином оксиду срібла, а при каталітичному гідруванні утворює гептанол - 2.
(Відп.: метілпентілкетон)
4. Карбонові кислоти
Завдання 1.
Руді лісові мурахи мають феромоном тривоги - кислотою, яка одночасно служить зброєю. Встановіть його структурну формулу, якщо речовина розкладається при нагріванні, дає реакцію срібного дзеркала.
Завдання 2.
Кислуватий смак ягід барбарису обумовлений високим вмістом речовини складу З 4 Н 5 О 5. Яке будова цієї речовини, якщо при його дегідратації утворюється негранична дикарбонових кислот складу З 4 Н 4 О 4?
(Відп.: яблучна кислота)
Завдання 3.
2) До складу обліпихової олії входять ненасичені сполуки. У них низькі температури плавлення - тому на морозі ягоди обліпихи залишаються м'якими, а журавлина, горобина, брусниця перетворюються в тверді заморожені грудочки. Одним з основних компонентів є речовина складу З 17 Н 33 СООН, яке знебарвлює бромну воду, при етерифікації з гліцерином утворює твердий жир.
(Відп: олеїнова кислота)
Завдання 4.
До складу обліпихової олії входять ненасичені сполуки. У них низькі температури плавлення - тому на морозі ягоди обліпихи залишаються м'якими (а журавлина, горобина, брусниця перетворюються в тверді заморожені грудочки). Одним з основним компонентом олії є речовина складу З 17 Н 33 СООН, яке знебарвлює бромну воду, при етерифікації з гліцерином утворює твердий жир. Яка структурна формула речовини?
(Відп.: олеїнова кислота)
Завдання 5.
Лавровий лист - висушений лист лавра благородного. Аромат обумовлений ефіром. Встановіть його структурну формулу, якщо відомо, що при його гідролізі утворюється лауриловий спирт СН 3 - (СН 2) 10 - СН 2 ОН і Лауринова кислота СН 3 - (СН 2) 10 - СООН.
(Відп.: лауриловий ефір лауринової кислоти)
Рішення завдань формує певний стиль мислення і розвиває інтелектуальні вміння учнів. Успішність розвитку навчальної діяльності залежить від активності студента. Важливо, щоб завдання створювала позитивну установку на подальшу активну діяльність Саме рішення завдань - це активний пізнавальний процес. Інтегровані завдання сприяють формуванню пізнавальних мотивів (ставити учнів перед необхідністю творчого використання наявних у них знань і придбання відсутньої інформації) [10,11].
ГЛАВА III. УРОК «ПРАКТИКУМ З ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ КУРСУ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ З ЕКОЛОГІЧНИХ ЗМІСТОМ»
Мета. Описувати і пояснювати задачі з екологічним змістом. Оптимальне використання в навчальному процесі таких завдань дозволяє наблизити теоретичний матеріал до життя, зробити його менш академічним. У пошуках відповіді на питання завдання учень мимоволі стикається з проблемами захисту природи і отримує реальні можливості використовувати набуті знання на практиці.
Завдання, які дають можливість розкрити сутність функціонування природних систем і виявити екологічні проблеми
1. Розрахуйте обсяг З 2, повернутого в круговорот вуглецю в результаті діяльності метанокісляющіх бактерій, якщо ними було утилізовано з повітря 4,8 т СН 4. Процес біологічного окислення метану йде ступінчасто:
СН 4 СН 3 ОН НСНО НСООН СО 2.
Маса СН 4 в атмосфері дорівнює 4,3 • 10 8 т, а загальна маса СО 2 - 2,3 • 10 12 т.
2. ГДК фенолу у місць водокористування становить 0,001 мг / л. Розрахуйте, у скільки разів концентрація фенолу буде перевищувати ГДК, якщо у водойму місткістю 10 4 м 3 зі стічними водами коксохімічного підприємства було скинуто 47 кг фенолу.
3. У лабораторних спиртівка етиловий спирт згоряє з виділенням СО 2 і Н 2 О. Обчисліть об'єм СО 2, який накопичився в хімічному кабінеті обсягом 288 м 3, якщо на кожному з 18 столів за час роботи учнів згорає 2,3 г спирту.
Розрахуйте об'ємну частку СО 2 і поясніть, чи надасть він вплив на самопочуття учнів, які працюють в кабінеті, якщо врахувати, що об'ємна частка СО 2 в атмосферному повітрі становить 0,03%. Якщо ж його вміст перевищує 4%, то відбувається подразнення дихальних шляхів, виникають шум у вухах і головний біль.
4. У питній воді були виявлені сліди речовини, що володіє загальнийтоксичними і наркотичну дію. На основі якісного та кількісного аналізів цієї речовини було встановлено, що це похідне фенолу і масові частки елементів у ньому рівні: 55% З, 4,0% Н, 14,0% О, 27% Cl.
Встановіть молекулярну формулу речовини. Складіть рівняння реакції його отримання, вкажіть можливі причини потрапляння цієї речовини в середу.
Завдання, в яких відображені питання регулювання стану природного середовища, розробки заходів щодо запобігання негативних наслідків антропогенного впливу
5. З 1 м 3 деревних відходів можна отримати 60 л метанолу. Розрахуйте масу формаліну (40%-го розчину формальдегіду), який можна отримати при окисленні зазначеного обсягу спирту ( CH3OH = 0,791 г / см 3).
6. Один із способів очищення коксового газу від оксидів азоту (II) - використання метану:
Який обсяг СН 4 витрачається на годину на взаємодію з NO на установці з очищення коксового газу продуктивністю 130 тис. м 3 / год, якщо в 1 м 3 коксового газу міститься 6 см 3 NO?
6. У промисловості вінілхлорид отримують піролізом дихлоретану (1-я стадія):
В даний час здійснено збалансований (безвідходний) синтез вінілхлориду. Для цього виділяється при піролізі HCl змішують з етиленом і киснем, а потім цю суміш піддають окислювальному хлоруванню у присутності каталізатора хлориду міді (II) CuCl 2 на носії (2-я стадія):
Розрахуйте обсяг НСl (н. у.), Що виділився при піролізі 19,8 кг дихлоретану, і масу вінілхлориду, отриманого при збалансованому синтезі. Який обсяг займе етилен (н. у.), Необхідний для другої стадії процесу? Оцініть нову технологію отримання вінілхлориду з позиції захисту навколишнього середовища від забруднення.
Завдання, що сприяють формуванню особистісних якостей учнів
8. В основі самоочищення водойм від органічних забруднювачів лежить процес їх окислення. Якщо органічних речовин у воді трохи, то вони окислюються розчиненим у воді киснем. Цей процес прискорюється під дією сонячного світла. Сприяють окислювання і деякі мікроорганізми (біологічні методи).
Існують і хімічні методи інтенсифікації процесу окислення органічних забруднювачів у воді. Який із запропонованих нижче реагентів ви виберете для прискорення цього процесу: а) пероксид водню, б) хлор або його кисневмісні похідні, в) озоновоздушную суміш? Дайте обгрунтовану відповідь.
9. Зберіть нехарчові відходи, накопичені вами за один день. Проаналізуйте їх склад. Складіть прогноз про перетвореннях цих речовин при попаданні в навколишнє середовище. Опишіть, як ви вчинили з зібраним вами сміттям після проведеного аналізу.
Ароматичні вуглеводні, їх фізіологічна дія
Бензол має загальнотоксичну і мутагенною дією, а також впливає на репродуктивну функцію жінок. Діє на нирки, печінку, змінює формулу крові (зменшує кількість лейкоцитів, тромбоцитів, червоних кров'яних тілець), порушує структуру хромосом.
Нітробензол також має загальнотоксичну дією. Окисляє гемоглобін крові в метгемоглобін (метгемоглобінемія), викликає желтушное забарвлення білків очей, фізіологічні і неврологічні розлади. [8-9]
Наприкінці уроку вчитель ділить клас на дві групи і дає картки з описом ситуації і питаннями, які перевіряє на наступному уроці.
1-а ситуація. В одному з цехів анилинокрасочной заводу зупинили на планово-попереджувальний ремонт сульфуратор (апарат для сульфірованія 2), що представляє собою вертикальний чавунний апарат заввишки 3 м та об'ємом 600 л. На кришці був люк діаметром 0,4 м для внутрішнього огляду, ремонту і доочищення апарату. Після видалення і нейтралізації кислого середовища, пропарювання системи, промивання водою, установки заглушок на трубопроводах і зливу з сульфуратора за допомогою сифона необхідно було вручну видалити залишок. Лаборант провів аналіз повітряного середовища в сульфураторе, відібравши пробу на глибині 1,5 м. Вміст парів бензолу виявилося рівним 25 мг / м 3.
Було отримано дозвіл на проведення робіт з очищення апарату. Робочий без протигаза і рятувального жилета спустився в сульфуратор і через 5-10 хв втратив свідомість. Отримавши важке отруєння, він півроку пролежав в лікарні і потім був переведений на інвалідність з важким захворюванням крові (ГДК - гранично допустима концентрація - в робочій зоні для бензолу 5 мг / м 3).
Після порятунку робочого був зроблений аналіз повітряного середовища в нижній частині сульфуратора, який показав вміст бензолу 6000 мг / м 3.
Література
1. Винокурова Н.Ф. Інтеграція екологічних знань. Нижній Новгород, 1996, 150 с.
2. Захлєбний О.М., Суравегина І.Т. Екологічна освіта школярів у позакласній роботі. М., 1984, 250 с.
3. Звєрєв І.Д. Екологія у шкільному навчанні. М.: Знание, 1980,80 с.
4. Куратова Є.В.., Сорокін В.В. Система екологічних та хіміко-екологічних понять в хімічному освіті. Хімія в школі, 1995, № 5, с. 8-11
5. Небел Б. Наука про навколишнє середовище. М.: Світ, 1993, 456 с.
6. Назаренко В.М. Програма екологізованих курсу хімії для середньої загальноосвітньої школи. Хімія в школі, 1993, № 5, с. 3-7
7. Назаренко В.М. Контролюючі завдання з екологічним змістом. Хімія в школі, 1993, № 1, с. 7-9.
8. Л.В. Дерев'янкіна, С.Є. Клинков, Т.А. Монастирська Завдання з екологічним змістом на уроках хімії
9. Екологічна освіта школярів. Під. ред. І. Д. Звєрєва, І. П. Сурангіной. М.: Педагогіка, 1983, 125 с.
10. Євстаф'єва Є.І., Титова І.М. Початкова професійна освіта: розвиток внутрішньої мотивації навчання / / Хімія в школі, № 7, 2002. С.20-25.
11. Безуевская В.А. Хімічні задачі з екологічним змістом / / Хімія в школі № 3, 2000. С.59-61.